Теоретически подача насоса одностороннего действия равна произведению площади поршня или плунжера F на его ход S и на число циклов (или оборотов кривошипа) за единицу времени:
QT =FSn. (5.2)
В действительности из-за запаздывания закрытия и открытия клапанов при всасывании и нагнетании, а также из-за пропуска жидкости через неплотности уплотнительных колец или сальников действительная подача Q, м3/мин, всегда меньше теоретической:
Q =ηFSn, м3/мин, или Q =60ηFSn, м3/ч, (5.3)
где η— объемный КПД насоса (или коэффициент наполнения, в зависимости от типа и размера насоса равный 0,85—0,99); n— частота вращения кривошипа, мин-1.
Как видно из формул (5.2) и (5.3), подача возвратно-поступательных насосов пропорциональна числу ходов рабочего органа и не зависит от напора, развиваемого насосом.
Действительная подача Q, м3/ч, поршневого насоса двустороннего действия определяется по формуле
Q = η60(2F-f)Sn, (5.4)
где f — площадь сечения штока, соединяющего поршень или плунжер с кривошипом.
Подача Q, м3/ч, сдвоенного насоса двустороннего действия в 2 раза больше подачи обычного (одиночного) насоса двустороннего действия, т. е.
Q = 2η60(2F — f)Sn. (5.5)
Действительная подача Q, м3/ч, строенного насоса равна
Q = η60*3FSn=l80ηFSn. (5.6)
Из рассмотрения принципа действия возвратно-поступательных насосов видно, что эти насосы подают жидкость в напорный трубопровод неравномерно. Неравномерность подачи возвратно-поступательных насосов оценивается отношением мгновенной максимальной подачи к средней подаче: Qмакс/Qcp. Для насосов одностороннего действия это значение равно 3,14, для насосов двустороннего действия и дифференциальных— 1,57, а для строенных насосов— 1,047. Для уменьшения неравномерности подачи устанавливают возвратно-поступательные насосы с воздушными колпаками ).
Подачу возвратно-поступательных насосов регулируют двумя способами: 1) изменением хода рабочего органа S и 2) изменением частоты вращения кривошипного механизма п. Ход рабочего органа изменяют, уменьшая радиус кривошипного механизма. Однако чаще всего подачу возвратно-поступательных насосов регулируют изменением частоты вращения рабочего органа, для чего меняют передаточное число ременной или зубчатой передачи.
Высоту всасывания, полную высоту подъема, мощность и КПД возвратно-поступательных насосов определяют так же, как и центробежных. Следует отметить, что при вычислении высоты всасывания необходимо учитывать инерционные силы, так как из-за неравномерной работы поршневого насоса жидкость движется по всасывающей трубе в неустановившемся режиме. При этом может наступить разрыв сплошности потока, и, как результат, срыв работы насоса.
Характеристика Q — Н возвратно-поступательных насосов (без учета пульсации расхода) при постоянной частоте вращения и неизменной длине хода поршня представляет собой прямую линию, параллельную оси ординат. Теоретически возвратно-поступательный насос может развивать любой напор, однако практически напор, развиваемый насосом, ограничен прочностью конструкции и мощностью привода (двигателя).
Коэффициент полезного действия возвратно-поступательных насосов достаточно высок и в зависимости от типа и размера насоса находится в пределах 0,75 — 0,95. Мощность двигателей для привода насосов принимается с некоторым запасом по сравнению с мощностью, вычисленной для насоса. Этот запас можно назначать таким же, как и для центробежных насосов.
