Принцип действия и устройство центробежных насосов
Схематично центробежный насос показан на рисунке 2.98. В чугунном спиралевидном корпусе 1 вращается вал 8, приводимый в движение от электродвигателя, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания (непосредственно или через клиноременную передачу). На валу закреплено рабочее колесо 3 с лопатками, пространства между которыми образуют каналы для прохода жидкости.
В корпусе имеются два штуцера . один из них расположен по горизонтальной оси корпуса (ось его лежит на продолжении оси вала), а другой – касательно к спирали корпуса, в месте ее наибольшего удаления от центра. Первый штуцер служит для ввода жидкости в насос (к нему присоединен всасывающий трубопровод), второй нагнетательный.
На нагнетательном трубопроводе установлена задвижка , служащая для перекрытия трубопровода и регулирования производительности насоса. Над ней расположен обратный клапан . При внезапной остановке насоса он предотвращает обратный ток жидкости и тем самым защищает насос от гидравлического удара, который может вызвать поломку насоса. На конце всасывающего трубопровода, погруженного в жидкость, установлен приемный клапан , препятствующий вытеканию жидкости из всасывающего трубопровода и насоса при остановке последнего.
Если внутреннее пространство насоса и его всасывающий трубопровод заполнены жидкостью, то при вращении рабочего колеса лопатки увлекают жидкость, а возникающая при этом центробежная сила отбрасывает ее в спиральный канал (так называемую «улитку») корпуса. Двигаясь по каналу, жидкость попадает в нагнетательный штуцер и из него – в нагнетательный трубопровод. В результате выхода транспортируемой жидкости в нагнетательный трубопровод во всасывающей полости создается разрежение, и жидкость из опорожняемого резервуара или аппарата начинает подниматься во всасывающей трубе в насос. Таким образом, устанавливается процесс равномерного перекачивания жидкости.
|
|
|
Давление (напор), развиваемое центробежной силой, в действующем насосе прямо пропорционально квадрату числа оборотов рабочего колеса.
1 – Корпус;
2 – всасывающий штуцер;
3 – рабочее колесо;
4 – нагнетательный штуцер;
5 – Задвижка;
6 – обратный клапан;
7 – манометр;
8 – вал;
9 – вакуумметр;
Приемный клапан с сеткой
Рисунок 2.98 – Центробежный насос
Классификация и маркировка центробежных насосов
Центробежные насосы могут быть проклассифицированы по многим из указанных выше признаков. Кроме этого они могут быть подразделены (как и насосы других типов) по конструктивным признакам.
Классификация: Все существующие центробежные насосы можно разделить на следующие группы:
|
|
|
1) по способу отвода воды:
а) простые (без направляющего аппарата); б) турбинные (с направляющим аппаратом);
2) по числу рабочих колес:
а) одноступенчатые; б) многоступенчатые;
3) по подводу воды:
а) с односторонним подводом; б) сдвусторонним подводом;
4) по положению вала:
а) с горизонтальным валом; б) с вертикальным валом;
5) по развиваемому напору:
а) низконапорные (напор до 20 м); б) средненапорные (напор от 20 до 60м);
в) высоконапорные (напор более 60м);
6) по характеру перекачиваемой жидкости:
а) водопроводные; б) фекальные; в) грунтовые;г) кислотные и т. п.
Маркировка насосов выполняется по форме: первая цифра – диаметр всасывающего патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный; далее следуют буквы, которые обозначают: Н – нефтяной, Г – горячий; Д – первое колесо двустороннего входа; В – вертикальный; К – консольный; КЭ – консольный, смонтированный в одном блоке с электродвигателем; М – многоступенчатый. Вторая цифра – коэффициент быстроходности или удельная быстроходность, уменьшенная в 10 раз и округленная. Третья цифра – число ступеней; буквы в конце маркировки: К – кислотный; С – для сжиженных газов.
Примеры обозначения и маркировки насосов:
|
|
|
8НГ-10х2 – центробежный насос, диаметр всасывающего патрубка 200 мм, нефтяной, горячий (для жидкости с температурой 220–400 °С), коэффициент быстроходности 100, число ступеней 2.
Основное уравнение центробежного насоса впервые в самом общем виде было получено в 1754 г. Л. Эйлером и носит его имя.
Основное уравнение центробежных насосов (формула Эйлера)
Из этого уравнения следует, что теоретический напор, развиваемый рабочим колесом центробежного насоса, не зависит от рода перекачиваемой жидкости и будет наибольшим, если 
. При этом значении угла создаются наиболее благоприятные условия входа жидкости на лопатки рабочего колеса.
Основное уравнение центробежных насосов, полученное Л. Эйлером, связывает геометрические и кинематические характеристики рабочего колеса с напором, развиваемым насосом (одним рабочим колесом).
Уравнение Эйлера позволяет решать две задачи:
1. По заданной подаче насоса и развиваемому им напору определять число рабочих колес и их размеры;
2. По данной конструкции рабочего колеса и частоты вращения вала насоса определять развиваемый им напор и подачу насоса.
При выводе основного уравнения будем считать, как было принято выше, что рабочее колесо имеет бесконечно большое число лопаток и работа происходит без гидравлических потерь. Это позволяет считать, что весь поток в колесе состоит из одинаковых элементарных струек.
|
|
|
Насосы представляют собой гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей под напором. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой либо замкнутой системе. Основными параметрами насосов, определяющими диапазон изменения режимов работы насосной станции, состав ее оборудования и конструктивные особенности, являются напор, подача, мощность и коэффициент полезного действия. Напор представляет собой приращение удельной энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него. Выраженный в метрах напор насоса определяет высоту подъема или дальность перемещения жидкости.
Подача характеризуется объемом жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени, и измеряется обычно в м/с, л/с или м3/ч. Мощность, затрачиваемая насосом, необходима для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь неизбежных при преобраз. подводимой к насосумехан. энергии в энергию движения жидкости по трубопроводам. Измеряемая в кВт мощность насоса определяет мощность приводного двигателя и суммарную мощность насосной станции.
Коэффициент полезного действия учитывает все виды потерь связанных с преобразованием насосом механической .энергии двигателя в энергию движущейся жидкости. КПД определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его рабочих параметров (напора, подачи, мощности). История возникновения и развития насосов показывает, что первоначально они предназначались исключительно для подъема воды. Однако в настоящее время область их применения настолько широка и многообразна, что определение насоса как машины для перекачивания воды было бы односторонним.
Подача насоса (установки) — это количество жидкости перекачиваемой насосом (установкой) в единицу времени. Различают объемную подачу, массовую подачу и весовую подачу. В характеристиках насосов обычно принято задавать объемную подачу, т. е. объем жидкости, полезно используемый потребителем, при давлении, измеренном на выходе из насоса.
Напором насоса называют разность удельных механических энергий жидкости на выходе из насоса и на входе в него. Различают объемный, массовый и весовой напоры. Весовой напор имеет смысл в условиях определенного и постоянного поля гравитации. Он увеличивается с уменьшением ускорения свободнбго падения, а в условиях невесомости становится равным бесконечности.
Коэффициент полезного действия (КПД) насоса — отношение полезной гидравлической мощности, к полной подводимой мощности.
Универсальная характеристика. При применении центробежных насосов требуется знать не только зависимость подачи и напора при одном числе оборотов, но и при других числах оборотов. Поэтому насос должен иметь семейство характеристик H=f(Q) при разных числах оборотов.
Для получения универсальной рабочей характеристики насоса снимают экспериментальным путем характеристики H=f(Q) и η=f(Q) при разных числах оборотов n1, n2, n3 и т.д. Затем кривые H=f(Q) с пометками значений η сводят в один график и через точки с равными значениями КПД соединяют плавными линиями. В результате получается график, показанный на рисунке, который называется универсальной рабочей характеристикой насоса.
Универсальная рабочая характеристика позволяет установить число оборотов, при котором достигается максимальное значение КПД.
Центробежные насосы: технические характеристики. Регулирова-ние подачи насосов. Последовательная и параллельная работа насосов. Пересчет параметров насосов. Пуск и остановка насосов. Основные неполадки в работе насоса.
Центробежный насос состоит из корпуса, в котором вращается рабочее колесо с лопатками. Под действием возникающего центробежного поля жидкость отбрасывается от центра к периферии, так что вблизи оси насоса возникает разрежение, а на периферии давление возрастает. Схема рабочего колеса показана на рис. 2.1 (см. также рис. 2.3). На рис. 2.2 изображены планы скоростей жидкости для идеального центробежного насоса. На рис. 2.1 и 2.2 приняты следующие обозначения: индекс «1» соответствует точке входа на лопатку колеса, индекс «2» — точке выхода с лопатки; D — диаметр входа на лопатку (выхода с лопатки); b — ширина проточной части колеса; d — толщина лопатки; n — частота вращения рабочего колеса; u — вектор абсолютной скорости частицы (элемента) жидкости; uот — вектор относительной скорости элемента жидкости (по отношению к лопатке); uпер — вектор переносной скорости колеса (т. е. окружная скорость колеса); uR — радиальная составляющая вектора абсолютной скорости элемента жидкости. Углы между касательными к лопатке и к окружности колеса: на входе b1, на выходе — b2. Углы между вектором абсолютной скорости u и касательной к окружности колеса: на входе — a1, на выходе — a2.
Рис. 2.1. Рабочее колесо центробежного насоса
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 921; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!