ЛекцииГМКН

13.3.2.2. Струйные насосы

Рисунок 13.6 Струйный насос

Жидкость под большим давлением подается по трубе, имеющей сопло- 1, в подводящую камеру. Из-за сужения сопла жидкость обладает большей скоростью, следовательно, и кинетической энергией. В подводящей камере давление падает ниже атмосферного, и из питающего трубопровода, соединенного с этой камерой, происходит всасывание. Обе жидкости попадают в следующую камеру-2, где смешиваются и обмениваются кинетической энергией. Затем перемешавшееся вещество попадает в диффузор-3 насоса, где теряет часть давления, а оттуда - в напорный трубопровод или сборный резервуар.

*-имеет низкий КПД (≈ 30%)

13.3.2.3. Эрлифты

Действие эрлифтов основано на создании разности объемного веса жидкости в двух сообщающихся сосудах. При помощи компрессора (рис. 13.6) по трубке 1 подается сжатый воздух, который через форсунку 2 распыляется в нижнем конце трубы 3. В подъемной трубе 3 образуется газожидкостная эмульсия плотностью ρэ, которая будет вытесняться жидкостью (ρж > ρэ) и подниматься по трубе 3. Эрлифты характеризуются простотой конструкции, отсутствием трущихся частей и низким к.п.д. (20…25%). Кроме того, высота подъема жидкости в трубе (напор) зависит от глубины погружения трубы.

7

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Рис. 13.7 Эрлифт

13.4. Объемные насосы

Объёмные насосы перемещают жидкость путём периодического изменения объёма заполняемо ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным патрубками. Это общий принцип.

Рассмотрим его на некоторых конкретных схемах.

13.4.1. Возвратно-поступательные

13.4.1.1 Плунжерный насос

Плунжерный насос (рис. 13.8) состоит из корпуса, плунжера-1 с диаметром d, совершающего от внешнего привода возвратно-поступательное движение (ход s), и двух клапанов:напорного-3 и всасывающего-4.

Средняя подача такого насоса:

ср.теор. = 4 60ц ,

Где nц число циклов в минуту

8

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Рисунок 13.8 Плунжерный насос

13.4.1.2 Поршневой насос

Поршневые насосы представляют собой простейшие гидравлические машины с возвратно-поступательным движением поршня в гидроцилиндре

(рис. 13.9)

Рисунок 13.9 Поршневой насос

В гидроцилиндре-1 поршень-2 со штоком-3 совершает возвратнопоступательное движение. При движении поршня вправо объем в рабочей камере-4 увеличивается, давление в ней уменьшается, и жидкость из резервуара по всасывающей трубе-5 через клапан Квс поступает в рабочую камеру. Клапан Кн при этом закрыт. При движении поршня влево объем

9

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

камеры уменьшается, давление повышается, под действием давления всасывающий клапан Квс закрывается, напорный Кн открывается и жидкость вытесняется в напорный трубопровод.

13.4.1.3 Диафрагменный насос

Диафрагменный насос (рис. 13.10) состоит из корпуса 1 со всасывающим патрубком 7, крышки 4 с отводящим патрубком 3, резиновой диафрагмы 6, прикрепленной к колпаку 5, всасывающего 8 и нагнетательного 2 клапанов. Колпак от привода двигается возвратно-поступательно вверх и вниз. При подъеме его диафрагма прогибается вверх, нагнетательный клапан закрывается, в корпусе создается разрежение, всасывающий клапан открывается и жидкость засасывается в корпус насоса.

Рисунок 13.10 Диафрагменный насос

При обратном движении колпака клапан 8 закрывается, а клапан 2 открывается, и вода поступает в отводящую трубу. Привод насоса бывает ручной, от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Высота всасывания диафрагменных насосов до 6,0 м, подача до 25 м3/ч.

13.4.2. Ротационные (вращательные)

13.4.2.1 Шестеренные насосы

Для перекачки вязких жидкостей при небольшой подаче (не более 0,1 М3/сек) и напорах до 2,5 МПа применяются шестеренные (зубчатые) насосы (рис. 11), которые состоят из двух плотно сцепленных широких зубчатых колес, расположенных с минимальным зазором (0,01…0,03 мм) в кожухе и вращающихся в противоположные стороны. Стой стороны, где зубья

10

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

выходят из зацепления создается разряжение и жидкость всасывается в кожух из всасывающего трубопровода и заполняет пространство между зубьями. Далее жидкость переносится впадинами зубчатки на диаметрально противоположную сторону кожуха, где зубья вновь входят в зацепление и вытесняют жидкость в нагнетательный трубопровод. Насос является реверсивным.

Рисунок 13.11 Шестеренный насос

13.4.2.1 Винтовой насос

Рабочими органами винтового насоса (трехвинтового, рис. 13.12) являются три винта: центральный, ведущий-1 и замыкающие, ведомые 2 и 3, помещенные в корпус 4. винты имеют специальную форму резьбы, при которой обеспечивается непрерывное касание между сопрягающимися поверхностями. Благодаря этому между гребнями винтов и корпусом создаются группы замкнутых полостей, перемещающихся с движением винтов. Жидкость из входного патрубка через отверстия в корпусе попадает к винтам, заполняет полости, выносится в левую часть и далее подаётся к напорному трубопроводу. Винтовые насосы могут развивать высокое давление, но в основном используются для перекачки смазывающих жидкостей.

11

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Рисунок 13.12 Винтовой насос

13.4.2.2 Роторно-пластинчатые (шиберные) насосы В пластинчатом насосе (рис. 13.12) ротор 1 с лопатками (пластинами) 2

вращаются вместе с валом, посаженным				с	эксцентриситетом
относительно	статора 3. Пластины 2 скользят в прорезях ротора. Благодаря
эксцентричному		расположению ротора, каждая		пластина под действием
центробежной силы за один оборот вала вдвигается и выдвигается						из паза,
прижимаясь	к	внутренней	поверхности статора (кожуха). При вращении
ротора, каждая пара			лопастей (пластин)	непрерывно		отделяет
изолированный		объем жидкости и переносит его		на	сторону нагнетания,

где жидкость вытесняется вследствие уменьшения объема. Подача насоса весьма равномерна и обычно регулируется изменением эксцентриситета e.

Рисунок 13.13 Пластинчатый насос

12

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Это общая классификация насосов по принципу действия, по виду силового воздействия на жидкость, по форме движения рабочих органов и по виду рабочих органов.

Кроме приведенных, существует разделение насосов по виду перекачиваемых жидкостей, по виду привода и другим классификационным признакам.

13

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Лекция 14.1

Рабочий процесс лопастных насосов

14.1.1. Кинематика потока в лопастных насосах

Рассмотренные схемы лопастных насосов показывают, что основная их функция – преобразование энергии осуществляется за счет прохождения потока жидкости через вращающуюся решетку лопастей рабочего колеса. Следовательно, одним из основных факторов, характеризующих работу этих насосов, является структура потока, определяющая взаимодействие между жидкостью и лопастями рабочего колеса.

Движение жидкости в пределах вращающегося рабочего колеса может рассматриваться как сумма двух движений: переносного вращения и относительного перемещения относительно самого рабочего колеса. Обозначив векторы соответствующих скоростей uи w, получим вектор абсолютной скорости: v = u+w .

Отсюда вытекает, что анализ кинематики потока в пределах рабочего колеса насоса может базироваться на построении параллелограммов скоростей.

Чтобы построить параллелограммы скоростей, необходимо знать форму и размеры рабочего колеса и его отдельных частей в пределах рабочего тракта (геометрия проточной части рабочего колеса); кроме того, должны быть заданы условия работы насоса.

Рассмотрим некоторые случаи.

Рисунок 14.1.1 Центробежный насос

1

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Движение в рабочем колесе близко к плоскому. Все размеры, определяющие проточную часть рабочего колеса, известны, причём величины, относящиеся к входной кромке лопастей, имеют индекс 1, а к входной – индекс 2.

Направление лопастей рабочего колеса определяется углом δ между касательной к лопасти, проведенной в сторону течения жидкости, и нормалью к радиусу. Ширина лопастей рабочего колеса определяется значениями b1 и b2.

Условия работы насоса задаются двумя параметрами: подачей Q и частотой вращения рабочего колеса n, об/мин.

Направление скорости при входе на рабочее колесо зависит от условий подвода. В насосах при осевом подводе перед входом на рабочее колесо можно принять, что абсолютная скорость v1направлена по радиусу, т.е. α1= 90 ͦ (рис.14.1.2). В этих условиях среднее значение скорости 1

Рисунок 14.1.2 Параллелограмм и треугольник

скоростей на входе

=

где ψ1˂1учитывает стеснение, вызываемое лопастями. Окружная скорость на входной кромке u1 зависит от D1 и n:

= /60

Имея два вектора v1 иu1 , можно построить параллелограмм скоростей на входе и определить w1 (рис. 14.1.2). С целью сокращения обычно строят треугольники скоростей.

Переносная скорость u2 в выходном сечении рабочего колеса (см. рис. 14.1.3) находится как:

2

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ

Рисунок 14.1.3 Параллелограмм и треугольник скоростей на выходе

= /60

Относительную скорость w2 можно вычислить, если знать её направление. Тогда

=

В первом приближении принимают β2=δ2, т.е. направление w2 совпадает с направлением выходной кромки лопасти (в действительности имеется некоторое отклонение). Имея два вектора u2 и w2, можно построить параллелограмм или треугольник выходных скоростей и найти вектор v2 и угол α2.

Т.о можно построить треугольники скоростей и для промежуточных сечений, найти векторы vи провести траектории абсолютного движения жидкости

(рис. 14.4).

Как видно из рисунка, рабочее колесо насоса закручивает проходящий через него поток жидкости. Показателем закрученности потока является циркуляция Г, для данного случая:

Г = πDvcosα

Учитывая форму треугольника скоростей на рис. 14.1.2 и 14.1.3, приходим к выводу, что

Рисунок 14.1.4 Траектория абсолютного движения жидкости

3

СШФ СФУ кафедра ГТС и ГМ