Химические насосы

Химические насосы предназначены для перекачки различных агрессивных жидкостей, поэтому основными областями их применения являются химическая и нефтехимическая промышленность (перекачивание кислот, щелочей, нефтепродуктов), лакокрасочная промышленность (краски, лаки, растворители и др.) и пищевая промышленность.

Химические насосы перекачивает кислоты и щелочи, органические продукты, сжиженные газы и т.п., которые характеризуются взрывоопасностью, различной температурой, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворенных газов. Характер перекачиваемых жидкостей обуславливает то, что химические насосы изготавливаются полностью из химостойких полимеров.

К основным параметрам насосов относят производительность, напор, мощность.

Производительность Q насоса – объем жидкости, подаваемый насосом в нагнетательный трубопровод за единицу времени (м³/с, м³/ч). Обычно при подборе насоса для перекачивания жидкости по заданной системе трубопроводов и аппаратов величина Q известна. Если же требуется провести проектный или проверочный расчеты, то для этого используют специально для каждого типа насосов методики расчетов.

Напор Н (м) представляет собой избыточную удельную энергию, сообщаемую насосом единице массы жидкости. При подборе насоса напор определяют с помощью уравнения Бернулли.

Напор насоса можно представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей насосом. Поэтому напор не зависит от плотности транспортируемой жидкости.

Полезная мощность насоса N_п, затрачиваемая им на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии на массовый расход жидкости:

Действительная мощность на валу насоса, т. е. мощность, потребляемая насосом, больше полезной мощности вследствие потерь в самом насосе (гидравлические потери, утечки жидкости через неплотности, потери вследствие трения в подшипниках и т. п.), которые учитываются коэффициентом полезного действия (КПД) насоса :

Величина характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса, отражает относительные потери мощности в насосе и является произведением трех сомножителей

. (3.29)

В выражении (3.29) – коэффициент подачи, или объемный КПД, учитывающий потери производительности насоса (через зазоры, сальники и т. п.); гидравлический КПД учитывает потери напора при движении жидкости через насос; механический КПД характеризует потери мощности на механическое трение в насосе (в сальниках и т. п.).

При выборе электродвигателя для насоса следует учитывать потери мощности из-за механических потерь в передаче от электро­двигателя к насосу и в самом электродвигателе. Их учитывают с помощью КПД передачи и КПД двигателя . Тогда мощ­ность, потребляемая двигателем, определяется следующим обра­зом:

Установочную мощность двигателя рассчитывают с учетом перегрузки в момент пуска насоса, которая в зависимости от мощности двигателя и может превышать ее на 10–50 %.

Гравитационное осаждение – физическая сущность, область промышленного применения.

Процесс осаждения под действием сил тяжести называется отстаиванием.

Отстаивание суспензий протекает в несколько стадий, которые можно наблюдать, если тщательно перемешать разбавленную суспензию и поместить ее в стеклянный цилиндр (рис. 3.52). Вначале твердые частицы равномерно распределены в жидкости (рис. 3.52,а), но через короткий промежуток времени они начинают осаждаться, причем на дне цилиндра оседает слой наиболее крупных твердых частиц (рис. 3.52,б, зона 4). Над осадком образуется слой сгущенной суспензии, в которой твердые частицы располагаются настолько тесно, что дальнейшее уплотнение слоя возможно только путем вытеснения жидкости из промежутков между частицами (зона стесненного осаждения 3). Выше находится переходная зона, плотность которой уменьшается снизу вверх по направлению к зоне исходной суспензии (зоне 2), причем в обеих этих зонах частицы осаждаются свободно под действием сил тяжести. Над зоной 2 расположен слой чистой или осветленной жидкости (зона 1). По мере отстаивания зоны 1 и 3 возрастают, причем одновременно происходит уплотнение зоны 3.

Рис. 3.52. Схема отстаивания суспензий

Отстаивание заканчивается, когда зона 2 и переходная зона исчезают и завершается уплотнение сгущенной суспензии, что соответствует полному разделению ее на осадок и осветленную жидкость.

Отстаивание применяют в промышленности для сгущения суспензий или классификации суспензий по фракциям частиц твердой фазы, для грубой очистки газов от пыли и разделения эмульсий. Ввиду малой движущей силы (сила тяжести) в процессе отстаивания возможно с достаточной эффективностью отделять только крупные частицы. Однако отстаивание – это наиболее простой и дешевый процесс среди гидродинамических, поэтому его часто используют для первичного разделения, что удешевляет последующее окончательное разделение гетерогенных систем более сложными способами.