ГР 34 ТЕХ ОСНОВИ ГІДРАВЛІКИ І ТЕПЛОТЕХНІКИ ТЕМА Динамічні насоси

 

Динамічні насоси

В динамічних насосах рідина рухається під дією сил інерції в камері, яка постійно з’єднана з вхідним і вихідним патрубком. До динамічних відноситься велика група лопатевих насосів, які мають широке використання, а також вихрові та струминні. Лопатеві насоси здійснюють перетворення енергії за рахунок динамічної взаємодії між потоком рідини і лопатками обертового робочого колеса, яке є робочим органом. До них відносяться відцентрові, осьові і діагональні насоси.

Відцентрові насоси класифікуються за такими ознаками:

1.           За числом ступеней: одноступінчаті, двохступінчаті і багатоступінчаті (високонапірні).

2.           За числом потоків (паралельно розміщених коліс): однопоточні, двохпоточні і багатопоточні.

3.           3а умовами підводу рідини до робочого колеса: з одностороннім і двохстороннім входом.

4.           За умовами відводу рідини від робочого колеса: із спіральним відводом, із кільцьовим відводом, із направляючим апаратом.

5.           За конструкцією робочого колеса: із закритим робочим колесом (з двома дисками), із напіввідкритим робочим колесом (з одним диском), з відкритим колесом (без дисків).

6.           За способом розміщення валу: горизонтальні і вертикальні.

7.           3а способом з’єднання з двигуном: приводні зі шківом чи редуктором, з’єднані з двигуном муфтою, мають спільний вал з електродвигуном (насоси-моноблоки).

8.           За величиною створюваного напору: низьконапорні (до 0,2 МПа), середньонапірні (від 0,2 до 0,6 МПа), високонапірні (понад 6 МПа).

9.           За ступенем швидкохідності робочого колеса: тихохідні, нормальні і швидкохідні.

10.       3а родом рідини, яку перекачують: водопровідні, каналізаційні, кислотні і лужні, нафтові, землесосні тощо.

Найпростіша конструкція одноколісного відцентрового насоса з одностороннім входом зображена на рис. 3.14. В корпусі, який виготовлений у формі ракушки, на валу обертається робоче колесо з криволінійними лопатками. Корпус насоса має робочу камеру і два патрубки: всмоктувальний і нагнітальний. Всмоктувальний патрубок підходить до центру корпуса насоса, а нагнітальний розміщений на периферії і немов би служить продовженням мушлі.

 

Рис. 3.14. Схема відцентрового насосу: 

1 – підведення; 2 – робоче колесо; 3 – ведений диск; 4 – ведучий диск;  5 – дифузор; 6 – відвід; 7 – язик; 8 – лопатка

Всмоктувальний патрубок насоса з’єднаний з підводним трубопроводом, на кінці якого, як правило, встановлюють фільтр, що не допускає попаданню в насос сторонніх предметів і бруду, а також зворотній клапан, який запобігає зворотньому руху рідини. Нагнітальний патрубок приєднаний до напірного трубопроводу, в який поступає рідина до споживача.

Робоче колесо є основним елементом насоса, тому що в ньому здійснюються перетворення енергії, яка одержується від двигуна, в енергію перекачуваної рідини. Форма робочого колеса насоса залежить від коефіцієнта його швидкості і виготовляються в більшості випадків цільнолитими (бронзове, чавунне, сталеве). При обертанні робочого колеса рідина заповнює міжлопастний простір і під дією відцентрових сил перемішується від центра насоса до периферії. В результаті такого переміщення в центрі насоса створюється розрідження і за рахунок атмосферного тиску, який діє на вільну поверхню рідини, відкривається зворотній клапан і рідина по всмоктувальному патрубку поступає в насос.

Рух у робочому колесі близький до площинного. Всі розміри, які визначають проточну частішу робочого колеса, відомі, причому величини, віднесені до вхідної кромки лопастів, мають індекс 1, а до вихідної – індекс 2.

Для збільшення тиску рідини, що подається насосом, на одному валу можна розмістити декілька (до 10-12) робочих коліс. Випускаються багатоступеневі насоси секційного типу для чистої

3 м. води з подачею від 6 до 1000 м /год і напором від 40 до 2000 Відцентрові насоси доцільно застосовувати там, де необхідно мати велику подачу при порівняно невеликих тисках.

Розглянемо рух рідини в робочому колесі, вважаючи, що кількість лопастей нескінченно велика, а лопасті розташовані еквідистантно. На рис. 3.15 зображена схема швидкості рідини при її русі в міжлопастному просторі. С₁ С₂ – швидкість потоку щодо нерухомого корпусу насосу на вході і виході робочого колеса.  ω₁, ω₂ – відносна швидкість потоку відповідно на вході і виході по відношенню до рухомого робочого колеса. Зміна моменту кількості руху маси рідини, яка проходить через колесо за одиницю часу, дорівнює моментові всіх зовнішніх сил, які діють на масу рідини за той же час.

 

Рис. 3.15. Схема швидкості руху рідини на робочому колесі

Виходячи з цих міркувань, можна одержати основне рівняння відцентрового насосу:

 ω C cosα -ω C cosα²

Аналізуючи рівняння (3.17), можна зробити такі висновки:

1.          Напір насоса не залежить від роду рідини і кількості лопаток робочого колеса.

2.          Напір насоса буде тим більший, чим більше колова швидкість на зовнішньому крузі робочого колеса, тобто пропорційний його діаметру і частоті обертання.

3.          Напір насоса буде зростати по мірі збільшення кута між векторами колової швидкості колеса і абсолютної швидкості потоку рідини на виході насоса.

Подача відцентрового насоса становить:

 

                                                                    ,               (3.18)

 де ɛ - коефіцієнт стиску потоку лопатками на виході із колеса (наприклад, при кількості лопаток 6-12, ɛ = 0,90-0,95);  - об’ємний ККД (0,85-0,95); b₂ - ширина каната робочого колеса на виході.