Полный напор. Напор Я (см. рис. 51), который необходимо создать для поднятия воды от уровня ее в водоисточнике до высшей точки подъема, преодолев по пути все сопротивления, называется полным напором насоса. Величина полного напора насоса может быть определена из следующего уравнения:

где ~- и ---скоростной напор соответственно

у места присоединения вакуумметра и манометра; Z -расстояние по вертикали между вакуумметром и манометром. При проведении практических расчетов величинами

„2 ..2

и Z как незначительными пренебрега-

2 2g ют. Тогда

Производительность насоса. Количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, называется производительностью (подачей или расходом).

Если количество жидкости выражается в единицах массы, то расход М называется массовым и измеряется в кг/с. Если же количество жидкости выражается в объемных единицах, то расход Q называется объемным и измеряется в м/с.

Связь между М и Q выражается зависимостью

M = pQ, (8)

где р - плотность жидкости, кг/м.

Мощность и к. п. д. насоса. Рабочие органы насоса во время работы передают энергию потоку жидкости. Для возмещения этой эньргт, непрерывно уходящей в поток, к рабочим органам насоса должна подводиться энергия от двигателя.

Полезной мощностью Лп называется то количество энергии, которое сообщается потоку жидкости IB единицу времени.

Если насос обеспечивает массовый расход М=р Q, кг/с при напоре Н, м, то его работу можно рассматривать как пере.мещение М, кг/с жидкости на высоту Н, м против сил тяжести с ускорением g. Поэтому полезную мощность можно представить как

Nn = MgH==fgQH .

Но насосы характеризуются обычно не полезной, а потребляемой мощностью. Потребляемой мощностью называется мощность, подводимая к рабочим органам насоса. Потребляемая мощность всегда больше полезной мощности на величину потерь. Эти потери оцениваются к. п. д. насоса т], который определяют как отношение полезной мощности к потребляемой:

к. н. д. насоса ц равен произведению гидравлического, объемного и .механического к. п. д., т. е.

Л = 11гТ]оТ]м. (10)

Гидравлический «. п. д. rir характеризует затраты потока жидкости на преодоление гидравлических сопротивлений. Объемный к. п. д. rio характеризует затраты энергии на утечку жидкости, прошедшей через рабочие органы насоса.

Механический к. п. д. tim характеризует затраты энергии на механические потери в подшипниках, сальниках и т. д.

Мощность, потребляемая насосом Л, кВт (мощность па валу пасоса), определяют но фор.муле

где р - плотность жидкости, кг/м;

Q- производительность пасоса, м/с;

Я - полный напор, создаваемый насосом, м вод. ст.;

g - ускорение свободного падения в м/с.

Частота оборотов вала насоса п измеряется числом обопотов в минуту (об/мин), которое при установившемся режиме, т. е. при неизменных подаче Q п напоре Н, должно быть постоянны.м.

Глава XI. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Поршневые насосы классифицируются по различным признакам.

По способу приведения в действие их можно разделить на приводные и ручные. Приводные поршневые насосы действуют от отдельно расположенного двигателя (электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и др.). По1ршень у этих насосоз приводится в движение кривошипно-шагунным механизмом.

По расположению цилиндров насосы делятся на вертикальные и горизонтальные. По устройству вытеснителя - на собственно поршневые или насосы с диско-вьш поршнем и плунжерные или скальчатые.

Наиболее характерной классификацией поршневых насосов является классификация по кратности действия.

Различают насосы простого, дифференциального, двойного н многократного действия. Кратность действия насоса зависит от числа рабочих камер.

У поршневого насоса простого действия за один двойной ход поршня происходят одно всасывание и одно нагнетание. У поршневого насоса двойного действия (рис. 52) за один двойной ход поршня происходят два всасывания и два нагнетания, т. е. всасывание и нагнетание

.-гтт-

(aS)---

t-T-

Рис. 52. Схема поршневого насова двойного действия

Рис. 53. Схема поршневого насоса дифференциального действия

совершаются при каждом ходе поршня. У поршневого насоса дифференциального действия (рис. 53) за один двойной ход поршня происходят одно всасывание и два нагнетания по половине объема, т. е. всасывание осуществляется периодически, а нагнетание - непрерывно.

Производительность поршневого действия определяют по формуле

FSnk

насоса простого

(12)

где F - площадь поршня; S - ход поршня;

/г -число двойных ходов поршня в 1 мин; k - число рабочих камер; rjo - объемный к. п. д. насоса, принимается 0,85- 0,98.

Отношение действительной подачи Q к теоретической Qt называется объемным к. п. д. насоса, или коэффициентом наполнения:

(13)

Допустимая высота всасывания поршневых насосов при температуре воды до 30°С не превышает 5-6 м. Особое значение имеет скорость перемещения поршней, влияющая на допустимую высоту всасывания через инерционные силы и гидравлические сопротивления полости всасывания.

Достоинством поршневых насосов является: 1) пригодность для перекачивания .;амых разнообразных жидкостей - горячих и холодных, вязких и весьма текучих, чистых и и.чеющих примеси во взвешенном состоянии; 2) независимость подачи от развиваемого напора, что делает их приспособленными для перекачивания жидкостей с меняющейся в зависимости от температуры вязкостью; 3) хорошая всасывающая способность; 4) возможность достижения весьма высоких напоров при любых, даже незначительных, подачах; 5) высокий к. п. д.

Однако наряду с положительньши качествами поршневые насосы обладают недостатками. К ним относятся: 1) тихоходность и большая масса насоса; 2) относительная сложность конструкции; 3) неравномерность подачи, для уменьшения которой в ряде случаев приходится устанавливать воздушные колпаки; 4) «естриопоооблен-

пость без специальных устройств для регулирования подачи при давдном числе двойных ходов.

В пожарном деле поршневые насосы применяются: для заполнения огнетушителей и баллонов стационарных установок углекислой и галоидуглеводородами (зарядные станции), наполнения кислородо1м баллончиков кислородно-изолирующих противогазов (КН-2, КН-4, КД-200), испытания корпусов огнетушителей (гидропрессы), подачи топлива у дизельных двигателей (плунжерные насосы), обеспечения аварийной работы гидросистемы автолестниц (ручной насос), обеспечения работы пневматического привода тормозов автомобиля (ко.мпрессоры) и т. д.

Глава XII. РОТАЦИОННЫЕ НАСОСЫ

§ 39. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Ротациоппые насосы являются насосами объемными, действующи.ми по принципу вытеснения (см. § 37). Они преобразуют механическую энергию, подведенную к их приводному валу, в энергию перемещаемой жидкости при помощи специальных вытеснителей, совершающих вращательное или вращательно-постунательное движение.

В зависи.мости от параметров, свойств перекачиваемой жидкости и условий эксплуатации ротационные насосы бывают различных типов и конструкций: шиберные, шестеренные, винтовые и кулачковые Устройство и работа шиберного насоса описаны в § 37 (см. рис. 47).

У водокольцевого насоса (рнс. 54) в цилиндрическом корпусе 3 эксцентрично размещен ротор 1 с радиальными лопатками, заклиненный на валу 2. К торцовой плоскости примыкают всасывающий и нагнетательный трубопроводы 4. Корпус насоса предварительно должен быть заполнен водой. При вращении ротора вода отбрасывается к периферии, образуя водяное кольцо, концентричное корпусу насоса, в ко-орое погружаются концы радиальных лонаток. Серповидное пространство, образованное двумя радиальными лопатками, внутренней поверхностью ротора и двумя боковыми крыш-ка.ми, сначала увеличивается, пото.м уменьшается.

При увеличении объема происходит всасывание, при у.меньшеннн - нагнетание.

У шестеренного насоса (РИС. 55) ведущая 1 и ведомая 2 шестерни помещены с малыми зазорами в корпусе 3. При вращении шестерен по направлению стрелок жидкость, заполняющая впадины зубьев, переносится из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. В полости всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, а в полости нагнетания входят в зацепление.

Водяное кошцо

Рис. 54. Схе.ма водокольцевого насоса

Рис. 55. Схема шестеренного

насоса

Для определения .про,изводительности насосов используют .следующую фор.мулу:

bn r\o

шестеренных

(14)

где R - [Наружный радиус шестерни, см; г-внутренний радиус шестерни, см; Ь - ширина шестерни, см; п -частота оборотов вала, об/мин; г]о -объемный к. п. д.

Сравнительная оценка и область применения. Основными положительными качествами ротационных насосов являются следующие: 1) компактность, малые габариты и масса; 2) быстроходность, позволяющая использовать в качестве привода электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания; 3) обеспечение достаточной равномерности подачи без применения воздушных колпаков; 4) воз.можность получения высоких напоров - Р до 980 Н/с.м2 (100 кГ/см) и более; 5) надежность работы при высоте всасывания 6,5-7 м; 6) пригодность для перекачивания разнообразных жидкостей: высоковязких