Формы рабочего колеса

Рабочее колесо - важнейшая деталь насоса. Оно предназначено для передачи энергии от вращающегося вала насоса жидкости. Различают рабочие колеса с односторонним и двусторонним входом воды, закрытые, полуоткрытые, осевого типа.

Развиваемый центробежным насосом напор зависит от формы лопаток и создаваемого ими соотношения скоростей. Различают три типа лопаток: отогнутые назад (по ходу вращения рабочего колеса); отогнутые вперед; с радиальным выходом.

Лопатки первого типа обеспечивают наименьшие гидравлические потери и больший КПД. Причем изменение подачи практически не влияет на потребляемую мощность, что благоприятно воздействует на условия работы двигателя, который даже при изменении подачи насоса работает в постоянном режиме.

При использовании лопаток, отогнутых вперед, с радиальным выходом наблюдаются значительные гидравлические потери и снижение КПД насоса. Это происходит в результате резкого увеличения сечений канала между лопатками. В данном случае незначительное изменение подачи приводит к резкому изменению мощности и, следовательно, требуется двигатель повышенной мощности.

Для чистых перекачиваемых сред центробежные насосы оснащаются нормальными рабочими колёсами. Начиная с радиального колеса, с увеличением расхода переход на диагональное и, таким образом, до осевого рабочего колеса при больших производительностях и маленьких напорах.

Центробежные насосы

Центробежные насосы работают при высокой частоте вращения вала, поэтому промежуточная передача (ременная или редуктор) между валом двигателя и валом насоса отсутствует. Кроме того, у центробежных насосов довольно высокий КПД. Недостатком центробежных насосов является наличие зависимости развиваемого напора от подачи, что затрудняет регулирование их параметров.

Работает насос следующим образом: жидкость, залитая в корпус насоса перед пуском, под воздействием лопастей увлекается во вращательное движение. Центробежные силы заставляют ее двигаться по межлопастным рабочим каналам от центра колеса к его периферии. Покинув рабочее колесо, жидкость продолжает движение по каналу в корпусе к выходному патрубку. При ее оттоке в центральной (приосевой) части насоса понижается давление. Образуется разность давлений на поверхности жидкости в исходном резервуаре и в центре насоса. За счет этой разности давлений жидкость поднимается по всасывающей трубе и через всасывающий патрубок поступает в полость насоса, занимая место жидкости, покидающей колесо.

Виды потерь энергии в насосе.

Существует три вида потерь энергии в насосе:

1.объемные потери — возникают вследствие разности напоров в

полости нагнетания и полости всасывания насоса (часть жидкости возвращается в полость всасывания через негерметичные участки соединений между подвижными и неподвижными деталями насоса, на что бесполезно расходуется подводимая к нему энергия);

2.гидравлические потери — связаны с движением жидкости внутри насоса (аналогичны потерям энергии при движении жидкости по трубам);

3.потери на трение - возникают между подвижными и неподвижными деталями насоса (подшипники, сальниковое уплотнение)

Механические потери мощности происходят в местах трения - в опорах (радиальных и осевых), у ступиц рабочих колес, в уплотнениях насоса и зависят от конкретной конструкции, типоразмера и качества изготовления узла, в котором происходит трение. Механический KПД лопастных насосов изменяется в пределах ηМ = 0,9...0,98. Потери мощности на дисковое трение происходят в результате взаимодействия потока жидкости с внешними поверхностями дисков рабочих колес, а также разгрузочной пяты. Дисковый КПД лопастных насосов изменяется в пределах ηД = 0,85...0,95.

Объемные потери мощности обусловлены утечками через уплотнения рабочего колеса в уплотнениях вала насоса, в разгрузочной пяте и т.д.

Гидравлические потери мощности происходят в результате преодоления сопротивлений в подводе, рабочем колесе и отводе при движении жидкости через насос. Гидравлический КПД лопастных насосов изменяется в пределах ηГ = 0,7...0,95. КПД лопастных насосов, с учетом рассмотренных выше механического, дискового, объемного и гидравлического КПД изменяется в пределах η = 0,45...0,86. Максимальное значение КПД достигает 0,89 у наиболее мощных нефтяных центробежных магистральных насосов. В зависимости от изменения величин множителей изменяется и величина общего КПД насоса.

Рабочие характеристики насоса

На рис. представлена типичная эксплуатационная характеристика центробежного насоса “Q/H”. Из нее видно, что максимальное давление нагнетания достигается, когда подача насоса равна нулю, т.е. когда напорный патрубок насоса закрыт. Как только поток в насосе возрастает (увеличивается объем перекачиваемой жидкости), высота нагнетания падает.

Точная характеристика зависимости подачи Q от напора H определяется изготовителем опытным путем на испытательном стенде. Например (рис.), при напоре H1 насос будет подавать объем Q1 и аналогично при H2 – Q2.