Опорный конспект лекций для студентов специальности 090602 (стр. 7 )

По  начальному  объёму  газовой камеры    подбирают  необходимое  число  баллонов  известной  ёмкости. Если  насос  работает  при  изменяющемся  давлении,  а  компенсатор  выбран  по наибольшему  давлению,  то  при  всех  меньших  давлениях  фактическое  значение    будет  ниже  расчётного. При  наборе  сменных  втулок  диаметрами  от  наибольшего  D1  до  наименьшего  Dk  (k – число  втулок)  каждому  диаметру  соответствует  определённое  расчётное  давление  насоса  (от  наименьшего  p1  до  наибольшего  pk),  указанное  в  технической  характеристике  насоса.  В  этом  случае  компенсатор  рассчитывают  так,  чтобы  во  время  работы  насоса  при  среднем  давлении  разделительный  элемент  (например,  диафрагма)  располагался  приблизительно  в  средней  части  компенсатора.  Определив  для  наименьшего  диаметра  втулки  и  соответствующее  значение  ,

как  в  п. 2,  далее  для  втулки  диаметром  D1  находят    и  соответствующий  коэффициент  пульсации  .

  Начальное  давление  выбирают  из  условия:

  .

Существует  вариант  расчёта,  основанный  на  том,  что  установившийся 

процесс  изменения  состояния  газа  близок  к  адиабатическому  (показатель  политропы  ),  а  переход  от  начального  состояния  газа  к  среднему  - изотермический.

  Вместо  формулы  (7.1)  можно  использовать  приближённое  выражение

  .

  Существует  и  обратная  постановка  задачи: рассчитать  коэффициент  пульсации  при  заданном  значении  коэффициента  энергоёмкости  пневмокомпенсатора.  Сопоставление  результатов  расчёта  с  измерениями  колебаний  давления  в  буровых  насосах  показывает,  что  амплитуды  колебаний  в  1,5 – 2  раза  больше  расчётных.  Большее  сближение  расчётных  результатов  с  практическими  достигается  использованием  опытных  кривых  мгновенной  подачи  жидкости  вместо  теоретических.

  Приведенная  теория  приближённая,  поскольку  в  ней  не  учтены  колебания  скоростей  жидкости  во  внешних  участках  труб.  В  системе  может  возникать  явление  резонанса,  при  котором  размах  колебаний  давления  во  много  раз  превышает  расчётный.  Общее  решение  задачи  с  учётом  всех  влияющих  факторов  выходит  за  пределы  настоящего  курса.

  Для  обычных  технических  целей  задача  об  определении  параметров  пневмокомпенсатора  удовлетворительно  решается  описанным  методом.  При  правильном  выборе  и  настройке  гасители  пульсаций  придают  возвратно-поступательным  насосам  положительные  свойства  машин  вращательного  действия – почти  равномерное  движение  жидкости  в  присоединяемых  к  ним  трубопроводах.

О  разряде  пневмокомпенсатора  при  открытии  предохранительного  клапана

При  открытии  предохранительного  клапана  происходит  расширение  газа  в  пневмокомпенсаторе.  Этот  процесс  настолько  быстрый,  что  теплообмен  с  внешней  средой  практически  отсутствует.  Конечная  температура  газа

  ,

где  V1  и  V2 – начальный  и  конечный  объёмы  газа,  соответственно  при  температурах  T1  и  T2;  k – показатель  адиабаты.  Например,  четырёхкратное  увеличение  объёма  пневмоподушки  компенсатора  сопровождается  снижением  абсолютной  температуры  от  начальной  в  20° С  до  конечной:

  K,  т. е.  -150° С.

Пример  показывает,  что  возможно  переохлаждение  резиновой  диафрагмы  компенсатора.  При  быстром  переводе  насоса  с  холостого  хода  на  рабочий,  наоборот,  возможен  перегрев  диафрагмы.

Мощность  расширения  пневмоподушки  может  быть  очень  большой.  Примем  для  предыдущего  примера  объём  компенсатора  V0  =  80 л,  а  давление  при  его  заполнении  p0  =  8,0 МПа.  Масса  воздуха  при  температуре  t0  = 20° С  составляет

  кг.

  Удельная  работа  изменения  давления  при  адиабатическом  расширении  воздуха,  равная  изменению  энтальпии,

  кДж/кг,

где  cpm – средняя  изобарная  теплоёмкость  воздуха.  Общая  работа

  МДж.

Если  процесс  длится  t = 0,05 с,  то  мощность  расширения  газа  достигает  огромной  величины:

  МВт.

Выпускная  труба  предохранительного  клапана  должна  быть  прямой,  так  как  струя  жидкости,  выбрасываемая  из  системы,  распрямляет  изогнутую  трубу.  Диаметр  трубы  должен  быть  не  менее  чем  на  10 мм  больше  диаметра  диафрагмы  предохранительного  клапана.  Во  избежание  опасности  для  обслуживающего  персонала  выпускную  тубу  необходимо  направлять  в  приёмный  резервуар  так,  чтобы  обломки  диафрагмы  попадали  в  жидкость.  Для  предупреждения  образования  ледяной  пробки  (в  зимнее  время)  выпускная  труба  должна  иметь  уклон  в  сторону  слива. [9].
 

§ 7.4.  ИНДИКАТОРНАЯ  ДИАГРАММА.  ИНДИКАТОРНЫЕ

  МОЩНОСТИ  И  К. П. Д.  ХАРАТЕРИСТИКА  НАСОСА

Изменение  давления  в  рабочей  камере  насоса  изображается  индикаторной  диаграммой  (§ 6.1,  рис.6.1, 6.2, 7.2, а, б). 

Рис. 7.2. Индикаторные диаграммы

  поршневого насоса 

  В  координатах  s, p  схематически  она  имеет  вид  прямоугольника  1 – 2 – 3 – 4.

При  движении  поршня  вправо  (рис. 7.2, а)  давление  в  камере  p1  ниже  атмосферного  pa,  что  объясняется  гидравлическими  потерями  во  всасывающем  тракте,  а  также  возможным  расположением  насоса  над  уровнем  жидкости  во  всасывающем  резервуаре.  В  точке  1  поршень  изменяет  направление  движения  на  обратное,  всасывающий  клапан  автоматически  закрывается,  и  в  камере  резко  увеличивается  давление  до  p2,  превышающего  давление  в  начале  нагнетательной  линии  pk  (точка 2).  Это  превышение  обусловлено  перепадом  давления  в  нагнетательном  клапане. В  крайнем  левом  положении  поршень  снова  меняет  направление  движения.  При  этом  давление  резко  падает  по  линии  3 – 4,  нагнетательный  клапан  K2  закрывается,  и  открывается  всасывающий  клапан  K1.