«Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация» (стр. 13 )

9. Дайте определение понятию «коэффициент полезного действия насоса» и запишите  его выражение.

10. Охарактеризуйте гидравлический, объёмный и механический КПД насоса.

11. Запишите уравнение Д. Бернулли для полной энергии удельной единицы массы жидкости.

12. Записать и объяснить характер изменения величины  Е, из условий движения  жидкости.

13. Запишите уравнение Д. Бернулли для полного гидродинамического напора в любом  сечении трубопровода и объясните значение его членов.

14. Рассмотрите работу насоса, расположенного ниже уровня перекачиваемой  жидкости и определите величину напора всасывания для этой установки.

15. Рассмотрите работу насоса, расположенного  выше уровня перекачиваемой  жидкости и определите величину напора всасывания  для этой установки.

ВОДОКОЛЬЦЕВОЙ НАСОС

Водокольцевой насос (простейшая схема рис.29). Насос состоит из цилиндрического корпуса 4 с патрубками 1 и 2 для подвода и отвода перекачиваемой среды (газ, жидкость или паровоздушная смесь). Внутри корпуса эксцентрично смонтирован ротор 3 (лопаточное рабочее колесо).

  Перед пуском насос заливают водой. При вращении лопасти ротора отбрасывают воду к стенкам корпуса, образуя вращающийся водокольцевой слой (водяное кольцо). 

  Рис.29. Водокольцевой насос.

  Вследствие несжимаемости воды, вращающейся кольцевой слой имеет постоянную толщину и располагается концентрично по отношению к корпусу насоса. Серповидное пространство между внутренней поверхностью водяного кольца и ступицей ротора составляет рабочую камеру насоса. Если ротор вращается по часовой стрелке, то справа поверхность водяного кольца удаляется от ступицы ротора и между каждыми смежными лопастями и боковыми стенками корпуса образуется свободный объём, который через серповидное окно 5 будет заполняться перекачиваемой средой. Слева водяное кольцо приближается к ступице, объём уменьшается, и перекачиваемая среда через серповидное окно 6 выталкивается в нагнетательный патрубок. Роль окон будет меняться при изменении направления вращения ротора. Вверху внутренняя поверхность водяного кольца - касается ступицы рабочего колеса и препятствует перетеканию среды с нагнетательной стороны во всасывающую.

Очень важно, чтобы при работе насоса, не было утечек воды из него и чтобы толщина водяного кольца, оставалась постоянной.

Утечки жидкости из насоса происходят постоянно в результате вихре - и брызгообразования на внутренней поверхности водяного кольца и уноса брызг через нагнетательное отверстие. Кроме того, от постоянного перемешивания и трения жидкость в кольце нагревается и ухудшается работа насоса. Поэтому центробежные насосы оборудуются собственной системой с напорным бачком для постоянной замены части воды в кольце.

Основные характеристики водокольцевых насосов:

Подача= Qн, м /час 0,3-12

Напор = Нн м. вод. ст. до 70 (7,0) (МПа)

Вакуум        % = 98-99 %

Частота вращения nн, об/мин - до 960

Вопросы для повторения и самопроверки:

1. Конструкция поршневого насоса.

2. Работа поршневого насоса.

3. Подача поршневого насоса. Воздушные колпаки.

4. Производительность поршневого насоса.

5. Преимущества и недостатки поршневого насоса

6. Эксплуатация поршневого насоса.

7. Роторные насосы. Типы насосов. Принцип работы.

8. Шестеренные насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры.

9. Винтовые насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры. 

10. Пластинчатые насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры.

11. Водокольцевые насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры.

12. Радиально-поршневые насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры.

13. Аксиально-поршневые насосы. Схема насоса, работа насоса, основные параметры.

14. Эксплуатация роторных насосов (пуск и работа насоса, неполадки в работе насоса).

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

Характеристики центробежных насосов при их совместной работе.

В практике может возникнуть необходимость увеличения производительности или напора в насосной установке. Если два насоса, имеющие отдельные всасывающие трубопроводы, нагнетают жидкость в общую магистраль, работа их называется параллельной.

Суммарная характеристика двух параллельно работающих насосов (рис.30.а) получается сложением их подач при одинаковых напорах. Удваивая абсциссы кривой 1, получим характеристику 2, которая с характеристикой трубопровода 3 будет пересекаться не в точке А1 а в точке А2. Абсцисса точки А2 пересечения суммарной характеристики 2 с характеристикой 3 трубопровода будет соответствовать общей подаче двух параллельно работающих одинаковых насосов, а ордината развиваемому этими насосами напору Н, причём, совместная их производительность  Q`` v  = 2 Q` v  .

  А  Б 

       

Рис. 30. Построение характеристик совместно работающих насосов.

  Если один насос подаёт жидкость во всасывающий патрубок другого насоса, а последний нагнетает её в напорную магистраль, то такая работа насосов называется последовательной (рис. 30.б). При последовательном соединении центробежных насосов их суммарная характеристика 5 получается сложением ординат характеристик 1 и 2. Координаты точки А пересечения кривой 5 с характеристикой трубопровода 4 будут соответствовать суммарной подаче и развиваемому напору. Точки пересечения характеристики 1 и 2 насосов с характеристикой 4 трубопровода определяют параметры работы каждого из насосов в отдельности. Поэтому в общем случае: 

  Q v```  ≠  Qv + Qv",  Н3 = Н1+Н2.

Вопросы для повторения и самопроверки:

1. Дайте определение понятию «насос» и объясните принцип его действия.

2. Объёмные насосы вытеснения, их виды и принцип действия.

3. Лопастные насосы, их виды и принцип действия.

4. Струйные насосы, их виды и принцип действия.

5. Дайте определение понятию «производительность» насоса.

6. Дайте определение понятию «напор» насоса.

7. Определение «полезная или гидравлическая мощность насоса» и запишите её выражение.

8. Дайте определение понятию «эффективная мощность насоса» и запишите её  выражение.

9. Определение «коэффициент полезного действия насоса» и запишите его выражение.

10. Охарактеризуйте гидравлический, объёмный и механический КПД насоса.

11. Запишите уравнение Д. Бернулли для полной энергии удельной единицы массы жидкости.

12. Запишите и объясните характер изменения величины  Е, из условий  движения  жидкости.

13. Запишите уравнение Д. Бернулли для полного гидродинамического напора в любом  сечении трубопровода и объясните значение его членов.

14. Рассмотрите работу насоса, расположенного ниже уровня перекачиваемой  жидкости и определите величину напора всасывания для этой установки.

15. Рассмотрите работу насоса, расположенного  выше уровня перекачиваемой  жидкости и определите величину напора всасывания  для этой установки.

Глава  2

ВОЗДУШНЫЕ КОМПРЕССОРЫ И СУДОВЫЕ ВЕНТИЛЯТРОЫ

ПОРШНЕВОЙ ВОЗДУШНЫЙ КОМПРЕССОР

  Сжатый воздух широко применяется на судах, например, для пуска дизелей или для очистки механизмов при уходе за ними. Воз­дух под давлением 2,5 МПа и выше обычно получают в многосту­пенчатом компрессоре. 

Двухступенчатый воздушный компрессор:

1 — масляный насос; 2 — ручной клапан продувания; 3 — поршень второй ступени; 4 — вса­сывающий клапан второй  ступени; 5 — нагнетательный клапан  второй ступени;  6 —всасываю ­- щий клапан первой ступени; 7 — нагнетательный клапан первой ступени в компрессоре.

  Воздух в компрессоре сжимается сначала в первой ступени, охлаждается и затем сжимается до более высокого давления во второй ступени, затем снова охлаждается и сжимается в следующей ступени. Наиболее часто применяется двухступенча­тый компрессор; (один из таких компрессоров показан на рисунке.

При ходе всасывания воздух заполняет цилиндр первой ступени через глушитель, фильтр и всасывающий клапан первой ступени. Всасывающий клапан закрывается, когда поршень будет в н. м. т., после чего начинается сжатие воздуха. Когда давление воздуха до­стигает значения, заданного для первой ступени, начинается нагне­тание воздуха через нагнетательный клапан в холодильник первой ступени. Таким же образом происходит всасывание и сжатие в ци­линдре второй ступени, в котором благодаря его меньшему объему достигается более высокое давление. После выхода через нагнета­тельный клапан второй ступени воздух снова охлаждается и по­дается в баллон сжатого воздуха.

  Компрессор имеет жесткий картер, в котором устанавливают три рамовых подшипника коленчатого вала. Блок цилиндров имеет сменные цилиндровые втулки. К движущимся частям компрессора относятся поршни, шатуны и цельный двухколенный коленчатый вал. Сверху на блок цилиндров устанавливается головка цилиндра первой ступени, а на нее — головка цилиндра второй ступени. В обеих головках помещаются всасывающие и нагнетательные кла­паны. Приводимый от коленчатого вала цепным приводом масля­ный зубчатый насос обеспечивает подачу смазки к рамовым под­шипникам, а через сверления в коленчатом валу — к обоим шатун­ным подшипникам. Вода для охлаждения компрессора подается от собственного насоса или от системы охлаждения в машинном отделении. Вода поступает в блок цилиндров, в котором помещаются холодильники обеих ступеней, в головку первой ступени, а затем в головку второй ступени.

  Предохранительный клапан на блоке цилиндров служит для предотвращения аварии компрессора в случае, если разорвется трубка холодильника и сжатый воздух начнет поступать в полость охлаждения. Воздушные предохра­нительные клапаны устанавливают на выходе воздуха из первой и второй ступеней. Клапаны  рас­считываются на 10%-ное  избы­точное давление. На выходе из холодильника второй ступени ус­танавливается плавкая предохра­нительная пробка для  контроля за  температурой  подаваемого компрессором воздуха, благодаря чему осуществляется защита воздушных баллонов и трубопроводов от чрезмерно нагретого воздуха. Из-за того что приводные электродвигатели компрессоров работают на переменном токе и имеют постоянную частоту вращения, для уменьшения подачи применяют различные виды устройств, разгружающих цилиндры компрессора. Такое устройство осуществляет удержание всасывающих клапанов ком­прессора в открытом положении.