Насосы – назначение, принцип действия и области применения насосов различных видов

Насосы – одно из основных средств, используемых при напорном транспортировании воды. В настоящее время существует множество насосов, различающихся принципом действия, конструкцией и т.д. Работа каждого насоса характеризуется следующими техническими параметрами: подачей, напором, частотой вращения рабочего колеса, потребляемой мощностью, КПД и высотой всасывания.

Подача насосаQ–объем(или масса)жидкой среды,подаваемой насосом в единицу времени (л/с, м³/ч).

НапорН–приращение удельной энергии потока среды припрохождении ее через рабочие органы насоса (м, атм).

Мощность насосаN,расходуемая для создания определенныхQ и Н, подсчитывается по формуле

N= ρgQH/η,

где ρ – плотность среды; g – ускорение свободного падения; где; η – КПД насоса.

Коэффициент полезного действия насосаηпредставляетсобой отношение полезной мощности N₀ = ρgQH к мощности насоса

N: η = N₀/N.

Полезная мощность всегда меньше мощности насоса из-за потерь, возникающих в нем.

В централизованных системах водоснабжения наиболее широко применяются центробежные насосы (рис. 4.1). Передача энергии перекачиваемой жидкости в этих насосах происходит в результате взаимодействия лопаток рабочего колеса с потоком. Под действием центробежной силы жидкость отбрасывается от центра рабочего колеса (всасывающая полость) к его периферии (напорная полость). Рабочее колесо, расположенное в корпусе насоса, приводится во вращение электродвигателем. С торцевой стороны к центру корпуса присоединен всасывающий патрубок, через который с помощью всасывающей трубы подводится перекачиваемая жидкость. От насоса жидкость отводится через напорный патрубок, к которому присоединен напорный трубопровод. Перед запуском насоса его корпус и всасывающий трубопровод заполняют водой.

а) б)

Рис 4.1.Центробежный насос

а –продольный разрез; б –поперечный; 1 – рабочее колесо; 2 – лопасти рабочего колеса, 3 – вал, 4 – корпус; 5 –всасывающий патрубок, 6 –всасывающий трубопровод; 7 – напорный патрубок, 8 – напорный трубопровод.

Центробежные насосы классифицируются по напору, числу рабочих колес (одноступенчатые и многоступенчатые), расположению вала (вертикальные и горизонтальные), виду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, теплофикационные, кислотные, грунтовые), по подводу воды (одно- и двухстороннего входа).

На регулирующих узлах, водопроводных каналах и на крупных водозаборах могут применяться осевые насосы.Рабочее колесо осевого насоса(рис. 4.2) состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей. Рабочее колесо насоса вращается в трубчатой камере, заполненной перекачиваемой жидкостью. При динамическом воздействии лопасти на жидкость за счет изменения скорости течения давления над лопастью повышается, а под ней понижается. Благодаря образующейся при этом подъемной силе основная масса жидкости в пределах колеса движется в осевом направлении, что и определило название насоса.

Рис 4.2. Осевой насос:

1 –рабочее колесо, 2 –камера рабочего колеса, 3 – выправляющий аппарат; 4 – отвод

Для нормальной работы центробежных насосов необходимо, чтобы вакуум во всасывающем патрубке не превышал определенной величины, называемой допустимой вакуумметрической высотой всасывания Н_вак^доп , которая зависит от ряда параметров. Обычно она не превышает 6 – 7 м.

Высотное расположение насоса по отношению к уровню воды в источнике характеризуется геометрической Н_г и вакуумметрической Н_вак высотой всасывания.Геометрическая высота всасыванияравна разности отметок уровня воды в источнике и центра колеса. Чтобы насос мог перекачивать жидкую среду, находящуюся ниже отметки установки насоса, последний на входе в рабочее колесо должен создавать вакуумметрическое давление.

Рис. 4.3. Схема насосной установки:

1 – приемный клапан; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – вакуумметр; 4 – насос; 5 – манометр; 6 – обратный клапан; 7 – задвижка; 8 – напорный трубопровод; 9 – бак

Вакуумметрическая высота всасыванияопределяется поформуле:

Н_вак = (р_а – р_вак)/ρg,

где р_а и р_вак – атмосферное и вакуумметрическое давление. Геометрическая и вакуумметрическая высоты связаны соотношением

Н_вак = Н_г.в. + h_в +v²/2g,

где h_в – потери во всасывающем трубопроводе, v – скорость. Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы Н_вак ≤ Н_вак^доп .

Полный напор, развиваемый центробежным насосом (рис. 4.3), определяется по формуле:

Н = Н_г.в. + Н_г.н. + h_в + h_н = H_г +Σh,

где Н_г.н. – геометрическая высота нагнетания; h_н – потери напора в напорном водоводе;

Н_г = Н _г.в. + Н_г.н.;

Σh = h_в + h_н