Лопастные насосы. Классификация лопастных насосов. Принцип действия лопастной насос

Лопастные насосы | Судовые вспомогательные механизмы и системы

Принцип действия этих насосов основан на взаимодействии лопасти рабочего колеса с потоком жидкости. В лопастном насосе величина создаваемого напора самым непосредственным образом зависит от внешней окружной скорости вращения рабочего колеса, являющейся функцией частоты вращения и диаметра колеса. Только за счет преобразования этой скорости и может быть получен напор в насосе.

В зависимости от характера движения жидкости различают три основные группы лопастных насосов: центробежные (поток жидкости перемещается от центра к периферии в радиальном направлении), вихревые (поток жидкости — по кольцевой периферии вихреобразно) и осевые, или пропеллерные (поток жидкости — вдоль оси насоса).

В центробежном насосе повышение давления жидкости в колесе достигается в основном за счет действия центробежных сил. Эти насосы выполняют с рабочими колесами одно- и двустороннего всасывания, с параллельным или последовательным расположением нескольких рабочих колес. При больших подачах колеса размещают параллельно и поток поступает одновременно на все колеса, поэтому общий напор равен напору одного колеса.

В вихревых насосах напор создается за счет обмена энергией между потоками жидкости, проходящей через межлопаточные каналы колеса и боковой канал корпуса. Циркулирующая через каналы колеса жидкость непрерывно передает свою энергию жидкости, проходящей через канал корпуса на пути ее движения от входа к выходу. Вихревые насосы применяют при малой подаче и большом напоре.

В осевых насосах повышение давления в колесе происходит исключительно за счет преобразования кинетической энергии жидкости в относительном движении. Всасывание этих насосов только одностороннее. Вход и выход из колеса — осевой. Применяются при большой подаче и малом напоре и преимущественно в одноступенчатом исполнении. Конструктивно такой насос напоминает пропеллер, установленный в цилиндрической трубе.

Полуосевые, или диагональные, насосы представляют собой промежуточную форму между центробежным и осевым насосами. В этих насосах вход воды осевой, а выход по диагонали — результирующей осевого и диагонального направлений. Применяются при относительно повышенном напоре, когда из-за допустимой высоты всасывания не могут быть использованы осевые насосы.

www.stroitelstvo-new.ru

Лопастные насосы. Классификация лопастных насосов -

Наиболее распространенной группой насосов являются лопастные насосы. Отличительной особенностью их является вращающееся в неподвижном корпусе рабочее колесо, снабженное лопатками. В зависимости от формы рабочего колеса и условий протекания через него жидкости лопастные насосы подразделяются на центробежные (осевые) и вихревые.

Рис.1. Схема устройства и работы центробежного насоса

Центробежным насосом жидкость подается за счет центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Она увлекается лопатками и под действием центробежной силы движется от центра колеса к периферии вдоль лопаток. По выходе из колеса жидкость попадает в отводящий канал, где за счет уменьшения скорости увеличивается давление, а из него под действием этого давления поступает в напорный трубопровод. В результате в рабочем колесе насоса у входа на лопатки получается разрежение. Поэтому жидкость из приемного резервуара под действием наружного атмосферного давления поднимается по всасывающему трубопроводу в насос, где рабочее колесо ее подхватывает и направляет в напорный трубопровод. Так устанавливается непрерывное движение жидкости.

Лопатки рабочих колес изогнуты по ходу вращения назад. Число лопаток обычно насчитывается от 6 до 8 штук. Но специальные насосы для загрязненных жидкостей с целью увеличения сечения каналов в колесе устраивают с меньшим числом лопаток от 2-ух до 4-х штук.

Центробежные насосы обычно располагаются выше уровня жидкости в приемном резервуаре, поэтому их перед пуском необходимо залить. Заливают насос при наличии на всасывающей линии обратного клапана через заливную воронку до полного вытеснения воздуха из всасывающего трубопровода и корпуса насоса. Если нет обратного клапана, то для заливки отсасывают воздух из корпуса насоса при закрытой задвижке специальным вакуумным насосом. Тоже самое делают при заливке насосов больших габаритов.

Центробежные насосы характеризуются довольно высоким кпд, компактностью и надежностью эксплуатации. Эти насосы выпускаются заводами в широком диапозоне производительностей от 1,5 до 20000 л/с и напоров от 10 до 1500 м водяного столба.

einsteins.ru

Основы теории лопастных насосов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

Центробежные насосы. Схемы центробежных насосов. Уравнение Эйлера для насоса и турбины. Теоретический напор насоса. Влияние числа лопаток на теоретический напор. Полезный напор. Потери энергии в насосе. Коэффициенты полезного действия насоса. Характеристика центробежных насосов. Основы теории подобия насосов. Формулы подобия. Коэффициент быстроходности и типы лопастных насосов. Осевые насосы.

Методические указания.

Движение частиц жидкости в рабочем колесе является сложным, поскольку вращается и само рабочее колесо и жидкость движется по его межлопастным ка-

налам. Сумма этих двух движений дает абсолютное движение частиц жидкости по отношению к неподвижному корпусу насоса.

Основное уравнение лопастных насосов впервые было выведено Л. Эйлером. Оно связывает напор насоса со скоростями движения жидкости в характерных сечениях. Скорости движения жидкости зависят от подачи и частоты вращения рабочего колеса насоса, а также от геометрии элементов этого колеса (диаметра, ширины каналов, формы лопастей) и условий подвода. Следовательно, основное уравнение дает возможность по заданным напору, частоте вращения и подаче насоса определить выходные элементы рабочего колеса.

Условия протекания жидкости в рабочем колесе и спиральной камере насоса настолько сложны, что представление о характере взаимосвязи основных рабочих параметров центробежного насоса удается получить только экспериментальным путем, т. е. испытаниями насоса в лаборатории. Рабочая характеристика лопастных насосов строится в виде зависимости напора насоса, потребляемой им мощности и к.п.д. от подачи насоса при постоянной частоте вращения рабочего колеса. С изменением частоты вращения рабочая характеристика насоса также изменяется.

При конструировании новых образцов лопастных машин проводят лабораторные исследования на моделях, так как теоретические решения большинства вопросов не дают удовлетворительных по точности результатов. На моделях проверяют форму лопастей рабочего колеса и направляющего аппарата, определяют к. п. д. насоса и устанавливают его изменение в зависимости от частоты вращения, подачи и напора, исследуют возможность возникновения кавитации и т. д. Для перехода от модельных данных к натурным применяют теорию подобия лопастных насосов. Пересчитав по теории подобия характеристику модельного насоса, можно получить характеристику проектируемого насоса.

Теория подобия позволяет определить параметр, который остается одинаковым для всех геометрически подобных насосов при их работе на подобных режимах. Этот параметр называют удельным числом оборотов или коэффициентом быстроходности. При заданной частоте вращения коэффициент быстроходности увеличивается с ростом подачи и с уменьшением напора.

Эксплуатационные расчеты лопастных насосов

Применение формул подобия для пересчета характеристик насосов. Насосная установка. Регулирование подачи. Последовательное и параллельное соединение насосов. Кавитация в лопастных насосах. Кавитационная характеристика. Кавитационный запас. Формула С.С. Руднева и ее применение.

Методические указания.

Элементарную гидросистему для перемещения жидкости насосом называют насосной установкой. Она в основном состоит из приемного резервуара, всасывающего трубопровода, насоса, нагнетательного трубопровода и напорного резервуара.

Потребным напором Hпотр установки называют энергию, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения из приемного резервуара в напорный по трубопроводу установки при заданном расходе:

, (22)

где hн – геометрическая высота нагнетания; hв – геометрическая высота всасывания;р2 — р1 – разность давлений в напорном и приемном резервуарах; – сумма потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах; Нст – статический напор установки.

При установившемся режиме работы установки развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:

. (23)

Следует отличать потребный напор насоса от напора насоса. Потребный напор определяется самой насосной установкой (высотой подъема жидкости, давлениями в напорном и приемном резервуарах, гидравлическими потерями во всасывающем и нагнетательном трубопроводах), т. е. давлениями у насоса во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах. Напор насоса определяется прочностью его корпуса, частотой вращения, иногда объемным к.п.д.

Режим работы насоса (подбор насоса) определяют совмещением на одном и том же графике в одинаковых масштабах рабочей характеристики насоса с характеристикой насосной установки. Последняя представляет собой параболу (при турбулентном режиме течения), смещенную вдоль оси напоров на числовое значение статического напора установки (22). Насос в этой установке работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса. Точку пересечения указанных двух характеристик называют рабочей точкой. Если рабочая точка отвечает оптимальному режиму работы насоса, то насос считается подобранным правильно. Однако требуемую подачу насоса можно изменять. Для этого необходимо изменить либо характеристику насоса (путем изменения частоты вращения насоса), либо характеристику насосной установки (дросселированием). Наиболее экономичный метод регулирования подачи и напора – изменение частоты вращения. Он в основном осуществляется применением электродвигателей постоянного тока или специальных передач.

Из-за чрезмерного падения давления на всасывающей стороне насоса может возникнуть кавитация (пустотообразование), вследствие которой резко падает к.п.д. насоса, снижается его подача и напор. Кроме того, появляются сильная вибрация и толчки, сопровождаемые характерным шумом. Для избежания кавитации насос необходимо установить таким образом, чтобы давление жидкости в нем было больше давления насыщенного пара жидкости при данной температуре. Это обеспечивается ограничением высоты всасывания насоса (см. рис. 4). Допустимую высоту всасывания определяют следующим соотношением:

, (24)

где рп – давление насыщенного пара; hп.в – потеря напора во всасывающем трубопроводе при полной подаче; s – коэффициент кавитации; Н – полный напор насоса.

Коэффициент кавитации часто определяют по формуле С.С. Руднева, предложенной на основании обобщения опытных данных:

, (25)

где n – частота вращения рабочего колеса, мин-1; Q – подача насоса, м3/с; Н – полный напор насоса, м; С – коэффициент, характеризующий конструкцию насоса.

Допустимая высота всасывания в насосах чаще всего определяется по допустимой вакуумметрической высоте всасывания, которая обозначается на характеристиках всех типов насосов как функция расхода. Необходимо помнить, что при изменении частоты вращения изменяется и допустимая вакуумметрическая высота всасывания. Разрушительному действию кавитации подвергаются гидравлические турбины, а также золотники, клапаны и другие аппараты объемного гидропривода.

Вихревые и струйные насосы

Схема вихревого насоса, принцип действия, характеристика, области применения. Вихревая гидротурбина. Схема струйного насоса, принцип действия, области применения в специальности.

Центробежный насос: устройство и принцип действия

Принцип действия центробежных насосов

Принцип действия центробежных насосов целиком построен на законах физики. Работа происходит при возникновении центробежной силы, появление которой обусловлено действием лопастей колеса на жидкость.Что бы правильно понять, где применяется данный насос и что он может качественно делать, надо знать устройство насоса центробежного. С эти мы сегодня ознакомимся. Также видео в этой статье покажет весь принцип его работы наглядно.

Работа и устройство

Чтобы понять работу данного механизма надо знать из чего состоит центробежный насос. Так же понять его принцип работы.После этого вы сможете подобрать его именно для нужной работы. После этого и можно будет установить его своими руками. Посмотрев фото вы все поймете без проблем.

Основные узлы и элементы

Устройство и принцип действия центробежного насоса происходит в результате согласованных действий всех механизмов. Они состоят из корпуса в виде спирали и рабочего колеса, расположенного внутри корпуса и крепится на валу шпонкой.

Устройство центробежного насоса насоса

Итак:

Валик вращается непосредственно в подшипниках. А сальники служат в целях создания уплотнения прохода отверстия в том месте где внутри корпуса находится местоположение вала.
Посредством всасывающего патрубка жидкость попадает прямо в насосный корпус, и ее подача направляется в средину рабочего колеса, которое продолжает беспрерывно вращаться.
Из-за действия лопастей продолжается движение вещества и от центровой части колеса отскакивает в сторону и достигает таким образом спиральной части насосного корпуса, это что касается именно спиральных насосов.
Далее перемещение вещества происходит в рамках напорного трубопровода через нагнетающий патрубок.

Внимание: Таким образом происходит воздействие лопастей на молекулярный состав воды, что служит причиной, по которой созданная кинетическая энергия двигателя переходит в напор жидкости с определенной скоростью из-за оказываемого на нее давления.

Созданный насосом напор жидкостной струи измеряется в определенных единицах – метрах столба перекачиваемого вещества. Из – за происхождения разрежения перед колесными лопастями происходит всасывание жидкости.
Выпуклость формы лопасти предполагает обеспечение усиления жидкостного напора и повышает качество отекания, а рабочее колесо вращается при этом в направлении нагнетания той стороной лопастей, которая выпуклая.

Принцип работы

При центробежных насосах обычно имеется арматура и некоторые приборы:

Оснащенный сеткой обратный приемный клапан, выполняющий сдерживающую функцию воды именно в корпусном насосном патрубке (всасывающем) при совершении процедуры заливки перед активированием.
Наличие сетки необходимо для фильтрации взвесей, которые находятся в воде.
Далее идет задвижка. Существование вакуумметра функционирует, определяя показатели разрежения на той стороне, где происходит всасывание. Его местоположение определено в промежутке между задвижкой и корпусом.
На самом верху корпуса центробежного насоса для того, чтобы была возможность выпустить воздух в конструкции имеет место наличие специального крана.

Внимание: В свою очередь обратный клапан не позволяет воде при возникновении такой ситуации перетекать в обратном направлении по центробежному насосу и находится на напорном трубопроводе.

На напорном трубопроводе находит свое месторасположение и задвижка, обеспечивая сразу несколько функций – это и сам запуск процесса, и его приостановка, и кроме того контролирующая функция за непосредственно за мощностью напора, который создается за счет работы центробежного насоса.
Такой прибор как манометр в данном случае измеряет напор жидкости, созданный центробежным насосом. Его расположение находит свое место на насосном напорном патрубке.
Здесь предусмотрен и обратный предохранительный клапан, который защищает центробежный насос от ударов гидравлики. Расположение предохранительного клапана находит свое место прямо на напорном патрубке за задвижкой для обеспечения защиты насоса.
Предусмотрен так – же и прибор для залива самого агрегата с разнообразными автоматическими приборами.

Работа центробежного насоса

Наличие образования центробежной силы и заложен весь смысл работы или действия центробежного насоса:

Она образовывается непосредственно в самом насосном корпусе, когда насос работает путем вращения рабочего колеса.
На вал насоса садится рабочее колесо при помощи шпоночного соединителя, а от вала идет передача кручения, развивающегося насосным приводом.
Сам электрический двигатель(см.Центробежный насос с электродвигателем: рассмотрим как работает) соединен с насосным валом с помощью муфты, упругой по своему строению.

Внимание: Необходимо отметить, что самыми востребованными и популярными насосами, которые используются в целях перекачки воды и другой жидкости являются именно центробежные насосы различных видов.

Привести их в действие возможно только соблюдая условие заполнения жидкостью корпуса агрегата.
Такие насосы выполняют свою функцию, когда на них действует центробежная сила, вызываемая вращение рабочего колеса.
Сам корпус центробежного насоса вмещает то одного до нескольких колес, прочно зафиксированных к валу. Колеса в обязательном порядке оснащены выпуклыми лопастями и соединяют по два диска.
Посредством всасывающего патрубка идет поступление жидкости. Когда активируется агрегат запуск колеса происходит при помощи вала, соединенного с электроприводом.
Постепенно захватываемая вода отходит от центральной части к боковым частям колеса. А увеличение центробежной силы помогает переместиться жидкости к нагнетательному трубопроводу с помощью, указывающей направление камеры.Таким образом идет увеличение давления между лопастями одновременно с освобождающимся пространством. Это и дает возможность некоторому следующему количеству проникать из водопровода.
Во всасывающем патрубке имеется встроенный фильтр, не позволяющий мусору и взвесям попадать в насосный корпус. Что касается одноступенчатости и многоступенчатости насосных агрегатов, то принцип их действия абсолютно ничем не разница.Отличительной особенностью является лишь то, что при наличии нескольких колес рост давления происходит в каждом следующем.

Центробежный насос устройство и принцип действия подразделяются по своим преимуществам на функциональные и конструктивные. Сравнительно невысокие расценки центробежных насосов обусловлены дешевизной материалов, из которых они изготавливаются.Это преимущественно сталь, полимеры и чугун. При покупке должна быть изучена инструкция, они бывают довольно разных параметров, от этого и зависит их цена. При покупке стоит отдать предпочтение проверенным брендам, а не гнаться за дешевыми вариантами. В этом случае вы просто потеряете в качестве.

moikolodets.ru

Осевые насосы — устройство и принцип работы, характеристики

Осевые насосы активно применяются в тех сферах, где требуется регулярная подача большого количества жидкости при малых напорах. Агрегаты этого типа отличаются простой конструкцией, высокой надежностью и устойчивостью к механическим повреждениям.

Устройство осевых насосов

Конструкция агрегатов этого типа достаточно проста. В перечень основных элементов устройства входит:

1 – подвод;
2 – рабочее колесо;
3 – лопаточный направляющий отвод;
4 – корпус;
5 – вал;
6 – сальник;
7 – обтекатель.

Проточная часть агрегата имеет форму изогнутой цилиндрической трубы. Благодаря этому вся конструкция насоса может легко поместиться внутри трубопровода. Напоминающее грибной винт рабочее колесо вращается под воздействием электрического мотора через вал. Выправляющий аппарат и подвод с обтекателем при работе остаются неподвижными. За плавный подвод рабочей жидкости к лопастям отвечает обтекатель. Сальник устанавливается в месте, где вал выходит из корпуса.

Принцип действия осевых насосов – и области их применения

В отличие от центробежных агрегатов, жидкость в осевых насосах передвигается в осевом направлении, из-за чего оборудование и получило такое название. В оборудовании такого рода нет радиального перемещения жидкости, поэтому воздействие центробежных сил полностью исключено. Возрастание давления осуществляется исключительно благодаря преобразованию кинетической энергии в потенциальную, то есть, посредством применения диффузорного эффекта.

Однако, диффузионные эффекты, как известно, не изменяются лишь при определенных условиях. Нарушение этих условий может привести к отсоединению пограничного слоя от нижних слоев каналов между лопастями. В результате это приводит к переформированию циркулирующих потоков. В связи с этим, к производству осевых насосов всегда предъявляются гораздо более высокие требования, чем к агрегатам центробежного типа.

Среди наиболее распространенных сфер использования агрегатов можно выделить балластные системы плавучих доков, кораблей-ледоколов и подруливающие конструкции судов. Также эти насосы применяются на морских паротурбинных судах с целью перекачивания воды за бортом через главные конденсаторы. Насосное оборудование этого типа не снабжается системой сухого всасывания и имеет низкую допустимую вакуумметрическую всасывающую высоту. В связи с этим, осевые насосы устанавливаются немного ниже уровня жидкости, которую требуется перекачивать.

Осевые насосы большой подачи – характеристики и преимущества

Насосы этого типа предназначены для перекачивания пресной и морской воды в достаточно больших объемах. Они активно используются в системах водоотведения, водоснабжения и водоочистки.

Важным преимуществом таких агрегатов является возможность их использования с переменными оборотами двигателя.

Основные характеристики насосного оборудования этого типа включают:

Напор – от 3 до 100 метров;
Производительность – от 360 до 43200 м3 за час работы;
Способы установки – вертикальный, горизонтальный и наклонный монтаж;
Защита электромотора класса IP68.

Такие насосы отличаются низким уровнем шума, малыми габаритами, способностью пропускать фракции, диаметром до 84 мм и простой установкой. Кроме того, эти осевые насосы не требуют специального обслуживания и просты в ремонте.