Центробежные насосы. Классификация по отличительным признакам. Устройство и принцип действия.

Центробе́жный насо́с — насос для перекачивания жидкостей, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Центробежные устройства для перекачивания газов обычно называют центробежными компрессорами или центробежными вентиляторами.

Принцип действия центробежных насосов

Центробежный насос в разрезе

Рабочее колесо центробежного насоса

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, улиткообразную спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно может быть открытого типа (диск на котором установлены лопасти) и закрытого типа — лопасти размещены между передним и задним дисками. Лопасти обычно изогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса в форме логарифмической спирали. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. При повышении давления жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. Вследствие этого на выходе всасывающего патрубка насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость поступает в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Центробежные насосы изготавливаются не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами) — так называемые «секционные центробежные насосы». В секционных насосах достигается увеличение общего перепада давления, приблизительно пропорционального количеству секций насоса. При этом принцип их действия в любых конструкциях остается таким же — жидкость перемещается под действием центробежной силы, порождаемой вращающимся рабочим колесом

Классификация центробежных насосов[

 

· Количеству ступеней (колёс); одноступенчатые насосы могут быть с консольным расположением вала — консольные;

· По расположению оси колёс в пространстве (горизонтальный, вертикальный)

· Давлению (низкого давления — до 0,2 МПа, среднего — от 0,2 до 0,6 МПа, высокого давления — более 0,6 МПа);

· Способу подвода жидкости к рабочему колесу (с односторонним или двухсторонним входом — двойного всасывания);

· Способу разъёма корпуса (с горизонтальным или вертикальным разъёмом);

· Способу отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса (спиральный и лопаточный). В спиральных насосах жидкость отводится сразу в спиральный канал; в лопаточных жидкость сначала проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);

· Коэффициенту быстроходности n_s (тихоходные, нормальные, быстроходные);

· Функциональному назначению (водопроводные, канализационные, пожарные, химические, щелочные, нефтяные, землесосные, терморегулирующие космические^[2] и т. д.);

· Способу соединения с двигателем: приводные (с редуктором или со шкивом) или соединения с электродвигателем с помощью муфт, которые подразделяются на магнитные муфты, муфты упругие, другие типы муфт;

· Способу расположения насоса относительно поверхности жидкости: поверхностные, глубинные, погружные.

5. Основные параметры работы насосов. Подача и напор центробежного насоса. Определение, единицы измерения. Полезный и потребный напоры.

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность или подача, Q, (м³/сек) определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает, на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли. Напор можно

представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей насосом.

Мощностью насоса (мощностью, потребляемой насосом) назы­вается энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу вре­мени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобре­тает энергию в количестве Н, за единицу времени через насос про­текает жидкость весом pgQ. Следовательно, энергия, приобретен­ная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса:

 

N _п = ρg Q Н

Мощность насоса на валуN больше полезной мощности N_п на величину потерь в насосе, которые учитываются коэффициентом полезного действия насоса:

 

N = N _п / η _н = ρ gQ Н/η_н

Величина механических потерь (потери на трение в подшипниках, в уплотнениях, трение поверхности рабочих колес о жидкость) оценивается механическим КПД η_мех, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности к мощности, потребляемой насосом.

Объемные потери (потери энергии жидкости из-за разницы давлений на входе и выходе рабочего колеса, потери производительности при утечке жидкости через зазора насоса) оценивают объемным КПД η _v, равным отношению действительной производительности насоса Q к теоретической Qт.

 

 Гидравлические потери (потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочего колеса и отвода, потери напора) оцениваются гидравлическим КПД η_Г, который равен отношению действительного напора насоса к теоретическому.

 

Тогда КПД насоса равен:

 

η _{н =} η_мех η _v η_Г

 

Коэффициент полезного действия насоса характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и отражает относительные потери мощности в самом насосе.

Для центробежных насосов КПД насоса η_н – 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности - 0,93 – 0,95.

 

Номинальная мощность двигателя больше мощности на валу вследствие механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе:

N_дв = N / η_пер η_дв = N_п / η_н η_пер η_дв,

где

η_пер - к.п.д. передачи,

η_дв - к.п.д. двигателя.

η_н η_пер η_дв - полный к.п.д. насосной установки η, т.е.

η = η_н η_пер η_дв = N _п / N _дв

Полный КПД характеризует полные потери мощности насосной установкой.

Установочная мощность двигателя N _уст рассчитывается по величине N _дв с учётом возможных перегрузок в момент пуска насоса:

N _уст = β N _дв

6. Мощность и КПД центробежного насоса. Всасывающая способность насоса.

КПД центробежного насоса, как и любого другого механизма, представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой. Обозначается он буквой η.

Полезная мощность – это энергия, отдаваемая жидкости за единицу времени при работе насоса. [Вт]

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: