лекции / лекции пахт 1

Явления, происходящие в насосе при парообразовании в начальной стадии и вплоть до прекращения работы, носят общее название - кавитация.

При длительной работе насоса в условиях кавитации рабочее колесо и корпус начинают разрушаться.

Кавитация представляет собой сложный комплекс явлений:

1.Выделение пара и растворенных газов из жидкости в тех областях, где давление жидкости равно или меньше давления насыщенных паров.

2.Местное повышение скорости движения жидкости в том месте, где возникло парообразование, и беспорядочное движение жидкости.

3.Конденсация пузырьков пара, увлеченных потоком жидкости в область повышенного давления. Конденсация каждого из пузырьков приводит к резкому уменьшению объема и гидравлическому удару в микроскопических зонах. Многократно повторяющиеся механические воздействия при конденсации пузырьков вызывают процесс разрушения материала колеса и корпуса, что является наиболее опасным следствием кавитации.

4.Химическое разрушение металла в зоне кавитации кислородом воздуха,

выделившегося из жидкости при прохождении ее в зонах пониженного давления. Это процесс коррозии.

Явления кавитации сопровождаются характерным потрескиванием в области всасывания, шумом и вибрацией насоса.

Кавитация уменьшает кпд, напор и производительность насоса. При сильном развитии кавитации насос полностью прекращает работу.

От действия кавитации поверхность деталей становится шероховатой и губчатой,

что способствует быстрому истиранию деталей механическими примесями в жидкости.

Особенно сильно кавитационному разрушению подвержены чугун и углеродистая сталь. Наиболее устойчивы - нержавеющие стали и бронза.

Характеристика центробежного насоса
Зависимости напора насоса Н, потребляемой мощности Ne	и кпд насоса ηн от
производительности V при постоянном числе оборотов	n = const. называют

характеристикой насоса. Эти зависимости получают при испытании насосов, регулируя расход с помощью вентиля на нагнетательной линии.

7

На рис.7.3 приведена характеристика центробежного насоса. Из нее видно, что с увеличением производительности при n = const, напор насоса уменьшается, потребляемая мощность возрастает, а кпд проходит через максимум. На начальном участке кривой

Н-V может наблюдаться небольшое возрастание напора. Эта область соответствует неустойчивой работе насоса.

Рис.7.3. Характеристика центробежного насоса

Работа центробежного насоса на гидравлическую сеть

Понятие гидравлической сети включает в себя совокупность резервуаров,

трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, фильтров, через которые насосом прокачивается жидкость. Каждый из этих элементов обладает своими гидравлическими характеристиками, которые в совокупности представляют собой общую характеристику сети.

Характеристика сети показывает зависимость напора Н от расхода жидкости V

Напор Н, требуемый для перекачивания жидкости через данную гидравлическую сеть,

можно определить по уравнению (7.16), дополнив выражением для hпот:

8

P

P

l

2

H HГ

2

1

(

мс i

)

(7.24)

g

d

2g

i

Выразим скорость

v через

объемный

расход v V

S

(S - сечение трубопровода) и

подставим в уравнение (7.24):

P2

P1

H H

Г

kV 2

(7.25)

g

Если считать коэффициент гидравлического трения λ практически постоянным, то получим характеристику гидравлической сети в виде параболической зависимости.

Точка пересечения характеристики насоса и характеристики сети. называется рабочей точкой (Рис.7.4), она отвечает наибольшей производительности при работе на данную сеть. Если требуется более высокая производительность, то необходимо либо увеличить число оборотов электродвигателя, либо заменить данный насос на другой с большей производительности. Насос должен быть выбран так, чтобы рабочая точка соответствовала требуемым производительности и напору в области наибольших кпд.

Рис.7.4. Рабочая точка при работе центробежного насоса на гидравлическую сеть

9

Характеристика поршневого (плунжерного) насоса

Рис.7.5. Характеристика поршневого (плунжерного) насоса

10

ЛЕКЦИЯ 8

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ НАСОСОВ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Исходя из принципа действия, различают объѐмные и динамические насосы.

Объѐмные насосы работают по принципу вытеснения жидкости из замкнутого объѐма телами специальной формы. В динамических насосах энергия передаѐтся незамкнутому объѐму жидкости, непрерывно сообщающемуся с входом и выходом насоса.

Классификация насосов

Насосы объѐмного действия возвратно-поступательные насосы:

•поршневой,

•плунжерный,

•диафрагмовый (мембранный);

вращательные (роторные) насосы:

•шестерёнчатый,

•кулачковый,

•винтовой,

•шнековый,

•пластинчатый (шиберный) ротационный,

•водокольцевой.

Динамические насосы:

лопастные насосы:

•центробежный,

•погружной центробежный,

•вихревой,

•осевой (пропеллерный).

насосы трения:

• струйно-эжекторный.

1

Рис.8.1. Области применения насосов различных типов

Поршневые насосы

Принцип работы поршневого насоса простого действия (Рис.8.2)

При движении поршня 1 вправо в рабочей камере насоса создаѐтся разрежение,

нижний клапан 4 открыт, а верхний клапан 5 закрыт – происходит всасывание жидкости.

При движении в обратном направлении в рабочей камере создаѐтся избыточное давление,

и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт – происходит нагнетание жидкости.

Герметичность обеспечена установленными на поршне сменными уплотняющими кольцами 4.

Производительность поршневого насоса простого действия V S L n V ,

где S – площадь внутреннего сечения цилиндра; L – ход поршня; n – частота вращения вала; ηV – объѐмный кпд.

2

6

4

5	1	2	3

Рис.8.2. Схема горизонтального поршневого насоса простого действия:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – сменные уплотняющие кольца;

5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан

Достоинства:

•высокий (по сравнению с динамическими насосами) напор (используемые при добыче нефти поршневые насосы 9Т создают напор до 3000 м);

•простота конструкции.

Недостатки:

•низкая (по сравнению с динамическими насосами) производительность;

•неравномерность подачи (пульсации напора);

•проблема герметизации поршня;

•низкий кпд вследствие инерции поршня и трения.

3

Рис. 8.3. Поршневой насос двойного действия

Принцип работы поршневого насоса двойного действия

При работе поршневого насоса двойного действия нагнетание происходит не

только при движении поршня справа налево, как в поршневом насосе простого действия,

но и при движении поршня слева направо. Вследствие этого производительность насоса возрастает, а неравномерность подачи снижается.

Производительность поршневого насоса двойного действия V 2 S s L n V , где s – площадь сечения штока.

Рис.8.4. Диаграмма подачи жидкости поршневым насосом простого действия

4

Рис.8.5. Диаграмма подачи жидкости поршневым насосом двойного действия

5

Плунжерный насос простого действия

6				4

5	1	2	3

Рис.8.6. Схема горизонтального плунжерного насоса простого действия:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – сальник;

5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан

Достоинства:

•наибольший из всех рассматриваемых насосов напор (до 10 000 м);

•простота конструкции;

•проблема герметичности стоит не столь остро по сравнению с поршневыми насосами.

Недостатки:

•низкая (по сравнению с динамическими насосами) производительность;

•неравномерность подачи (пульсации напора);

•низкий кпд вследствие инерции плунжера и высокого трения.

Области применения

Область применения плунжерных насосов в целом сходна с областью применения поршневых насосов, определяется значениями его номинальной производительности и напора. С этой точки зрения плунжерный насос может быть использован там, где не так важна производительность, но требуется высокий напор. Сальниковое уплотнение,

обеспечивая герметичность насоса, позволяет использовать его при больших напорах, чем поршневые насосы. В то же время, большая инерция плунжера и высокое трение в

6