Кроме того, зависимость (84) позволяет определить возможности работы при большем разрежении или большей вязкости жидкости. В последнем случае требуется увеличение ширины роторов Ь, размеров входного отверстия й проходного сечения между профилями зубьев С и активной высоты зубьев, определяемой разностью
Так как изменение перечисленных величин может варьироваться лишь в определенных пределах, то в случае, когда от насоса требуется высокая производительность Qe(i) целесообразно уменьшить высоту всасывания Н.
Для насосов определенного типоразмера можно считать, что абсолютное давление во всасывающей камере изменяется пропорционально квадрату скорости вращения приводного вала.
Бескавитационная работа насоса может быть нарушена нагнетанием жидкости, содержащей растворенные и увлеченные газы и воздух.
В начале этого раздела выяснено, что потери на всасывании связаны с характером и степенью заполнения междузубовых впадин роторов.
Факторами, определяющими надежность и эффективность заполнения междузубовых впадин, как известно, являются:
1) давление на входе во всасывающую камеру; 1
2) скорость вращения роторов,
3) вязкость жидкости и ее упругость; *
4) продолжительность нахождения рабочих зубьев в зоне всасывания;
5) количество присутствующего в нагнетаемой жидкости воздуха или газа; ,
6) размер «вредного» пространства. Ранее установлена взаимосвязь с основными геометрическими
параметрами рабочих органов насоса первых трех факторов и определены возможные составляющие внутренних потерь на всасывании.
Изучение влияния на производительность насоса остальных факторов также является необходимым. Известно, что недозаполнение рабочих камер насоса ведет к снижению его производительности и ухудшению коэффициента полезного действия. Кроме того, недозаполнение междузубовых впадин вызывает эрозию деталей насоса в результате резкой пульсации давлений в камере нагнетания, в момент, когда в нее входит недозаполненная междузубовая впадина. От ударов жидкости на стенках корпуса возникают микроскопические трещины, которые и являются начальными очагами эрозионного разрушения.
При больших скоростях вращения роторов, кроме перечисленных ранее геометрических факторов, на условия бескавитационной работы насосов влияет недостаточность времени нахождения междузубовой впадины в зоне всасывания, в результате чего каждая рабочая пара зубьев роторов уходит из камеры всасывания с недозаполненным междузубовым пространством. 68
Для приближенных расчетов длины дуги камеры всасывания, при которой обеспечивается надежное заполнение междузубовой впадины (при определенных условиях разрежения) [14], можно применять предлагаемую ниже методику.
Обозначим через 5 длину дуги камеры всасывания, через - время, потребное для прохождения жидкостью всей глубины впадины (/ = 2т) и через /г - время пребывания междузубовой впадины в зоне всасывания на дуге длиной 5. Условие надежности заполнения междузубовых впадин требует соблюдения следующего неравенства:
t->t,. (86)
Тогда при вращении роторов со скоростью п об/мин. , 30S 20S
Средняя скорость движения жидкости при заполнении междузубовой впадины может быть определена из уравнения
где ф - коэффициент скорости, равный ~0,5;
Арлз - разность между значениями давлений на входе в камеру всасывания и в наиболее удаленной точке междузубовой впадины.
При пренебрежении влиянием вязкости жидкосги Арз определяется из уравнения
Ар, = р,, -p-fKi/i
Считая скорость движения и постоянной {и = const), можно определить время ty, необходимое для прохождения жидкостью на всю глубину впадины, по следующему уравнению.
/ 2т - ,
Тогда неравенство (86) принимает вид
20S 2т V
tiDe
откуда
УРмз 2g
4. ВЛИЯНИЕ НА ВЕЛИЧИНУ ПОТЕРЬ РАСТВОРЕННОГО И УВЛЕЧЕННОГО ЖИДКОСТЬЮ ВОЗДУХА
Работами различных исследователей [3], [14], [16], [19] обнаружено существенное влияние на производительность насосов присутствующей в нагнетаемой жидкости газовой составляющей, которая ухудшает условия заполнения рабочих камер. Это объясняется тем, что часть объема рабочих камер занимается примешанными к жидкости и расширившимися воздушными пузырями и газом (выделившимся из раствора).
На фиг. 31 изображены кривые, характеризующие работу насоса на жидкостях с различным содержанием воздуха.
я/нш
750 650
550 <>50 350 250 150 ммрт.т Даблеиие но Входе
...»
Фиг. 31.
Присутствие воздуха является причиной серьезного ухудшения характеристики всасывания из-за наличия защемленного пространства, откуда определенный объем жидкости п:!реносится обратно в камеру всасывания. Здесь возвращенный с жидкостью воздух вновь расширяется и, занимая часть объема, увеличивает степень недо-заполнения междузубовых впадин.
С увеличением вакуума на входе в насос увеличивается объемное содержание газовой составляющей и уменьшается количество масла, что приводит к падению объемного коэффициента полезного действия насоса.
Количественное содержание растворенного воздуха в жидкости определяется коэффициентом абсорбции а, характеризующим относительный объем растворенного в жидкости воздуха. Коэффициент абсорбции представляет собой функцию физических свойств жидкости (ее способности растворять под атмосферным давлением воздух) и при неизменной температуре, как это следует из закона Генри, является постоянной величиной.
Экспериментально установлено, что в условиях нормальной (20° С) температуры и атмосферного давления содержание растворенного воздуха в минеральных маслах достигает 8-10%.
В отличие от коэффициента абсорбции а, коэффициент р характеризует относительный объем содержащегося в масле перемешанного (нерастворенного) воздуха. Этот коэффициент в очень малой
