Вопрос 15. Насосы, Типы насосов. Параметры, характеризующие работу насосов. Рабочие характеристики насосов.

Насос является устройством для напорного перемещения, всасывания или нагнетания в основном капельной жидкости в результате сообщения ей внешней потенциальной или кинетической энергии. Устройства для безнапорного перемещения жидкости насосом не называют и относят к водоподъёмным механизмам.

Типы насосов:

Центробежные насосы. Насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Применяются для перекачки чистой воды и химически неагрессивных жидкостей. Насосы центробежные очень просты и надежны в эксплуатации, отсутствует необходимость в обслуживании. Устанавливать центробежные насосы следует в местах, защищенных от атмосферного воздействия.

Схема центробежного насоса с односторонним подводом жидкости на рабочее колесо: 1 — отверстие для подвода жидкости; 2 — рабочее колесо; 3 — корпус; 4 — патрубок для отвода жидкости; Р — центробежная сила.

Поршневые насосы. Принцип работы поршневого насоса заключается в следующем. При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, — происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, — происходит нагнетание жидкости. В настоящее время поршневые насосы используются в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту.

Струйные насосы. Принцип действия струйного насоса вот такой. В сопле жидкость за счет сужения поперечного сечения набирает большую скорость, кинетическая энергия ее становиться намного больше, а потенциальная, следовательно, уменьшается. При этом давление снижается и при определенной скорости становится меньше атмосферного, в результате чего во всасывающей камере образуется вакуум. Под действием вакуума жидкость из приемного резервуара по всасывающей трубе поступает во всасывающую камеру, потом в камеру смешения. В камере смешения происходит перемешивание потока рабочей жидкости, которая отдает часть энергии перекачиваемой жидкости, поступившей из приемного резервуара. Пройдя камеру смешения, поток поступает в диффузор, где его скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличивается. Далее по напорному трубопроводу жидкость попадает в сборный резервуар.

Циркуляционные насосы. Применяются в основном для циркуляции воды в системах отопления, горячего водоснабжения и обогрева полов. Имеют низкое энергопотребление, малые габариты и работают практически бесшумно. Они в зависимости от уровня автоматики могут работать постоянно, по таймеру либо подстраиваться по текущие потребности системы.

Самовсасывающие насосы. Самовсасывающие насосы применяются для перекачки чистой воды и химически неагрессивных жидкостей. Одно из достоинств самовсасывающих насосов - при подключении не требуется предварительное заполнение водой. Насосы самовсасывающие экономичны и просты в эксплуатации, имеют высокую надежность. Устанавливать самовсасывающие насосы следует в местах, защищенных от атмосферного воздействия.

Работа любого насоса характеризуется несколькими параметрами. Основными из них являются: подача, напор, мощность, коэффициент полезного действия(к. п. д.) и частота вращения.

Подача. Различают объемную подачу, под которой понимают отношение объема подаваемой жидкой среды ко времени и массовую подачу насоса — отношение массы подаваемой жидкой среды ко времени.

В судовой практике объемная подача Q обычно выражается в кубических метрах в час или секунду. Массовая подача Q_м связана с объемной соотношением: Q_м= ρQ, где ρ - плотность жидкости.

Напор. В гидравлике — это высота, на которую способна подняться

жидкость под действием статического давления, разности высот и внешней кинетической энергии жидкости. Он определяется через удельную (отнесенную к единице веса) энергию жидкости, проходящей через насос, и выражается в метрах (Дж.м).

Напор H насоса состоит из статического H_ст и динамического H_д напоров:

H = H_ст + H_д

Статический напор

Hст= (ρ_н - ρ_в)/ρg + (z_н - z_в)

Динамический напор

H_д = (v_н² - v_в²)/2g

Мощность и к.п.д. Энергия, подводимая к насосу от двигателя в единицу времени, представляет его мощность N. Часть этой энергии теряется в насосе в виде потерь. Другая часть энергии, подучаемая насосом от двигателя в единицу времени, есть полезная мощность насоса (кВт), которая определяется из выражения

Nп = QρgH/10³ = Qp/10³.

Коэффициент полезного действия насоса можно представить в виде произведения трех к. п. д. — гидравлического, объемного и механического, т. е. η = η_гη_оη_м.

Гидравлический к. п. д. — это отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе, т. е. он характеризует гидравлические потери в насосе.

Объемный к. п. д. характеризует объемные потери, обусловленные утечками жидкости внутри насоса.

Механический к.п.д. характеризует потери, затрачиваемые на преодоление механического трения в нососе.

Частота вращения. В качестве данного параметра принимается частота вращения n вала насоса в минуту (об/мин). Назначение или выбор частоты вращения зависит от ряда условий, таких, как тип насоса и его двигателя, ограничения по массе и габаритным размерам, требования в отношении экономичности и др.

Рабочая характеристика насоса.

Рабочая характеристика насоса, позволяет подобрать насос, соответствующий необходимым требованиям. Рабочая характеристика показывает связь между расходом (Q) и напором насоса (H). На данном графике максимальная производительность насоса 133 л/мин измерена непосредственно на выходной части насоса (нулевой напор). При максимальном напоре 4,0 метра производительность равна нулю.