Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире. Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности. В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса (улитка), которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса.

Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии) в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление жидкости в насос.

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Спиральный корпус (проточная часть насоса)
• Рабочее колесо (импеллер)
• Уплотнение вала
• Картер насос

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям его основных элементов, по типу установки и назначению.

По расположению патрубков насосов

• Насос «ин-лайн» типа. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода.

• • Консольные насосы. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга.
  
  

  По количеству ступеней насоса

  
  
  • Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.
• 
  

  По типу уплотнения вала

  Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

  • Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
  • Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
  • Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
  • Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

  По типу соединения с электродвигателем

  Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

  • Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.
    
  • Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта.

    По назначению

    Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

    • Дренажные
    • Скважинные
    • Фекальные
    • Шламовые
    • Пищевые
    • Санитарные
    • Пожарные
    • Самовсасывающие

    Материальное исполнение центробежных насосов

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

    Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

    Можно выделить следующие основные материалы:

    Металлическое исполнение

    • Чугун
    • Бронза
    • Углеродистая сталь
    • Нержавеющая сталь
    • Дуплекс
    • Супер-дуплекс
    • Титан
    • И.т.д

    Футерованные и пластиковые исполнения

    При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

    Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

    Можно выделить два основных типа:

    • Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.

    

    • Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.

    Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

    • PP — полипропилен
    • PVDF- поливинилденефлуорид
    • PE – полиэтилен
    • PVC – поливинилхлорид
    • PFA – перфторалкоксил
    • PTFE – политетрафторэтилен
    • ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
    • FEP – фторэтиленпропилен

    Материалы уплотнительных колец

    В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

    • EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
    • NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
    • FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
    • FFKM — Каучук перфторированный

    Преимущества и недостатки центробежных насосов

    Преимущества:

    • Простая конструкция
    • Немного движущихся частей, большой срок службы
    • Высокий КПД
    • Высокие показатели производительности
    • Постоянная подача, без пульсаций
    • Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

    Недостатки

    • Невозможность «самовсасывания»
    • Большой риск кавитации
    • Производительность сильно зависит от напора
    • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
    • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
    • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
    • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

    Области применения

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

    Основные из них:

    Водоснабжение и водоотведение

    Водоочистные сооружения

    Энергетика

    Нефтяная и газовая промышленность

    Химическая промышленность

    Целлюлозно-бумажная промышленность

    Горнодобывающая промышленность

    Фармацевтическая

Основные производители

Крупных игроков на рынке центробежных насосов можно также разбить по отраслям в которых они наиболее сильны:

Водоснабжение, водоотведение, водоочистка

• Grundfos: grundfos.com
• Wilo:wilo.ru
• Группа компаний Xylem. Насосы Lowara, Goulds, Flygt, Vogel и.т.д: http://xylem.ru
• KSB: https://www.ksb.com/ksb-ru/
• Pentair: www.pentair.com
• Ebara: http://www.ebaraeurope.ru/
• Caprari: www.caprari.it

Нефтехимическая отрасль

• Flowserve www.flowserve.com
• ITT www.itt.com/
• Sulzer www.sulzer.com
• Hermetic Pumpen www.hermetic-pumpen.com
• Kirloskar pumps www.kirloskarpumps.com/
• Ruhrpumpen www.ruhrpumpen.com

Химическая промышленность

• Munsch munsch.de/
• Pompe Travaini www.pompetravaini.it/
• Someflu pump www.someflu.com/
• Rutschi Gruppe www.grupperutschi.com

Горнодобывающая отрасль

• Warman . Группа компания Weir mineral https://www.global.weir/brands/
• Krebs . Группа компаний flsSmidt http://www.flsmidth.com/en-US/Krebs
• Habermann pumpen www.aurumpumpen.de/ru/

ГЛАВА 8. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ. СЖАТИЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГАЗОВ

Жидкости и газы в химических производствах часто необходимо перемещать через аппараты, а также по трубопроводам между аппаратами, установками, цехами, складами и т.д. Энергия, необходимая для перемещения жидкости, сообщается ей гидравлическими машинами, носящими название насосов.

Многие технологические процессы протекают в газовой фазе при высоких и низких давлениях. В этом случае приходится осуществлять как сжатие или разрежение газа, так и его транспортирование. Машины, предназначенные для осуществления таких процессов, называются компрессорными.

Насосы

Насосами называются гидравлические машины, в которых энергия двигателя передается перемещаемой жидкости вследствие повышения ее гидродинамического напора (давления).

Классификация насосов и их основные характеристики

Различают насосы двух основных типов: динамические и объемные.

В динамических насосах жидкость перемещается при воздействии сил на незамкнутый объем жидкости, который непрерывно сообщается со входом в насос и выходом из него.

В объемных насосах жидкость перемещается (вытесняется) при периодическом изменении замкнутого объема жидкости, который периодически сообщается со входом и выходом из него.

Динамические насосы по виду сил, действующих на жидкость, подразделяются на лопастные насосы и насосы трения.

К лопастным относятся насосы, в которых энергия передается жидкости при обтекании лопастей вращающегося рабочего колеса (или нескольких колес) насоса. Лопастные насосы, в свою очередь, делятся нацентробежные и осевые , причем в центробежных насосах жидкость движется через рабочее колесо от его центра к периферии, а в осевых – в направлении оси колеса.

Насосы трения представляют собой насосы, в которых жидкость перемещается преимущественно под воздействием сил трения. К ним относятся, в частности, вихревые и струйные насосы.

Объемные насосы – это такие, в которых жидкость, вытесняется из замкнутого пространства телом, движущимся возвратно-поступательно (поршневые, плунжерные, диафрагмовые насосы) или имеющим вращательные движения (шестеренные, пластинчатые, винтовые насосы).

Основные параметры насосов. Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность. Производительность , или подача , (м /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, насколько возрастает 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. Поэтому напор не зависит от плотности перекачиваемой жидкости. Полезная мощность , затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии Н на весовой расход жидкости:

. (8.1)

Мощность на валу больше полезной мощности в связи с потерями энергии в насосе, которые учитываются коэффициентом полезного действия (к.п.д.) насоса :

. (8.2)

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

. (8.3)

В выражение (8.3) входят величины: – коэффициент подачи, или объемный к.п.д ., представляющий собой отношение действительной производительности насоса к теоретической (учитывает потери производительности при утечках жидкости через зазоры и сальники насоса, а также вследствие неодновременного перекрытия клапанов и выделения воздуха из перекачиваемой жидкости при давлении ниже атмосферного во время всасывания); –гидравлический к.п.д. – отношение действительного напора насоса к теоретическому (учитывает потери напора при движении жидкости через насос); – механический к.п.д ., характеризующий потери мощности на механическое трение в насосе (в подшипниках, сальниках и т.д.).

Значение зависит от конструкции и степени износа насоса и в среднем составляет: для центробежных насосов 0,6 ¸ 0,7; для поршне-вых насосов 0,8 ¸ 0,9; для совершенных центробежных насосов боль-шой производительности 0,93 ¸ 0,95.

Мощность, потребляемая двигателем, или номинальная мощность двигателя , больше мощности на валу вследствие механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе. Эти потери учитываются введением в уравнение (8.2) к.п.д. передачи и к.п.д. двигателя :

. (8.4)

Произведение представляет собой полный к.п.д. насосной установки h, который определяется как отношение полезной мощности к номинальной мощности двигателя и характеризует полные потери мощности насосной установки:

. (8.5)

Из уравнений (8.3) и (8.5) следует, что полный к.п.д. насосной установки может быть выражен произведением пяти величин:

.(8.6)

Установочная мощность двигателя рассчитывается по величине с учетом возможных перегрузок в момент пуска насоса, возникающих в связи с необходимостью преодоления инерции покоящейся массы жидкости:

, (8.7)

гдеb – коэффициент запаса мощности, значения которого определяют в зависимости от номинальной мощности двигателя :

Напор. Высота всасывания . Рассмотрим схему насосной установки, представленной на рис. 8.1. Введем обозначения: p 0 – давление в емкости 1 (приемная емкость), из которой насосом 2 засасывается жидкость; p 2 – давление в напорной емкости 3; pвс – давление во всасывающем патрубке насоса; рн – давление в нагнетательном патрубке насоса; Нвс – высота всасывания; Нн – высота нагнетания; Нг – геометрическая высота подачи жидкости; h – расстояние по вертикали между уровнями установки манометра М и вакуумметраВ .

Используем для определения напора насоса уравнение Бернулли (5.34). Примем за плоскость сравнения уровень жидкости в приемной емкости (сечение 0 - 0). Уравнение Бернулли для плоскостей 0 - 0 и
1 - 1:

. (8.8)

Рис. 8.1. Схема насосной установки: 1 – приемная емкость; 2 – насос; 3 – напорная емкость, М – манометр, В – вакуумметр

Уравнение Бернулли для плоскостей 1"- 1" и 2 - 2:

В этих условиях: и – средние скорости жидкости в приемной и напорной емкостях (в плоскостях 0 - 0 и 2 - 2 соответственно); , – средние скорости жидкости во всасывающем и нагнетательном патрубках насоса; hп.вс, hп.н – потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Скорость жидкости пренебрежимо мала по сравнению со скоростью во всасывающем трубопроводе и может быть исключена из уравнения (8.8). Тогда из этого уравнения удельная энергия Евх жидкости на входе в насос

. (8.8а)

Аналогично << ; пренебрегая величиной и учитывая, что , определяем по уравнению (8.9) удельную энергию жидкости на выходе из насоса:

. (8.9а)

Вычитая из левой части уравнения (8.9а) левую часть уравнения (8.8а), находим напор насоса:

. (8.10)

Если диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны, то = и уравнение (8.10) упрощается:

. (8.11)

Уравнения (8.10) и (8.11) применяют для расчета напора при проектировании насосов. Для определения напора действующего насоса пользуются показаниями манометра (pм ) и вакуумметра (pв ). Выразим абсолютные давления pн и pвс через показания манометра и вакуумметра:

; ,

где pа – атмосферное давление.

Подставив полученные значения pн и pвс в уравнение (8.11), имеем

(8.12)

Иное выражение для напора насоса может быть получено, если из правой части уравнения (8.9а) вычесть правую часть уравнения (8.8):

, (8.13)

где hп= hп.н+ hп.вс – суммарное гидравлическое сопротивление всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

Уравнение (8.13) используют при подборе насосов для технологических установок. Всасывание жидкости насосом происходит под действием разности давлений в приемной емкости p 0 и на входе в насос pвс или под действием разности напоров . Высота всасывания может быть определена из уравнения (8.8)

. (8.14)

Поскольку ~ 0, то

. (8.15)

Если жидкость перекачивается из открытой емкости, то p 0 = p а (p а – атмосферное давление). Давление на входе в насос p вс должно быть больше давления насыщенного пара p н перекачиваемой жидкости при температуре всасывания (p вс > p н) , в противном случае жидкость в насосе начнет кипеть. При образовании пара и выделении из жидкости растворенных в ней газов возможен разрыв потока и уменьшение высоты всасывания до нуля, следовательно,

. (8.16)

На высоту всасывания насосов оказывает влияние явление кавитации. Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочих колес центробежных насосов в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому его разрушению. При кавитации производитель-ность и напор насоса резко снижаются.

Динамические насосы

Центробежные насосы относятся к динамическим насосам, в них всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в спиралеобразном корпусе.

В одноступенчатом центробежном насосе (рис. 8.2) жидкость из всасывающего трубопровода 5 поступает вдоль оси рабочего колеса 2 в корпус 1 насоса и, попадая на лопатки 3, приобретает вращательное движение.

Центробежная сила отбрасывает жидкость в спиралеобразный канал переменного сечения между корпусом и рабочим колесом, в котором скорость жидкости уменьшается до значения, равного скорости в нагнетательном трубопроводе 8. При этом, как следует из уравнения Бернулли, происходит преобразование кинетической энергии потока жидкости (динамического напора) в статический напор, что обеспечивает повышение давления жидкости. На входе в рабочее колесо создается пониженное давление, и жидкость из приемной емкости непрерывно поступает в насос. Давление, развиваемое центробежным насосом, зависит от вращения рабочего колеса. Вследствие значительных зазоров между колесом и корпусом насоса разрежение, возникающее при вращении колеса, недостаточно для подъема жидкости по всасывающему трубопроводу, если он и корпус насоса не залиты жидкостью. Поэтому перед пуском центробежный насос заливают перекачиваемой жидкостью. Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающего трубопровода при заливке насоса или при кратковременных остановках его, на конце всасывающей трубы, снабженной фильтром 7, погруженном в жидкость, устанавливают обратный клапан 6. Напор одноступенчатых центробежных насосов (с одним рабочим колесом) ограничен. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, имеющие несколько рабочих колес в общем корпусе, расположенных последовательно на одном валу. Жидкость, выходящая из первого колеса, поступает по специальному отводному каналу в корпусе на второе колесо, где ей сообщается дополнительная энергия, из второго колеса через отводной канал – в третье колесо и т.д. Таким образом, ориентировочно (без учета потерь) можно считать, что напор многоступенчатого насоса равен напору одного колеса, умноженному на число колес. Число рабочих колес в многоступенчатом насосе обычно не превышает пяти.

Рис. 8.2. Схема центробежного насоса:
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки;
4 – линии для залива насоса перед пуском;
5 – всасывающий трубопровод; 6 – обратный клапан; 7 – фильтр; 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – вал; 10 – сальник

Основное уравнение центробежных машин . (Теория рабочего колеса). При движении жидкости между лопастями вращающегося рабочего колеса, каждая частица совершает сложное движение, перемещаясь вдоль лопастей с относительной скоростью w и вращаясь вместе с колесом с окружной скоростью , где w – угловая скорость.

Абсолютная скорость движения частицы определяется геометрическим сложением скоростей и (рис. 8.3)

Рис. 8.3. Картина скоростей в центробежном насосе

Графическая связь между указанными скоростями выразится двумя параллелограммами скоростей (рис. 8.3) и (рис. 8.4), где а – при входе, б – при выходе жидкости из рабочего колеса. b – угол наклона лопатки и, следовательно, вектора скорости к вектору окружной скорости , взятому с противоположным знаком.

Рис. 8.4. Параллелограммы скоростей на входе (а) и выходе (б) из рабочего колеса

Допустим, что колесо неподвижно, а жидкость движется между его лопастями с теми же относительными скоростями, как и при вращении колеса. Тогда энергия единицы веса жидкости будет

при входе ,

при выходе ,

где p 1 и p 2 – давления при входе и выходе жидкости из колеса. Если не учитывать потери энергии при движении, то

.

Когда же колесо вращается, то жидкость, двигаясь между лопастями и вращаясь вместе с ними, приобретает дополнительную энергию, равную работе центробежной силы, отнесенной к единице веса, А . Поэтому

. (8.17)

Величину А можно определить из следующих соображений: центробежная сила, действующая на единицу веса жидкости, равна , где r – радиус вращения, – центробежное ускорение, – масса жидкости, отнесенная к единице веса. При перемещении указанной массы жидкости на бесконечно малое расстояние dr элементарная работа центробежной силы будет:

,

а при перемещении с окружности радиусом r 1 на окружность с радиусом r 2 (см. рис. 8.3) –

. (8.18)

Введем это выражение для А в уравнение (8.17):

. (8.19)

Из параллелограмма скоростей (рис. 8.4) следует

(8.20)

Подставляя значения и из уравнений (8.20) в уравнение (8.19), после преобразований получаем

Левая часть уравнения представляет собой полный теоретический напорH т , развиваемый между лопастями рабочего колеса. Поэтому окончательно получим

. (8.22)

Уравнение (8.22), являющееся выражением для теоретического напора, развиваемого центробежным насосом с бесконечно большим числом лопастей, было выведено Л.Эйлером.

Радиальные составляющие абсолютных скоростей с r1 и с r2 , как видно из рис. 8.4, характеризуются уравнениями:

, .

По теореме синусов из рис. 8.4 б следует, что

откуда , по аналогии .

В конструкциях центробежных насосов с целью уменьшения гидравлических сопротивлений жидкость входит в рабочее колесо в радиальном направлении; при этом угол между скоростями и близок к a 1 = 90 °, cosa 1 = 0. Тогда из уравнения (8.22) следует, что

. (8.22а)

В уравнении (8.22а) выразим через , тогда

. (8.22б)

Производительность центробежного насоса соответствует расходу жидкости через каналы и между лопатками рабочего колеса (рис. 8.3):

где d – толщина лопаток; z – число лопаток; с r1 и с r2 – радиальные составляющие абсолютных скоростей на входе в колесо и выходе из него.

Угол a 2 между векторами скоростей и определяется следующим образом. Из уравнения (8.23) следует:

откуда .

Из параллелограмма скоростей (рис. 8.4б) следует, что и ; угол a 2 можно определить из соотношения . Уравнение (8.22а) можно преобразовать следующим образом. Из рис. 8.4б следует, что . Подставляя значение в уравнение (8.22а), имеем . В свою очередь, и уравнение для теоретического напора принимает вид

. (8.22б)

Уравнение для производительности насоса (8.23) можно представить в виде

откуда . Подставляя выражение для в уравнение (8.22б), находим

Уравнение (8.22в) характеризует зависимость теоретического напора, развиваемого насосом, от окружной скорости, подачи и геометрических характеристик насоса (b 2 ,D 2 ,b 2 ,d,z ). При (при закрытой задвижке) теоретический напор максимален и равен , по мере увеличения подачи величина уменьшается для лопаток, загнутых противоположно направлению вращения колеса (), как это обычно и бывает в насосах, для уменьшения в них гидравлического сопротивления.

Действительный напор насоса меньше теоретического, так как часть энергии жидкости расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений внутри насоса и жидкость в нем при конечном числе лопаток не движется по подобным траекториям. Действительный напор составляет ,где – гидравлический к.п.д. насоса, равный 0,8 - 0,95; – коэффициент, учитывающий реальное число лопаток в насосе, равный 0,6 - 0,8.

Законы пропорциональности. Производительность и напор центробежного насоса зависят от числа оборотов рабочего колеса. Из уравнения (8.23) следует, что производительность насоса пропорциональна радиальной составляющей абсолютной скорости на выходе из колеса, т.е. ~ с r2 . Если изменить число оборотов насоса от , до , что вызовет изменение производительности от до , то при условии сохранения подобия траектории движения частиц жидкости, параллелограммы скоростей в любых сходственных точках потоков будут геометрически подобны (рис. 8.5). Соответственно:

. (8.24)

Рис. 8.5. Подобие параллелограммов скоростей при изменении числа оборотов рабочего колеса

Согласно уравнению (8.22б) напор центробежного насоса пропорционален квадрату окружной скорости:

. (8.25)

Мощность, потребляемая насосом, пропорциональна произведению производительности насоса на его напор Н. С учетом зависимостей (8.24) и (8.25) получим

. (8.26)

Уравнения (8.24) – (8.26) носят название законов пропорциональ-ности. Практически такой строгой зависимости между параметрами насоса нет. Законы пропорциональности соблюдаются при изменении числа оборотов колеса не более чем в два раза.

Характеристики насосов. Графические зависимости напора Н , мощности на валу N в и к.п.д. насоса от производительности называются характеристиками насоса (рис. 8.6). Эти зависимости получают при испытании центробежных насосов, изменяя степень открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе; они приводятся в каталогах на насосы. Из рис. 8.6 следует, что с увеличением производительности при n = const напор насоса уменьшается, потреб-ляемая мощность возрастает, а к.п.д. проходит через максимум.

Рис. 8.6. Характеристики центробежного насоса

Небольшой начальный участок H = f(), где напор слегка возрастает с увеличением производительности, соответствует неустойчивой работе насоса. Насос потребляет наименьшую мощность при закрытой напорной задвижке (при = 0 ). Поэтому пуск центробежных насосов во избежание перегрузки двигателя производят именно при закрытой задвижке. Наиболее благоприятный режим эксплуатации центробежного насоса при данном числе оборотов соответствует максимуму на кривой = f( ).

Рис. 8.7. Универсальная характеристика центробежного насоса

Для выбора рабочего режима насоса пользуются универсальными характеристиками, на которых в графической форме представлена связь между напором, производительностью, числом оборотов и к.п.д. Для построения универсальных характеристик требуются испытания насоса при разных числах оборотов и построение серии главных характеристик при n = const , а также кривых = f( ). Совокупность серии главных характеристик и линий равных к.п.д. составляет универсальную характеристику центробежного насоса (см. рис. 8.7). Линия а - а соответствует максимальным значениям к.п.д. при данном числе оборотов рабочего колеса.

Работа насосов на сеть . При выборе насоса необходимо учитывать характеристику сети, т.е. трубопровода и аппаратов, через которые транспортируется жидкость.

Характеристика сети выражает зависимость между объемным расходом жидкости и потребным напором Н п , необходимым для перемещения жидкости по данной сети. Напор Н п может быть определен как сумма геометрической высоты подачи и потерь напора при одинаковых давлениях в напорной и приёмной ёмкостях (8.19). В общем случае потребный напор находится из (8.13). Потери напора определяют по зависимости

гдеk – коэффициент производительности, который учитывает полное гидравлическое сопротивление, как трубопровода, так и аппаратов, с которыми соединен трубопровод.

K также будет зависеть от .

. (8.28)

Совмещение характеристик сети и насоса показано на рис. 8.8. Точка А пересечения этих характеристик называется рабочей точкой. Она отвечает наибольшей производительности насоса при его работе на данную сеть. Насос должен быть выбран так, чтобы рабочая точка соответствовала требуемым производительности и напору в области наибольших к.п.д.

Регулирование производительности насоса. При выборе насоса по его характеристике следует учесть возможность регулирования производительности насоса . Оно может осуществляться путем большего или меньшего прикрытия нагнетательной задвижки. На рис.8.8 точка А соответствует предельной производительности насоса для данной сети, так как при дальнейшем увеличение производительности насоса напор, создаваемый насосом, уменьшается, а напор со стороны сети увеличивается. Точка А соответствует полному открытию нагнетательной задвижки. Прикрывая задвижку, мы увеличиваем гидравлическое сопротивление сети. Поэтому пересечение характеристик сети и насоса произойдет, например, в точке А¢ (левее), следовательно, производительность насоса уменьшится до , а напор увеличится. Напор, развиваемый

Рис. 8.8. Совмещение характеристик насоса и сети

насосом, в этом случае характеризуется линией 1 – 3, причем часть его 2 – 3 идет на преодоление сопротивления сети с открытой задвижкой, а часть 1 – 2 напора поглощается сопротивлением прикрытой задвижки. При этом следует учитывать, что регулирование насоса задвижкой связано с бесполезным расходом энергии на преодоление сопротивления задвижки.

Для существенного уменьшения производительности имеет смысл снизить число оборотов электродвигателя, если это не приведет к уменьшению напора насоса ниже потребного, или заменить насос. Аналогичным образом можно добиться увеличения производительности насоса: повышение числа оборотов; замена насоса; снижение гидравлического сопротивления сети, например, путем увеличения диаметра трубопроводов.

Совместная работа насосов. Совместная работа насосов на общую нагнетательную линию применяется в тех случаях, когда требуемые значения или Н п (либо оба) не могут быть обеспечены одним насосом. Соединение насосов может быть параллельным или последовательным.

Рис. 8.9. Совместная работа насосов: а – параллельное соединение;
б – последовательное соединение

При необходимости увеличения диапазона производительности насосы включаются на параллельную работу (рис. 8.9а). Обычно характеристику насосов (в данном примере одинаковых) получают сложением абсцисс характеристик каждого из насосов для данного напора. Совмещение характеристик сети с общей характеристикой насосов показывает, что рабочая точка В в этом случае соответствует производительности большей, чем производительность одного насоса (точка А ). Однако общая производительность всегда будет меньше суммы производительностей насосов, работающих отдельно друг от друга на данную сеть, что связано с параболической формой характеристики сети. Напор при этом также возрастает, но незначительно.

Последовательная работа насосов осуществляется тогда, когда необходимо резкое увеличение напора при том же диапазоне производительности (особенно в области малых значений ). В этом случае общую характеристику получают сложением напоров насосов для каждого значения производительности. На рис. 8.9б представлена общая характеристика двух одинаковых насосов, соединенных последовательно. Рабочая точка В соответствует суммарному напору и производительности ( и ) . При таком соединении насосов удается значительно увеличить напор, если характеристика сети является достаточно крутой.

Осевые (пропеллерные) насосы. Эти насосы применяют для перемещения больших количеств жидкости при небольших напорах, в частности, в оросительных и конденсационных установках, а также для создания циркуляции жидкости в различных аппаратах. На рис. 8.10 приведена схема пропеллерного насоса.

Рис. 8.10. Схема осевого насоса: 1 – рабочее колесо с лопатками; 2 – корпус; 3 – направляющий аппарат; 4 – вал

Рабочее колесо 1 с лопатками винтового профиля, имеющими форму пропеллера, при вращении в корпусе 2 сообщает жидкости движение в осевом направлении. При этом поток несколько закручивается. Для гашения вращательного движения и преобразования его в поступательное вдоль оси после рабочего колеса устанавливается в корпусе насоса 2 направляющий аппарат 3. По расположению вала 4 осевые насосы бывают горизонтальные и вертикальные. Объемная производительность осевых насосов достигает 30 м 3 /с при напоре 20 м, к.п.д. достигает 90%. Высота всасывания их мала и редко достигает 3 м.

Вихревые насосы . На рис. 8.11 показана схема вихревого насоса.

Рис. 8.11. Схема вихревого насоса:1 – рабочее колесо; 2 – радиальные лопатки; 3 – межлопастное пространство; 4 – кольцевой канал; 5, 6 – всасывающий и нагнетательный патрубки; 7 – разделитель потоков; 8 – вал рабочего колеса; 9 – корпус

При вращении рабочего колеса 1 по стрелке (рис. 8.11) жидкость через всасывающий патрубок 5 поступает на лопасти рабочего колеса и перемещается к нагнетательному патрубку 6.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20

Классификация насосов.

Насосы, применяемы в системах ДВС, весьма разнообразны по устройству, назначению, виду привода и ряду других признаков. Существующее разнообразие целесообразно рассматривать системно, основываясь на приведенной ниже классификации этих машин.

В соответствии с предлагаемой классификацией (далеко не полной, но достаточной для основного представления) все насосы делят на подгруппы в зависимости от следующих определяющих признаков:

– по способу сообщения энергии жидкости;

– по назначению;

– по особенностям конструкции рабочих органов или по особенности совершения рабочего процесса;

– по числу ступеней;

– по виду привода.

По способу сообщения энергии жидкости все насосы делятся на две группы: насосы динамические и насосы объёмные. В динамических насосах передача энергии потоку жидкости обеспечивается путём взаимодействия с ним движущихся лопаток насоса, погружённых в жидкость. Динамические насосы сообщают энергию жидкости в кинетической (динамической) форме (поток жидкости приобретает увеличенную скорость), далее энергия потока частично преобразуется в статическую форму (скорость уменьшается, давление возрастает). Объёмные насосы сообщают энергию жидкости в процессе её вытеснения из замыкаемого объёма. Энергия обычно передаётся жидкости преимущественно в статической форме (давление жидкости возрастает при сравнительно малом увеличении скорости потока). Соотношение видов энергии в потоке здесь сильно зависит от сопротивления выходу жидкости из замыкаемого объёма. При минимальном сопротивлении на выходе жидкость будет просто перемещаться насосом без существенного роста давления. Как видно, в объёмных насосах принципиально возможно сообщение энергии жидкости преимущественно и в кинетической форме, но такие режимы работы для объёмных насосов с механическим приводом не характерны.

По назначению насосы ДВС и энергетических установок (ЭУ) с ДВС делятся на:

– насосы охлаждающие внутреннего и внешнего контуров ДВС (насос пресной и забортной воды);

– насосы масляные циркуляционные ДВС (возможны насос маслооткачивающий и нагнетатательный); эти насосы обеспечивают работу системы смазки двигателя;

– насос маслопрокачивающий ДВС (маслозакачивающий насос или МЗН); насос обеспечивает предпусковую прокачку маслом системы смазки;

– насос точечной смазки ДВС (насос дозированной смазки или лубрикатор); обеспечивает подачу смазки дозированными порциями в заданные моменты времени в специальные точки смазки двигателя;

– насосы масляные турбокомпрессоров; обеспечивают смазку подшипников турбокомпрессоров ДВС большой мощности;

– насос топливный высокого давления (ТНВД); обеспечивает дозированную подачу дизельного топлива с очень высоким давлением через форсунки в цилиндры дизельных ДВС в заданные моменты времени;

– топливный насос; обеспечивает подачу лёгкого топлива со средним давлением к форсункам (инжекторам) двигателей принудительного зажигания;

– топливоподкачивающие насосы; обеспечивают подачу топлива из топливного бака на всасывание к ТНВД; возможно применение и с топливными насосами для лёгкого топлива; для карбюраторных двигателей, где нет топливного насоса, подают топливо в карбюратор;

– насосы охлаждения и смазки компрессорных машин ЭУ с ДВС; эти насосы аналогичны перечисленным выше насосам ДВС;

– топливные насосы котлоагрегатов ЭУ с ДВС; обеспечивают подачу топлива к форсункам вспомогательных котлов, используемых в ЭУ с ДВС;

– водяные насосы котлоагрегатов; для крупных котлов делятся на питательные, конденсатные и бустерные; питательные подают воду в барабан котла; конденсатные откачивают конденсат из конденсатора в тёплый ящик; бустерные подают воду из тёплого ящика на всасывание питательного насоса;

– насосы исполнительных механизмов; применяются в сравнительно сложных энергетических установках с двигателями средней и большой мощности для обеспечения работы гидравлических систем в цепях управления или технологических системах;

– насосы гидроприводов; применяются в составе гидромуфт или гидротрансформаторов;

Для специфических энергоустановок (судовых, стационарных, транспортных и других возможных) приведенный перечень будет расширен в связи с необходимостью обеспечения специфических функций. Так, например, для судовых энергетических установок в машинном отделении устанавливаются топливоперекачивающие и маслоперекачивающие насосы, обеспечивающие работу судовых систем хранения топлива и масла. На судах обязательна установка пожарного насоса для тушения возможных пожаров. Для удаления больших масс воды при аварии судна устанавливается водоотливной насос. Функции пожарного и водоотливного насосов могут быть объединены. Для регулярной откачки загрязнённых вод, скапливающихся под сланями в машинном отделении, в сборную цистерну устанавливается осушительный насос. Вне машинного отделения могут устанавливаться балластные насосы для приёмки и удаления жидкого балласта. Грузовые насосы используют для приёмки и удаления жидких грузов. Кроме них на судах устанавливают санитарные насосы для обеспечения бытовых нужд экипажа и фекальные насосы для удаления фекальных масс в специальную цистерну. Этот, весьма неполный перечень, свидетельствует о большом количестве и разнообразии дополнительно применяемых насосов в сложных энергетических установках.

По конструкции рабочих органов и по особенности совершения рабочего процесса

Динамические (лопаточные) насосы ДВС делят на центробежные, диагональные, вихревые и осевые. К динамическим насосам можно отнести и так называемые струйные аппараты (называемые также эжекторами и инжекторами), у которых отсутствуют рабочие органы, но которые имеют одинаковое с динамическими насосами назначение и близкий способ сообщения энергии жидкости.

Объёмные насосы ДВС делят на поршневые, плунжерные, шестерённые, винтовые, роторно-пластинчатые.

По числу ступеней насосы могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми и многоступенчатыми. В составе ДВС, как правило, применяются одноступенчатые насосы.

По виду привода различают насосы автономные и навесные . Если жидкость от насоса не используется для обеспечения работы двигателя, приводящего насос в действие, то такой насос считается автономным. В ином случае насос считается навесным. Кроме того, в в соответствии с данным признаком учитывают тип двигателя, который выступает в качестве привода насоса. Соответственно различают электронасосы, дизельнасосы (привод от дизельного двигателя), бензонасосы (привод от бензинового двигателя), турбонасосы (привод от турбины), паронасосы (привод паровая машина), ручные насосы.

В настоящее время в двигателестроении нет регламентированного принципа классификации насосов и, соответственно, нет принципа стандартного обозначения насосов в соответствии с их отличительными (классификационными) особенностями. В практике заводских маркировок насосов ЭУ с ДВС нередко используют указания на особенности конструкции насосного агрегата, на род привода, на величину создаваемого напора, на ориентацию ротора насоса относительно горизонта и т.п. Вместе с тем по заводскому наименованию насоса трудно судить о его особенностях. Для этого чаще всего необходимо располагать его техническим описанием.

Рассмотрим устройство и принцип действия основных типов рассмотренных насосов одновременно с общей характеристикой их применения. Вначале рассмотрим группу лопаточных насосов.

Насос - это агрегат, предназначенный для перемещения различных веществ с разными объемами, имеющих разный состав и особенности. Многообразие разновидностей насосного оборудования требует четкой классификации, для того чтобы потребители могли быстро подобрать необходимую модель в соответствии с собственными нуждами.

Насосы подразделяются на типы с учетом следующих критериев:

• области использования;
• принцип действия;
• конструктивные особенности;
• назначения и места установки.

При этом определенная модель может характеризоваться по каждому виду классификации.

Область использования

Бытовые - предназначены для:

• создания давления в автономных системах отопления частных жилых домов;
• подачи воды при отсутствии централизованных источников снабжения;
• перекачивания стоков в системах канализации при невозможности обеспечить нужные уклоны в трубопроводах и т.д.

Производительность бытовых насосов значительно более низкая по сравнению с промышленными.

Промышленные - используются:

• для снабжения водой, необходимой при работе промышленных установок;
• в водоочистных сооружениях и системах охлаждения;
• в системах снабжения топливом и смазочными материалами;
• для промывки узлов механизмов и оборудования;
• для транспортировки нефтепродуктов;
• в системах водоснабжения котельных установок;
• в химической промышленности для перекачивания агрессивных жидкостей и т.п.

Мощность промышленных типов имеет большое значение для обеспечения рентабельности предприятий, в том числе работающих в сфере услуг, поэтому подбирая насосы, не экономят на их производительности и стоимости.

Принцип действия

По этому критерию оборудование можно разделить на насосы объемного принципа действия и динамические.

Принцип работы объемных насосов заключается в изменении различными способами объема внутренней камеры, что создает давление, побуждающее к движению перекачиваемые жидкости. Главная их особенность - самовсасывание новых объемов перекачиваемого вещества за счет создания разрежения в камере после удаления из нее ранее поступившего. К ним относятся следующие виды:

Функционирование динамических насосов осуществляется за счет сил движения при отсутствии самовсасывания и характеризуется уравновешенностью работы, равномерностью подачи перекачиваемой жидкости и исключением вибрации. К ним относятся:

Конструктивные особенности

По конструктивным особенностям насосы можно отличить невооруженным глазом, особенно в случаях, когда не получается его установить на запланированное место из-за несовместимости соединений и неподходящих размеров.

Кроме того, даже у одной разновидности насосов могут быть отличия во внутреннем устройстве. Например, все роторные насосы оснащены роторами, но рабочие элементы - кулачки, лопатки, винты и т.д. - у них могут отличаться.

Еще одно явное отличие разных видов насосов по конструкции - горизонтальное или вертикальное исполнение.

Назначение и место установки

Широко используемые насосы, служащие для подачи воды из скважин, резервуаров и колодцев, подразделяются на поверхностные и погружные.

Поверхностные насосы

Подача воды осуществляется за счет всасывания через гибкий шланг или трубу, которые опускают в скважину. Они могут оборудоваться системой автоматики, обеспечивающей поступление воды по сигналу датчика, срабатывающего при включении кранов в системе. Такая система называется насосной станцией.

Погружные насосы

Колодезные опускают непосредственно в саму воду. Они оборудованы поплавками, прекращающими работу насоса при отсутствии воды.

Назначение дренажных насосов - откачка воды из затопленных подземных помещений, дренажных систем, водоемов, бассейнов, систем автономной канализации. Откачиваемая вода чаще всего бывает загрязненной, поэтому конструкция оборудования рассчитана на минимальный контакт с водой трущихся деталей.

Насосы циркуляционные используются в автономных системах отопления для создания давления и ускорения циркуляции теплоносителя. Они отличаются небольшими размерами, бесшумностью работы, легкой встраиваемостью непосредственно в трубопроводы системы отопления. При их подборе следует пользоваться простым правилом: оборудование должно в течение часа пропустить через себя 3-кратный объем теплоносителя.

Назначение фекальных насосов - перекачивание загрязненных и сточных вод, включая хозяйственно-бытовые канализационные стоки, содержащие большое количество крупных примесей. Такие сточные воды удаляются из систем канализации жилых домов, моечных ресторанов и кафе, прачечных и банных заведений, гостиниц и т.д. Обычно хозяйственно-бытовые стоки содержат крупные частицы, которые могут забивать трубы канализационных систем, для предотвращения этого в конструкции предусматривается механизм, измельчающий крупные частицы до нужной фракции.

Насосом называется гидравлическое устройство, предназначенное для всасывания, напорного перемещения или нагнетания жидкости посредством сообщения ей внешней кинетической или потенциальной энергии.

Виды насосов для воды различают по имеющимся у них техническим параметрам, к которым относят:

• количество жидкости, которое перемещает насос в единицу времени;
• развиваемое давление или максимальный напор;
• мощность.

История изобретения

Первые виды насосов появились еще в 1-м веке до н. э. Они помогали в тушении пожаров. Однако вплоть до 18-го в. подобные устройства использовались крайне редко.

Все изменилось после изобретения паровой машины и увеличения потребности в воде. Различные виды насосов стали вытеснять водоподъемные устройства и нашли широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Со временем требования к гидравлическим механизмам становились все более разнообразными. С развитием технической мысли наметились и основные виды насосов. В их число входили поршневые, вращательные, а также машины, не имеющие движущихся рабочих органов.

Достижения науки и техники привели к тому, что на сегодняшний день существует множество различных видов насосов. Что они представляют собой, каково их основное предназначение, рассмотрим в данной статье.

Бытовые и промышленные гидравлические машины

Существующие на сегодняшний день виды насосов имеют различную классификацию. Одна из них касается сферы применения подобных устройств и выделяет из них бытовые и промышленные. Первые из этих машин применяются для канализации, отопления и водоснабжения в жилых и производственных помещениях.

Промышленные насосы предназначаются для использования в различных системах и установках. Их применяют для подачи воды, перекачки нефтепродуктов и агрессивных веществ, а также для осуществления многих других специфических действий.

Насосы объемного действия

Еще одна классификация гидравлических машин учитывает их конструктивные особенности и принцип действия. Какие виды насосов в этом случае являются основными? Это объемные и динамические гидравлические машины.

В первых из них рабочим органом служит камера. Под действием возникающих сил давления она изменяется в объеме, что и приводит к принудительному перемещению вещества.

Все объемные насосы (виды, типы мы рассматриваем) предназначены для подачи вязких жидкостей. Принцип действия подобных устройств основан на преобразовании энергии. Она передается от двигателя к перекачиваемой жидкости.

Объемные насосы являются высоконапорными. В процессе их работы возникает значительная вибрация, для гашения которой устройство ставится на массивный фундамент. Однако преимущество данных насосов кроется не только в их большой мощности. Подобные устройства способны осуществлять сухое всасывание.

Типы объемных насосов

Существуют различные устройства, в которых рабочий орган представляет собой камеры. Среди них такие агрегаты:

1. Роторные . Это насосы, имеющие фиксированный корпус, в котором заключены лопатки, лопасти и другие похожие детали. Перемещению жидкости в данном случае способствует движение роторов.
2. Шестеренные . Это наиболее простой тип насосов, имеющих принудительное смещение. Данные устройства перемещают жидкость в процессе изменения объемов полостей шестерен, сцепленных между собой.
3. Импеллерные . Если посмотреть на такой насос в разобранном виде, то можно увидеть рабочее колесо, лопасти которого выполнены из эластичного материала. Оно находится внутри эксцентрического корпуса. Что происходит при работе подобного устройства? Лопасти сгибаются и, вращаясь, вытесняют жидкость.
4. Кулачковые . В этих насосах происходит вращение двух независимых роторов, что и способствует перемещению жидкости по рабочей камере. Кулачковые механизмы находят широкое применение при изготовлении молочных продуктов, напитков, джемов и т. д. И все это благодаря их возможности перекачивания жидкости, имеющей большие включения. Также подобный тип насосов находит применение в фармакологической промышленности.
5. Перистальтические . В этих насосах основной рабочей деталью служит многослойный гибкий рукав, изготовленный из эластомера. При включении двигателя в таком устройстве начинает вращаться вал с роликами. Они пережимают рукав, способствуя перемещению жидкости, находящейся внутри него.
6. Винтовые . В корпус этих насосов вставлен выполненный из эластомера статор. В нем находится металлический ротор, имеющий винтообразную форму. Каким образом в данном случае будет происходить перекачка жидкости? После включения мотора начинает вращаться ротор, изменяя объем внутренних полостей. При этом и происходит перемещение жидкости.

Динамические насосы

Для этих устройств характерно двойное преобразование энергии. Вначале она передается жидкости в кинетической форме. При этом перемещающийся внутри насоса поток увеличивает свою скорость. Далее происходит частичное преобразование энергии жидкости в статическую форму. При этом скорость потока уменьшается при возрастающем давлении. Подобные устройства, в отличие от объемных, не способны производить сухое всасывание.

Центробежные гидравлические машины

Рассмотрим виды насосов Самыми распространенными из них являются центробежные устройства. Эти насосы используются для подачи горячей или холодной воды, а также для перекачки агрессивных и вязких жидкостей, сточных вод и смесей воды со шлаками, с грунтом, торфом и т. д.

Как же происходит работа центробежного насоса? Находясь между лопастями вращающегося рабочего колеса, частицы жидкости получают от него кинетическую энергию. При этом возникает центробежная сила. Она перемещает жидкость далее в корпус мотора. Такая работа происходит непрерывно благодаря давлению, обеспечивающему постоянную подачу в насос новых частиц жидкости.

По своему назначению центробежные насосы классифицируются на:

• используемые в работе эксплуатационного оборудования ТЭС;
• различного технического назначения.

Какие бывают виды центробежных насосов, относящихся к первой группе? Устройства, используемые для циркуляции воды, подразделяют на циркуляционные и рециркуляционные. Насосы, устанавливаемые для теплопередачи, делятся на бойлерные и сетевые. При приготовлении питьевой воды используются конденсатные центробежные насосы, а в системе подпитки серводвигателей паровых турбин - нагнетательные.

Какие устройства применяют для различных технических целей? Это такие виды центробежных насосов как хозяйственные, пожарные, дренажные и т. д.

В последнее время появились новые разработки подобных устройств. Среди них особой популярностью пользуются песковые центробежные насосы. Они применяются для перекачки гидросмесей. Именно поэтому подобные насосы устанавливают в тех местах, где в воде имеется песок, а также всевозможные твердые вещества промышленного происхождения.

Вихревые гидравлические устройства

Эти динамические насосы аналогичны по своим характеристикам центробежным, но, в отличие от них, имеют меньшую массу и габариты. Из недостатков вихревых насосов можно выделить низкий КПД, который в рабочем режиме не превышает пятнадцати процентов. Кроме того, подобные механизмы не способны перекачивать жидкость, содержащую абразивные частицы, так как это приводит к быстрому изнашиванию внутренних деталей.

Струйные гидравлические устройства

Эти насосы, в отличие от множества других подобных машин, не способны создать на выходе избыточного давления. Их принцип работы сводится к превращению потенциальной энергии жидкости в кинетическую. При этом в струйных насосах нет никаких движущихся деталей. Основной рабочий механизм в устройствах подобного типа - струя жидкости или газа.

Такие насосы могут быть водоструйными (например, гидроэлеваторы). В них рабочая жидкость передает свою кинетическую энергию перекачиваемому веществу. Среди струйных насосов есть и эрлифты. В них компрессором подается Далее водовоздушная смесь приводится в движение пузырьков воздуха.

Водные насосы

Эти устройства имеют множество видов. Но в основном специалисты классифицируют их по назначению. Так, существуют следующие виды насосов для воды:

• циркуляционные , используемые для принудительного движения жидкости в системах кондиционирования, горячего водоснабжения и отопления;
• водоподъемные , необходимые для извлечения жидкости из колодцев и скважин, которые бывают погружными и поверхностными;
• дренажные , применяемые для откачивания воды из колодцев, канализации и подвалов.

Виды насосов для воды поверхностного типа специалисты подразделяют на используемые для:

• повышения давления;
• холодного водоснабжения;
• систем пожаротушения.

Выбирая насосы, виды, характеристики и другие параметры устройств необходимо учесть в зависимости от их предназначения. Так, иногда машине придется работать в автономных условиях. А в некоторых случаях будет обеспечен ее доступ к электрической сети.

Именно поэтому существуют такие виды водяных насосов, которые работают на двигателях внутреннего сгорания. Их называют мотопомпами. При этом они подразделяются на бензиновые и дизельные. Есть и электрические насосы. Их работа полностью зависит от напряжения в сети.

Однако основная классификация насосов касается определения того места, которое они занимают относительно источника подачи. По этому параметру их и подразделяют на поверхностные и погружные. Рассмотрим эти типы устройств подробнее.

Поверхностные насосы

Эти устройства получили широкое распространение в коттеджах, на дачах и в загородных домах. Их используют для повышения давления в сети водопровода, а также для полива и орошения земельного участка. С их помощью поднимают воду из колодцев, скважин и открытых водоемов, располагаемых на расстоянии до восьми метров от оси насоса.

Существует множество видов подобных устройств. Например, по способу перекачивания воды и внутреннему устройству они классифицируются на вихревые и бочковые, дренажные и циркуляционные, а также консольные (центробежные). Наиболее популярны у дачников последние два типа. Эти агрегаты просты в эксплуатации, компактны и экономичны, а при присоединении их к специальной системе автоматики получаются полноценные станции.

Поверхностные насосы состоят из следующих основных компонентов:

1. Шланг . Это своеобразный водоносный путь от места, где происходит непосредственный забор жидкости до самого насоса и далее до точек пересечения с водопроводной системой или до водоразбора.
2. Эжектор . Это специальное устройство, призванное улучшить циркуляцию и давление в насосе за счет увеличения глубины всасывания.
3. Корпус . Его чаще всего выполняют из композиционных материалов, чугуна, алюминия или нержавеющей стали. При работе агрегата в течение круглого года, в зимнее время корпус требует защиты от холода.
4. Двигатель . Он может быть внутреннего сгорания или электрическим. Все зависит от типа насоса.

Циркуляционные насосы

Эту разновидность поверхностных агрегатов отличает сложное устройство. Их, как правило, используют в автономных отопительных системах с целью принудительного перемещения воды в замкнутом контуре и поддержания в нем постоянной температуры.

По своей конструкции они имеют корпус со встроенным в него стальным или керамическим ротором, а также вал с лопастями.

На сегодняшний день существуют следующие виды циркуляционных насосов:

• с «мокрым» ротором;
• с «сухим» ротором.

Первые из них практически бесшумны, экономичны, дешевы и просты в эксплуатации. Их рабочий элемент сконструирован таким образом, что находится в воде, которая смазывает все детали и одновременно охлаждает двигатель. Но у подобных агрегатов имеется существенный недостаток. Дело в том, что при прекращении циркуляции жидкости двигатель может перегреться. Кроме того, КПД у таких агрегатов находится на крайне низком уровне.

Все виды тепловых типа с «сухим» ротором имеют встроенный вентилятор. Их двигатель конструктивно изолирован от поступающей жидкости. При этом смазка всех движущихся деталей производится при помощи масла.

В свою очередь, подобные насосы подразделяют на:

• консольные, в которых двигатель располагается отдельно от корпуса;
• моноблочные, где корпус и двигатель также разделены, но находятся при этом в одном блоке;
• inline-насосы, отличающиеся от двух предыдущих своей повышенной герметичностью.

Погружные насосы

Подобные агрегаты незаменимы в тех случаях, когда пласты воды залегают на глубине, превышающей отметку 8 м. Погружные насосы опускают в скважину вместе с напорной трубой. Далее под давлением, созданным гидравлическим устройством, вода поступает в дом.

Все виды погружных насосов высокопроизводительны, кроме того, обладают эффективным и качественным охлаждением. По своему внутреннему устройству погружные насосы классифицируются на:

• центробежные, в которых вода вращается вместе с лопастями рабочего колеса и подается наружу под высоким давлением;
• вибрационные, в которых жидкость всасывается за счет вибрационного и электромагнитного механизма.

Состоят такие насосы из корпуса, двигателя и выключателя. В дренажных и канализационных насосах дополнительно устанавливается измельчитель или режущий механизм, предназначенный для недопущения нахождения в жидкости твердых веществ, размер которых превышает 5 см.

Гидротехнические средства пожаротушения

К насосам, используемым для локализации очагов возгорания, предъявляются особые требования. От их конструктивного совершенства и технических параметров во многом зависит успех борьбы с огнем.

Какие существуют виды пожарных насосов? Все зависит от условий тушения. Так, на пожарных автомобилях устанавливают агрегаты центробежного типа. Они подают огнетушащие средства без всяких пульсаций, не повышают давление при заломке или засоренности пожарного рукава, просты и надежны в эксплуатации.

Важно также и то, что центробежные насосы, установленные на пожарных автомобилях, не нуждаются в сложном приводе от двигателя и обладают сравнительно низкой массой и габаритами. Однако такие агрегаты имеют и ряд недостатков. Они не способны самостоятельно засасывать жидкость и готовы к работе только после того как будет наполнена водой всасывающая линия.

Какие еще существуют виды пожарных насосов? Это вспомогательные агрегаты. Их также устанавливают на пожарных автомобилях. Вспомогательные насосы позволяют заполнить корпус центробежного механизма и полость всасывающего рукава водой. Именно поэтому их работа является кратковременной. После запуска центробежного насоса они отключаются. В качестве вспомогательных устройств используются агрегаты ротационного типа и др.

Масляные насосы

Данные устройства предназначены для снижения сил трения, возникающих между движущимися частями двигателя. Все виды масляных насосов делят на два типа. Первый из них регулируемый. В таких насосах поддерживается постоянное давление путем изменения производительности. Второй тип масляных насосов - нерегулируемые. Они также поддерживают постоянное давление, но только с помощью редукционного клапана. Большинство современных двигателей оснащают насосами нерегулируемого типа.

Агрегаты для перекачивания масла классифицируются и по своей конструкции. Они бывают:

• шестеренными, с размещенными в корпусе ведущей и ведомой шестерней;
• роторными.

В первом из этих двух видов устройств масло попадает в корпус, где захватывается шестернями. Далее через нагнетательный клапан оно перемещается в систему.

Производительность такого насоса находится в прямой зависимости от той частоты, с которой вращается коленвал. После того как давление нагнетаемого в агрегат масла превысит определенный предел, в работу вступает Он пропускает определенную порцию масла на всасывающую лопасть или на картер двигателя.

Что касается роторных насосов, то они могут быть как с нерегулируемым, так и с регулируемым управлением. Первый тип подобных агрегатов имеет ведущий и ведомый роторы, которые помещены в его корпус. Эти детали служат для захватывания масла, поступающего в систему. Далее, как и в шестеренном насосе, для перемещения вещества открывается редукционный клапан.

Имеющие регулируемое управление, обеспечивают постоянное рабочее давление, которое не зависит от частоты вращения их коленвала. Для осуществления этой функции в них предусматриваются регулировочная пружина и подвижный статор. Постоянное рабочее давление создается путем изменения объема той полости, которая находится между ведущим и ведомым роторами.

Топливные насосы

Эти агрегаты являются основными элементами, без которых невозможна работа любого двигателя внутреннего сгорания. Их основное предназначение заключается в доставке бензина или дизеля от бака до камеры сгорания.

Один или два топливных насоса - это обязательное оснащение каждого автомобиля. Данные агрегаты выполняют работу, принцип которой во многом зависит от особенностей их конструкции. Какие существуют виды топливных насосов? Основных из них два. Это:

1. Механический бензонасос . Данное устройство является частью карбюраторного двигателя. По своей конструкции он является классическим поршневым насосом. Основные детали такого агрегата - корпус, разделенный на две части диафрагмой, а также два клапана для подачи и приема топлива.
2. Электронасос . Такой тип агрегата находит свое применение в бензиновых двигателях, имеющих раздельный впрыск. Электронасосы устанавливают либо непосредственно в баке, либо в каком-либо месте топливопровода. Наибольшее распространение получили погружные топливные агрегаты. Их размещают на дне бака. В свою очередь, по типу нагнетания масла электрические насосы подразделяют на центробежные, шестеренные и роторные.

Видов насосов немало, и все подобные устройства получили широкое распространение в той или иной сфере.