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.
В то же время при решении вопроса об использовании какого-либо насоса в той или иной технологической установке решающее значение помимо рабочих параметров приобретают его эксплуатационные качества.
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.
Рис.10.1
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.
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.