Глава 18.6 Действительное протекание рабочего процесса в полостях насоса

Следовательно, изолированный объем на нагнетании, не увели­чивая среднее индикаторное давление, повышает неравномерность работы насоса, так как сокращает продолжительность процесса нагнетания, делая его более интенсивным, а перепуск газа при­водит к возрастанию шума при работе.

Действительное протекание рабочего процесса в полостях насоса существенно отличается от теоретического. Основное от­личие заключается в том, что действительный рабочий процесс происходит с переменным количеством рабочего тела и с изменя­ющимися параметрами при всасывании и нагнетании.

На рис. 90 в качестве примера приведена развернутая по углу поворота действительная индикаторная диаграмма полости ве­дущего ротора насоса (сплошная линия), снятая с помощью мало­инерционного датчика давления, установленного на вращающемся ведущем роторе. Индикаторная диаграмма получена при частоте вращения роторов п = 49 с^-1, р = 1,6 кПа, р_н = 13,3 кПа для т = 0,6, R = 65 мм и Z_x = Z₂ = 2. Там же для сравнения на­несена развернутая индикаторная диаграмма (штриховая линия). Вид действительной индикаторной диаграммы хорошо согласуется с ее теоретической формой.

Линия 1—2 — расширение газа в перевальном объеме (в за­зоре между роторами).

Линия 2—3 — всасывание.

Линия 3—4 — перенос изолированной рабочей полости ве­дущего ротора без изменения ее объема. Давление в полости существенным образом зависит от баланса перетеканий газа. Из рисунка видно, что давление в рабочей полости возросло с 2,1 до 3,6 кПа, т. е. на 70 %. Перетекание газа вызывает повышение давления выравнивания и, следовательно, рост потребляемой мощности.

Линии 4—5 и 10—11 — перепуск газа из изолированного объема. В действительности вследствие постепенного сообщения рабочих полостей перепуск газа происходит примерно за 0,91 мс, а не мгновенно, как это принималось при построении теоретиче­ской индикаторной диаграммы.

В результате перепуска давление в рабочей полости ведущего ротора возрастает с 3,6 до 5,8 кПа, что примерно в 2 раза выше расчетного, определенного по формуле (3.31) без учета перетека­ний газа. Ввиду быстротечности процесса перепуска выравнива­ние давлений происходит не полностью и давления в разных точ­ках общей полости значительно отличаются одно от другого (р₅ = = 5,8 кПа и p_lt —11,2 кПа). С увеличением быстроходности насоса эта разность давлений возрастает.

Линия 5—6 — внутреннее сжатие газа. После предшествую­щего интенсивного процесса перепуска процесс сжатия носит волнообразный (колебательный) характер. В конце сжатия ко­лебательный процесс почти полностью прекращается: амплитуда колебаний непрерывно уменьшается, а частота примерно в 4 ... 5 раз возрастает, что указывает на газодинамический характер затухающих колебаний рабочего газа в замкнутой, непрерывно уменьшающейся в объеме рабочей полости ведущего ротора. Продолжительность процесса сжатия составляет примерно 6,1 мс. Давление внутреннего сжатия р_с = 14,7 кПа, что несколько превышает давление нагнетания.

Линия 6—7 — предварение процесса нагнетания газа, сопро­вождающееся незначительным увеличением давления.

Линия 7—8 — нагнетание. Характер процесса нагнетания определяется процессами выравнивания давлений в рабочей по­лости ведущего ротора и полости нагнетания, а также непрерывно изменяющейся площадью проходного сечения нагнетательного окна. Продолжительность нагнетания 3,3 мс.

Линия 8—9—10 — перекрытие. В конце процесса перекрытия давление газа в изолированном объеме резко возрастает до Р₁₀= = 22,6 кПа, так как объем значительно сокращается. Чрезмерное повышение давления газа приводит прежде всего к дополнитель­ному расходу мощности насоса и возрастанию температуры сжи­маемого газа. Теоретически перекрытие заканчивается в точке 9, но вследствие постепенного открытия перепускного канала, сое­диняющего рабочие полости с разными давлениями, процесс вы­равнивания давлений фактически начинается лишь в точке 10.