ЛЕКЦИЯ: Характеристики на бу тални неротационни помпи.

1. МОМЕНТЕН ТЕОРЕТИЧЕН ДЕБИТ. Най-често буталните помпи се задвижват от коляно-мотовилков механизъм

(фигура 1).

Фиг. 1.

Коляното на вала с радиус r се върти около оста О и посредством мотовилка с дължина l движи буталото на помпата.

При l >> r крайната дължина на мотовилката може да се пренебрегне и за пътя, изминат от буталото, се получава

(1)

където ϕ е ъгълът на завъртане на коляното.Скоростта на движение на буталото е

(2)а ускорението му:

(3)

Следователно скоростта на буталото се променя в зависимост от ъгъла ϕ по

синусоидален закон. При ϕ = 0° и ϕ = 780°, т.е. в двете мъртви точки сб = 0.Моментният теоретичен дебит може да се определи от закона за

непрекъснатост:

(4)

което показва, че той също се изменя по синусоидален закон (фиг. 2).

а) помпа с единично действие; б) помпа с двойно действие.

Фиг. 2.

Максималният и минималният теоретичен дебит имат стойности

(5)

2. СТЕПЕН НА НЕРАВНОМЕРНОСТ.Неравномерността на дебита на буталната помпа се оценява с коефициента

на неравномерност

(6)

Ако се замести стойността на средния теоретичен дебит

(7)

в (6), за степента на неравномерност на помпа с единично действие се получава

(8)

2

Ако се пренебрегне площта на сечението на буталния прът, за степента на

неравномерност на помпата с двойно действие се получава 2

π=δ , а на помпа с

тройно действие - 3

π=δ .

3. ИНДИКАТОРНА ДИАГРАМА.Индикаторната диаграма представлява графично изображение на

изменението на налягането в работната камера в зависимост от хода на буталото за едно завъртане на коляновия вал (фиг. 3).

Фиг. 3.

С прекъснати линии е показана идеалната индикаторна диаграма. Ха-рактерните точки са: а - отваряне на смукателния клапан, b - край на смукателния и начало на нагнетателния ход, с - отваряне на напорния клапан, d - край на нагнетателния и начало на смукателния ход.

В действителната индикаторна диаграма (с плътни линии) линиите bc и da са наклонени, понеже докато клапаните се отварят, или затварят, буталото изминава известен път.

Затихващите колебания на налягането се дължат на вибрациите на клапаните.За определяне на индикаторната мощност на помпата е необходимо първо да

се измери площта, затворена между линиите на индикаторната диаграма. Тази площ е пропорционална на индикаторната работа на цикъла:

(9)

(10)

където Ni, е индикаторната мощност на помпата, W;

3

Li - индикаторната работа, J;fi - площта на индикаторната диаграма, т2;ML - мащабът на индикаторната работа, J/т2;п - честотата на въртене, s -1.

Ефективната мощност се определя по известната вече формула

(11)

Необходимата мощност на помпата е

(12)

където η е общият коефициент на полезно действие. Ориентировъчно η = 0,65 ÷ 0,88.

4. ХАРАКТЕРИСТИКА.

Работната характеристика представлява графика, показваща изменението на дебита Q, мощността N и к.п.д. η от напора на помпата Н при постоянна честота на въртене на вала (фиг. 4).

Фиг. 4.

Тъй като теоретичният дебит QT не зависи от напора Н, зависимостта QT - Н се изобразява с права линия, успоредна на абсцисната ос. В действителност с увеличаване на напора растат обемните загуби през хлабините и клапаните, поради което действителната характеристика QT - Н се отклонява от теоретичната.

Мощността на помпата N расте пропорционално на напора. При Н = 0 тя има

4

определена малка стойност, необходима за преодоляване на механичните загуби на празен ход.

Коефициентът на полезно действие запазва стойности, близки до максималната, в широк работен диапазон. При високи напори η намалява, понеже ηо, ηн и ηм също намаляват.

При определяне на режима на работа на помпата е целесъобразно зависимостта между Q и Н да се представи, като по абсцисната ос се нанесат стойностите на дебита, а по ординатната ос - на напора.

5. РАБОТА С ТРЪБОПРОВОД, СЪВМЕСТНА РАБОТА.Определянето на показателите на работния режим на помпата при работа със

зададен тръбопровод се извършва, като в обща Н - Q координатна система, в еднакъв мащаб се нанесат характеристиките на помпата и тръбопровода. От пресечната им точка 1 (фиг. 5) се определят напорът и дебитът на помпата.

Фиг. 5.

В паралелна работа могат да се включват две или няколко бутални помпи. Сумарната характеристика се получава, като се съберат дебитите им при различни постоянни напори. Работната точка се определя от пресичането на сумарната характеристика със съпротивителната характеристика на тръбопровода.

На фиг. 6 е показана паралелната работа на две различни бутални помпи.

5

Фиг. 6.

Точките А и В определят режима на самостоятелна работа на всяка от помпите, а т. С - резултантния режим на работа. Дебитът на всяка от помпите при съвместната им работа Q1, и Q2 се определя от пресечната точка на характеристиката и с линията на общия потенциален напор НC . Вижда се, че тези дебити са по-малки от дебитите при самостоятелна работа QА и QB.

Напорите НА и НB при самостоятелна работа са значително по-малки от общия напор НC .

Поради високите напори, развивани от буталните помпи, те не се включват в последователна работа.

6. РЕГУЛИРАНЕ.Регулирането на дебита на буталните помпи може да се извърши по следните

начини:- чрез изменение на честотата на въртене. Изгоден от енергийна гледна точка,

но сравнително сложен. Прилага се при големи помпи.- чрез изменение на хода на буталото. Извършва се чрез изменение на

радиуса на коляното или дължината на предавателните елементи. Така се осигурява точно определен работен обем на цилиндъра, поради което се използува при дозиращите помпи - например помпата за високо налягане на дизелов двигател с вътрешно горене.

- чрез изпускане на част от течността от напорната към смукателната част по обходна тръба, снабдена с шибър.

6

Фиг. 7.

На фиг. 7 в обща координатна система са нанесени характеристиките на пом-пата 1 и на обходната тръба 2 при напълно отворен шибър. Сумарната характеристика се получава, като от дебитите на помпата се извадят дебитите по обходната тръба при различни постоянни стойности на напора. Пресечната точка А на получената крива с характеристиката на тръбопровода определя напора на помпата N и дебитите в системата Q1, и в обходната тръба Q2.

При други положения на шибъра на обходната тръба се изменя нейната характеристика, получават се нови сумарни характеристики, при което работната точка се придвижва по характеристиката на тръбопровода между точките А и B.

Този начин на регулиране е неикономичен, тъй като енергията на върнатата през обходната тръба течност е безвъзвратно загубена.

7