3.3 Вихревые и центробежно-вихревые насосы.

Относятся к динамическим насосам трения. Основной орган – рабочее колесо(7), представляющее собой диск с радиальными или наклонными лопатками(3), которые получаются фрезеровкой диска с обеих сторон. Колесо находится в корпусе (1) с небольшими торцевыми зазорами.

В боковой и периферийной стенке корпуса имеется канал (6), начинающийся у всасывающего патрубка (2) и заканчивающийся у напорного (5); перемычка (4)служит уплотнением между напорной и всасывающей полостями.

Принцип действия. При вращении рабочего колеса в его ячейках возникает поток, обладающий радиальной и окружной составляющими скорости. Под действием центробежной силы поток выходит из ячеек и поступает в канал, сообщая импульс силы в направлении вращения колеса находящейся в канале жидкости. Одновременно с выходом потока из ячеек в них поступает новое количество жидкости у корневой части лопаток.

При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается и жидкость вновь выбрасывается в канал. В результате многократного обмена энергия жидкости в канале повышается по мере удаления ее от всасывающего патрубка. В связи с тем, что частицы движутся в канале с разными скоростями, наблюдается интенсивное вихреобразование и значительные потери энергии.

КПД насосов меньше 45%, напор в 3 - 7 раз больше центробежного при тех же размерах и частоте вращения. Большинство этих насосов обладает свойствами самовсасывания и могут работать на смеси жидкости и газов.

Рис.(-29-)

У этих насосов напор и мощность снижаются с увеличением подачи, а к.п.д. изменяется как у центробежных насосов, поэтому пуск производят при открытой задвижке на напорной магистрали, а затем регулируют подачу. Вихревые насосы на пригодны для работы на вязких жидкостях, т.к. с увеличением вязкости их напор и к.п.д. резко падают. Они не пригодны также для работы на жидкостях, содержащих твёрдые частицы, т.к. при этом быстро увеличиваются торцевые и радиальные зазоры на перемычке, что приводит к снижению подачи и КПД Их изготавливают на небольшие подачи (до 0,01 м³/с) и большие напоры (до 250м).

На судах вихревые насосы применяют в санитарных, питательных системах, в холодильных установках. Вихревые насосы используют так же в качестве одной из ступеней центробежного насоса, обеспечивающей самовсасывание. Такие насосы называются центробежно-вихревыми.

Характеристики центробежно-вихревых насосов имеют такой же вид, как и вихревых. Однако центробежно-вихревые насосы имеют относительно меньшую мощность при нулевой подаче, а вакуумметрическая высота всасывания достигает 6 метров.

3.4. Расчет мощности и выбор эд для нагнетателей динамической системы.

Для насоса напор представляет собой энергию, сообщаемую единице веса жидкости, а произведение подачи на плотность γ есть количество жидкости, проходящей через выходной патрубок насоса в единицу времени. Тогда полезная мощность насоса определится выражением:

Потребляемая насосом мощность N больше полезной, т.к. часть потреблённой энергии расходуется в насосах на преодоление гидравлических сопротивлений, механического трения, протечки жидкости в зазорах. С учётом КПД потребляемая мощность (мощность на валу насоса) определяется формулой:

При длительном режиме работы номинальная (каталожная) мощность электродвигателя насосов и вентиляторов динамических систем, работающих с неизменной угловой скоростью, определяется из условия:

Для судовых нагнетателей динамических систем при выборе электродвигателя следует рекомендовать несколько увеличить расчётную мощность для гарантии нормального теплового режима двигателя при работе его в условиях вынужденных отклонений от расчётных. Например: длительной работе при повышенных частоте и напряжении сети, сильной затяжке сальников после ремонта, при увеличении (с жёсткой характеристикой) или уменьшении подачи меньше расчётной у нагнетателей с круто падающей характеристикой: для вихревых насосов рекомендуется Р_ном>1,25N.

У нагнетателей динамических систем подача пропорциональна угловой скорости:

Напор пропорционален квадрату угловой скорости:

Следовательно, мощность, потребляемая нагнетателем, пропорциональна кубу угловой скорости:

Момент на валу – квадрату угловой скорости:

Практически степень угловой скорости меняется в широких пределах, которая зависит в основном от наличия статического напора и конструкции нагнетателя.

В любом случае эти приводы характеризуются лёгкими условиями пуска, поэтому в них используются электродвигатели параллельного возбуждения в сетях постоянного тока и обычные асинхронные двигатели при переменном токе.