9.3. Область применения насосов
С целью того, чтобы сузить поиск необходимого насоса для той или иной цели рассмотрим область применения различных групп насосов согласно классификации, в зависимости от их основных параметров: подачи Q и напора Н.
Если говорить о возможной подаче, то по мере ее увеличения насосы располагаются в следующем порядке (рис.9.5): объемные, центробежные и осевые. Если же в качестве определяющего параметра рассматривать максимально возможное значение напора, то порядок будет обратным. Что касается насосов трения, то все они в поле Н - Q занимают области, прилегающие к осям координат и характеризуемые малыми значениями либо напора, либо подачи. Таким образом, практически весь диапазон напоров от 1 до 10000 м и подача от нескольких литров до 150000 м3/ч перекрывается большим числом типоразмеров хорошо освоенных промышленностью насосов.
.
Рис. 9.5
10. Динамические насосы
Из этой группы насосов более подробно изучаются центробежные насосы, входящие по классификации в подгруппу лопастных насосов, поэтому определению «центробежный насос» должны предшествовать определения «Динамический насос» и «Лопастной насос» согласно ГОСТ 17398-72.
10.1. Центробежные насосы
10.1.1. Схема устройства и принцип действия
Динамический насос – это насос, в котором жидкая среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса.
Лопастной насос – это динамический насос, в котором жидкая среда перемещается путем обтекания лопасти.
Центробежный насос – это лопастной насос, в котором жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.
На основании приведенных определений составим в простейшем виде схематически конструкцию этого насоса (рис.10.1) консольного типа.
На вал 1 насажено рабочее колесо 2, вращающееся внутри корпуса 3. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), соединенных в единую конструкцию лопастями 4. Лопасти отогнуты плавно в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Передний диск имеет отверстие для подвода жидкости, задний – втулку для крепления колеса на валу. Поток входит в насос в осевом направлении, выходит - в радиальном. На входе в корпус крепится всасывающий патрубок, на выходе – нагнетательный.
Рабочее колесо с корпусом образуют спиральную камеру 5, которая затем плавно переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединяемый с напорным трубопроводом. Между валом и корпусом предусмотрено уплотнение 6.
Рис.10.1
Рассмотрим принцип действия центробежного насоса (рис.10.1). Так как вход и выход этого насоса между собой постоянно сообщаются, то насос принципиально не способен создать достаточное разрежение для его заполнения жидкостью, поэтому перед пуском насоса в работу последней должен быть заполнен перекачиваемой жидкостью. Для возможности заполнения во всасывающей трубе для малых насосов предусматривается обратный клапан 7, а для более крупных, в которых клапаны отсутствуют, – вакуумирование.
При вращении рабочего колеса на каждый объем жидкости, находящейся в межлопастном канале, действует центробежная сила, под действием которой жидкость выбрасывается из рабочего колеса в спиральную камеру; так как жидкость является сплошной средой без пустот и переуплотнений, то начиная с центра рабочего колеса, жидкость перемещается непрерывными потоками в межлопаточных пространствах, наращивая в основном кинетическую энергию, которая сначала в спиральной камере, затем в диффузоре превращается в потенциальную энергию, т.е. растет давление.