Принцип действия центробежного насоса.

Принцип работы центробежного насоса заключается в следующем. Вращение от двигателя передается посредством вала 5 рабочему колесу 2,. вследствие чего поток жидкости в каналах его закручивается, и действующие в нем центробежные силы заставляют жидкость продви­гаться от центра к периферии, обтекая лопасти. На вход рабочего ко­леса жидкость поступает непрерывно через конфузор подвода 1 из всасывающего трубопровода.

Таким образом, рабочее колесо сообщает жидкости энергию, пре­имущественно кинетическую. При выбросе жидкости с большой ско­ростью из рабочего колеса она попадает в спиральный отвод 7, плавное расширение которого к выходу обеспечивает при весьма неболь­ших гидравлических потерях перевод значительной доли кинетиче­ской энергии потока в потенциальную. Этому способствует также диффузор, имеющийся в выходном патрубке насоса. Рабочее колесо вовлекает во вращение жидкость, находящуюся в пространстве между его дисками и боковыми стенками отвода, при этом давление уменьшается от периферии к центру по параболической зависимости. Для ограничения перетекания жидкости из отвода об­ратно в подвод через зазор д величина этого зазора устанавливается не более 0,3 мм.

35.Одноступенчатые насосы различного назначения:а) Одноступенчатые центробежные насосы для чистой воды небольшой производительности выполняются консольными (рис. 1) (Рис. 37. Консольный центробежный насос: 1- спиральный отвод корпуса насоса; 2- рабочее колесо; 3- опора корпуса; 4- передняя крышка с всасывающим патрубком; 5- вал; 6- гайка; 7- шарикоподшипник; 8- сальниковая набивка; 9- втулка сальника)

С односторонним входом. Такие насосы называются насосами типа К; они имеют станину 3, которая заключает в себе подшипники 7 и крепится к фундаменту.

Рис. 2 На рис. 2 приведена схема одноступенчатого насоса горизонтального центробежного насоса с осевым входом и спиральным отводом. На вал 9 насажено раб. колесо 4 с лопастями (лопатками) 5. Корпус насоса 6 со стороны нагнетания включает спиральный отвод, заканчивающийся нагнетательным патрубком 2, часто имеющим виддиффузора; к нему крепится напорный трубопровод 1. К всасывающему патрубку присоединяется всасывающий трубопровод 7 с приемным устройством 8. В верхней части корпуса имеется отверстие 3, служащее для заливки насоса.

44 Параллельное и соединение насосов приме-няется для увеличения подачи. При этом ре-комендуется включать насосы с одинаковы-ми или близкими напорами. Для установле-ния режима, параллельно работающих насо-сов необходимо построить суммарную напо-рную характеристику и на этот график нане-сти в том же масштабе нанести характе-ристику трубопровода. Для построения сум-марной напорной характеристики двух одинаковых параллельно работающих насосов, необходимо суммировать их подачи при одинаковых напорах. При работе одного насоса на этот же трубопровод его рабочей точкой является точка D (подача Q_I, и напор H_D). Как видно из рис. подача Q_I, работающего на индивидуальный трубо-провод, больше подачи из насосов Q_I, при параллельной работе, то есть возникает дефицит (уменьшение) подачи. Он опреде-лятся разностью подачи насоса при работе на индивидуальный трубопровод и подачи при параллельной его работе, то есть .

Дефицит подачи объясняется тем, что при увеличении суммарной подачи потери напо-ре в трубопроводе увеличиваются в квадра-тичной зависимости от подачи, что приводит к увеличению напора. Это, в свою очередь, смещает рабочую точку по напорной хара-ктеристике насоса вверх и влево, в резу-льтате чего уменьшатся подача. При работе двух насосов на общий трубопровод их совместная работа начнется в тот момент, когда напоры, развиваемые насосом сравня-ются. При работе каждого из рассматри-ваемых насосов на индивидуальный трубопровод режим их характеризуются точками А(первого) и В(второго) насоса.

Последовательное соединение насосов. При последовательном соединении напорный патрубок первого насоса соединяются с всасывающим патрубком второго и т. д. Последовательное соеди-нение насосов применяется для обеспе-чения напора, который не может быть создан одним насосом. Для построения сум-марной напорной характеристики склады-ваются напоры работающих последо-вательно насосов при одинаковых подачах. Рабочая точка В получается от пересечения суммарной напорной характеристики ΣH_c характеристикой трубопровода H_тр. Рабочая точка дает возможность определить напор каждого насоса и их подачу Q_в. Если последовательно соединяются одинаковые насосы, то КПД их сохраняется а общий напор H_n=i·H_i где i – число насосов. H_i –напор каждого насоса.

Увеличивая число последовательно вклю-ченных насосов, можно получить достаточно большой напор, но надо иметь в виду что корпус насоса рассчитан на ограниченное давление. Для работы при последователь-ном соединении в отличие от параллельного можно использовать насосы с различными напорами.

41 Пересчет характеристик насоса при изменении частоты вращения и диаметра рабочего колеса В условиях производства возникает необходимость пересчета параме-трических характеристик насоса на другую частоту вращения рабочего колеса. Напри-мер, имеются характеристики насоса при частоте вращения n1, а двигатель этого насоса работает при частоте вращения n2. Чтобы судить об эксплуатационных сво-йствах насоса, нужно иметь его характе-ристики при той частоте вращения п2, при которой он фактически будет работать. Эти характеристики можно получить путем пересчета имеющихся характеристик на новую частоту п2 по формулам. Для этого задаются рядом значений подач Q1 и по имеющимся характеристикам насоса нахо-дят соответствующие им напоры H1 мощности N₁ КПД ɳ₁. Пересчет антика-витационного запаса напора производится по формуле аналогичной пересчету напора ∆h₂ = ∆h₁•i_n² .

При неизменной частоте вращения вала напорную характеристику центробежного насоса можно понизить, уменьшив диаметр рабочего колеса. Завод-изготовитель с этой целью предусматривает для некоторых типоразмеров установку сменных рабочих колес меньшего диаметра. В практике, эксплуатации для лучшей подгонки пара-метров насоса к параметрам приводного двигателя возможно уменьшение диаметра рабочего колеса путем его обточки. Обоз-начим отношение диаметров обточенного и нормального колес D2/D2 = i_D. Тогда пере-счет характеристик на уменьшенный диа-метр колеса D' можно выполнять по следу-ющим формулам

Допустимые пределы обточки рабочего колеса.

Ny, мин-1 16,5 33 55

[i_D] 0,8 0.85 0,89

Чтобы напорная характеристика насоса при уменьшенном диаметре колеса D₂^/ прошла через расчетную точку А, необходимо выпо-лнить расчет.

Задаваясь произвольными значениями Q в пределах рабочих характеристик выбран-ного насоса, строят параболу обточки:

Диаметр колеса , при котором соотве-тствующая ему напорная характеристика пройдет через расчетную точку А;

45.Кавитация - это процесс нарушения сплошности потока жидкости путем образования в ней пузырьков пара и газов при снижении давления до критического значения. Критическим давлением считается давление (упругость) насыщенного пара. При этих условиях кавитация может возникать на входе потока в рабочее колесо насоса. Процесс сопровождается образованием большого количества пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее.

О начальной стадии развития кавитации в насосе можно судить по сухому треску во входной части насоса. По мере развития кавитации шум увеличивается, появляется вибрация, снижаются гидроэнергетические параметры насоса (подача, напор), уменьшается КПД и может наступить срыв работы насоса из-за уменьшения плотности перекачиваемой среды. Одновременно с кавитационной эрозией происходят коррозия металла и электролитические явления (замечено, что в темноте пузыри светятся), что существенно ускоряет процесс разрушения рабочих поверхностей.

В лопастном насосе кавитация может возникать по следующим причинам: 1)при чрезмерном повышении относи-тельной скорости жидкости в рабочем колесе с увеличением подачи; 2)при вихреобразовании и отрыве потока от стенок колеса, что чаще всего обусловлено неправильным геометрическим очертанием лопастей, грубым исполнением пове-рхностей рабочей полости; 3)при уменьшении давления на входе в насос ниже допустимой величины вследствие чрезмерного увеличения высоты всасывания, понижения атмосферного давления, повышения температуры перека-чиваемой жидкости.

Способы предупре-ждения кавитации: 1)правильное проектирование геометри-ческой формы лопастей; 2)хорошая обработка поверхностей проточной части; 3)применение антикавитационных мате-риалов (нержавеющей стали, цветных металлов и их сплавов, пластмасс, полимерных покрытий); 4) правильный выбор высоты всасывания насоса.

На основе исследований и обобщения результатов опытов С.С. Рудневым получена формула для определения критического антикавитационного запаса (соответст-вующего срыву работы насоса)

42 .Режим работы хар-ся параметрами, которые он обеспечивает в заданных условиях. Задача, по определению режима работы насоса, может быть решена, графо-аналитическим или аналитическим спосо-бами. Первый способ заключается в след., по данным каталогов выбирается точка А, и соответственно ей на других кривых характеристик находится подача и напор, потребляемая мощность и КПД. Второй способ заключается в совместном решении уравнения, описывающего математически напорную хар-ку насоса H=f(Q) с уравнением, описывающим хар-ку сопротивления насосной установки Hтр=f₁(Q). Определение рабочего режима насосной установки производится совме-щением на одном графике в одинаковых масштабах характеристики самого насоса (кривая 1) с характеристикой насосной уста-новки (кривая 2), т. е. с кривой потребного напора

На рисунке показано такое совмещение для случая, когда напорный резервуар расположен выше питающего резервуара, причем оба резервуара открыты. Точка А пересечения указанных кривых называется рабочей или режимной точкой; Н_А — соотве-тствующий ей потребный напор; Q_A —соот-ветствующая ей фактическая подача. На рис. приведен наилучший вариант, когда точка А находится в границах рекомендуемой области использования насоса. Эти границы показаны на кривой 1 волнистыми линиями.