Сведения из истории развития насосов

12 3

Идея создания устройства для перемещения жидкости возникла в I в. до нашей эры. Первый пожарный насос (ПН) с деревянными цилиндрами и кожаными поршнями изобрел древнегреческий механик из Александрии Ктесибий за 120 лет до нашей эры. Однако изготовление поршневых ПН в Европе было налажено только в средние века. В России первые паровые ПН мощностью 11 кВт начали выпускать в 1863 г. на заводе «Густав Лист».

Идея использования центробежной силы для перемещения жидкости принадлежит знаменитому итальянцу (живописец, скульптор, архитектор, ученый, инженер) Леонардо да Винчи. Теорию центробежного насоса разработал выдающийся ученый, швейцарец по происхождению, (математик, механик, физик и астроном) Леонард Эйлер, продуктивно работавший в Швейцарии, России, Германии после окончания знаменитой математической школы во Франции, получившей название "Наполеоновской". Во второй половине XIX в. во многих странах разрабатываются различные конструктивные варианты центробежных насосов.

В России в 1840 г. центробежными насосами и вентиляторами занимался инженер Н.А.Саблуков. В 1898 г. В.А.Пушечниковизобрелпервый глубинный центробежный насос.

На первых отечественных пожарных автомобилях ПМЗ-1, ПМГ-1, ПМЗ-2 был установлен центробежный двухступенчатый насос Д-20, выпускавшийся Московским заводом пожарных машин. Позднее на ПМЗ-3, ПМЗ-6 впереди устанавливался консольный одноступенчатый насос ПД-10, а его модернизированный вариант ПН-1200 - на автомобилях ПМЗ-7, ПМЗ-8 и мотопомпах М 1200 и ММ 1200.

В 1949 г. ЦНИИПО разработал двухступенчатый насос с направляющим аппаратом

ПН-25А, на котором стационарно устанавливался пеносмеситель. Этот насос, а также его модификация ПН-25Б. применялись на автомобилях ПМГ-6, ПМГ-12, ПМЗ-9,

ПМЗ-10.

В 1953 г. на насосном заводе им. Калинина был спроектирован пожарный насос ПН-40, состоящий из двухступенчатого центробежного и водокольцевого вакуумного насоса, смонтированных на одном валу. Он имел пятиходовой кран для изменения вида работы.

В 1955 г. был спроектирован насос ПН-45 для автомеханических лестниц ЛА, ЛБ и автоцистерны АЦ-45 на шасси МАЗ-205. В этом же году создаются пожарные насосы

ПН-20 и ПН-30 для установки на шасси ГАЗ-51 и ЗИЛ-120. В 60... 70-е годы выпускаются пожарные насосы ПН-ЗОКФ и ПН-40У, близкие по конструкции к современным.

Современные ПН имеют несколько ступеней давления, автоматизированные системы водозаполнения и пенообразования, комплект оборудования высокого давления, включающий ствол, специальный напорный рукав, водоосевую рукавную катушку.

Классификация насосов

Пожарные насосы, представляющие механические устройства для перемещения огнетушащих веществ и других сред, могут быть разделены по принципу действия надинамические и статические (объемные). Их классификация приведена на рис.

Из классификации видно, что из насосовдинамического класса распространение в пожарной технике получили лопастные и струйные, а изстатического класса - поршневые и роторные. В настоящее время применяются их разнообразные конструктивные варианты, однако на практике для подачи огнетушащих веществ наиболее часто используются лопастные центробежные насосы первого класса и шестеренные насосы второго класса. Газоструйные, шиберные и водокольцевые насосы находят применение в системах водозаполнения, аксиально-поршневые широко используются в гидроприводах агрегатов пожарныхмашинспециального назначения.

3. Основные параметры насосов

Основными параметрами насосов являются: высота всасывания, высота нагнетания, полный напор, производительность (подача, расход), потребляемая мощность, коэффициент полезного действия и чистота вращения вала рабочего колеса.

Геометрической высотой всасывания - Нг называется расстояние от оси насосадо уровня поверхности воды в водоисточнике.Теоретически геометрическая высота всасывания составляет 10,33 м, практически из-за потерь она не превышает 7- 8 м.

Вакуумметрическая высота всасывания - Нв представляет собой сумму геометрической высоты всасывания и потерь напора на гидравлическое сопротивление во всасывающей линии

Нв = Нг + hвс

где hвc - потери напора на гидравлическое сопротивление во всасывающей линии, hвс= hQ², м;

h - сопротивление всасывающего трубопровода, (с м^-3)² м

Q - расход жидкости, м³с^-1

Геометрической высотой нагнетания - Нн называется расстояние от оси насоса до наивысшей точки нагнетания.

Манометрическая высота нагнетания - Нм равняется сумме геометрической высоты нагнетания и потерь напора в нагнетательной линии

Нм = Нн + hн,

где hн - потери напора в нагнетательной линии, hн ⁼ CQ², м;

С2 - сопротивление нагнетательного трубопровода, (с м^-3)² м .

Полным напором насоса - Н называется напор, необходимый для поднятия воды от уровня ее в водоисточнике до высшей точки подъема с учетом всех сопротивлений

Н = Нв + Нм.

Производительностью насоса, подачей или расходом называется количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени.

Различают массовый расход - М (кг с ^-1) и объемный - Q(м³с^-1). Связь между ними выражается зависимостью

М = р Q, где р - плотность жидкости, кг-м^-3.

Существуют два понятия мощности: полезная и потребляемая. Полезной (эффективной)мощностью - Nn называется то количество энергии, которое сообщается потоку жидкости в единицу времени

Nn=M g H=p g Q H.

Потребляемой (полной)мощностью - N называется мощность, подводимая к рабочим органам насоса. Потребляемая мощность всегда больше полезной мощности на величину потерь. Эти потери оцениваютсяКПД насоса – hн

hн = Nп / N

КПД насоса равен произведению его гидравлического, объемного и механического коэффициента полезного действия т.е.

hн = hг hо hм

Гидравлический КПД характеризует потери жидкости, возникающие при преодолении потоком гидравлических сопротивлений внутри насоса. Объемный КПД характеризует затраты энергии на перемещение жидкости, проходящей через неплотности и перепускные элементы насоса (утечки). Механический КПД характеризует затраты энергии на механические потери в подшипниках, втулках, сальниках, приводе тахометра и т.д.

Частота вращения вала насоса n, измеряемая числом его оборотов в минуту (об.мин^-1), при установившемся режиме, т.е. при неизменных подаче и напоре, должна быть постоянной.

Кавитация (от лат. Cavitas - пустота),это процесс образования в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Она возникает в насосе при местном понижении давления в жидкости в результате увеличения ее скорости или повышения температуры. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением, кавитационные пузырьки захлопываются, излучая при этом ударные волны, разрушающие поверхности рабочего колеса и корпуса насоса. Характерными признаками появления кавитации является возникновение в насосе на частотах 10³…..2 10⁴ Гц шума и повышенной вибрации.

Для предупреждения этого нежелательного явления необходимо, чтобы удельная энергия жидкости превышала в несколько раз, удельную энергию (упругость) ее насыщенных паров. Этот избыток удельной энергии жидкости называется надкавитационным напором иликавитационным запасом. Кавитационный запас (напор) ПН должен быть не менее 3 м. На практике для избежания кавитации необходимо оценивать допускаемую кавитационным запасом величину высоты всасывания с учетом высоты над уровнем моря, температуры воды и марки насоса. В странах Западной Европы контрольная высота всасывания, гарантирующая отсутствие кавитации, составляет 1,5 м.

Надкавитационный напор (запас) можно определитьпо формуле:

ΔН=(Р-Рп)/у+ u² /2g,

где Р - давление жидкости. Па;

Рп)- давление (упругость) насыщенных паров жидкости, Па;

у - удельный вес жидкости, Н-м^-3;

u- скорость движения потока жидкости, м-с^-1.

Часто на практике необходимо оценить максимально допустимую высоту всасывания, при которой исключается явление кавитации. Сделать это можно по формуле:

Н мах= (Ро- Рп) / Y - hвс - φ ΔН

где Ро, Рп - атмосферное давление, давление насыщенных паров, Па;

hвс - потери напора во всасывающей линии, м;

ΔН - необходимый надкавитационный напор, м;

φ- коэффициент запаса (1,2-1,4).

12 3

Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 257;