Основные  параметры  насосов

1. Производительность насоса (подача) – количество жидкости, перемещаемое насосом в единицу времени:

  - объемная производительность;

M = ρ · Q - массовая производительность;

G = γ · Q - весовая производительность (γ = ρ· g)

 

2. Напор насоса (Н) - приращение полной удельной энергии, полученное жидкостью в насосе (разность полных напоров на нагнетательном и всасывающем патрубках насоса):  

 

                                  H = h_H   – h_BC = h ₂   - h ₁ =

 

       

где p _ат  - атмосферное давление,

   p_M - манометрическое давление

   p _в - вакуумметрическое давление (недостаток давления до атмосферного).

При   d ₁ = d ₂ и, следовательно,   υ ₁ = υ ₂,  получаем:

 

                                    

 

3. Мощность насоса (N)

Различают полезную мощность N_П (мощность, которую получил поток жидкости, пройдя через насос) и затраченную  мощность N_В (мощность на валу насоса).

Поскольку напор – удельная (на единицу веса) энергия потока, то

N _П = G · H = γ · Q · H = ρg · Q · H

Мощность на валу насоса всегда больше  N_П, поскольку, как и в любой машине, в насосе имеются потери энергии.

 

4. КПД насоса (η). Из определения коэффициента полезного действия (КПД) как отношения полезной работы (энергии) ко всей затраченной следует, что для насоса, работающего в стационарном режиме (при постоянной мощности):

                                     – полный КПД насоса

Обычно разделяют виды потерь энергии в насосе на три составляющие, в результате чего полный КПД может быть представлен как произведение трех сомножителей:

                          η = η_о · η _г ·  η_м,

где   – объемный КПД (учитывает потери энергии из-за утечек жидкости в клапанах, уплотнениях и т.д.), при этом Q_д – действительная производительность насоса, Q_т  - теоретическая производительность насоса;  - гидравлический КПД (учитывает потери напора внутри насоса), причем H_д – действительный напор, H_т – теоретический напор; η_м – механический КПД (учитывает потери энергии от трения в узлах насоса – подшипниках, уплотнениях и т.д.).

Максимальное значение η достигает 90% (для новых насосов), но в процессе эксплуатации экономичность работы уменьшается.

 

           ГЛАВА 6.   Лопастные насосы

2.4. Устройство и принцип действия

Центробежных насосов

Из лопастных насосов наиболее широкое применение нашел центробежный насос (рис. 49), обладающий многими ценными качествами. Он используется практически во всех областях промышленности – водоснабжении, канализации, строительстве, транспортировании нефти по мощным трубопроводам, и особенно часто – в химической промышленности.

Передача энергии потоку жидкости от электродвигателя осуществляется при помощи рабочего колеса 2. При вращении рабочего колеса жидкость, заполняющая пространство между лопатками, также приходит во вращение. Под влиянием центробежных сил, развивающихся при этом, жидкость перемещается к периферии колеса. Одновременно увеличивается окружная скорость   (пропорциональная радиусу вращения). Далее жидкость выбрасывается в спиральный канал корпуса (улитку), в центре рабочего колеса при этом возникает разрежение.

                        

  Рис. 49. Принципиальная  схема                  

       центробежного насоса: 1. Корпус спиральной формы (улитка);        

2. Рабочее колесо с криволинейными лопатками;                    

3. Всасывающий трубопровод с приемным клапаном;

4. Питательный резервуар; 5. Нагнетательный трубопровод

 

 Под действием образовавшегося  перепада давлений  (между атмосферным,  действующим на  свободную поверхность жидкости

в питательном резервуаре 4, и разрежения в центре рабочего колеса)               жидкость поднимается   по всасывающему трубопроводу 3 и  заполняет рабочее колесо.       

     Рабочее колесо вращается непрерывно с постоянной частотой, поэтому жидкость непрерывно подсасывается в рабочее колесо и выбрасывается из него. Приращение энергии жидкости в рабочем колесе происходит, в основном, за счет увеличения окружной скорости (кинетической энергии). В дальнейшем кинетическая энергия, полученная жидкостью, частично преобразуется в потенциальную (энергию давления) в спиральном канале корпуса (улитке), поперечное сечение которого постепенно увеличивается к выходному патрубку. При этом скорость жидкости снижается, а давление растет (согласно уравнению Бернулли). Если скорость жидкости не снижать, то это приведет к большим потерям напора в нагнетательном трубопроводе 5 (вспомним, что потери напора по длине и в местных сопротивлениях при турбулентном движении пропорциональны квадрату скорости потока), и полученная жидкостью энергия в насосе будет растрачена на бесцельный нагрев трубопроводов.

Центробежные насосы перед пуском необходимо заполнять перекачиваемой жидкостью. Для того, чтобы жидкость не уходила в питательный резервуар при заполнении насоса и всасывающего трубопровода, на нижнем конце всасывающего трубопровода устанавливают приемный клапан, который пропускает жидкость только в одном направлении – к насосу. Если заполнение рабочего колеса жидкостью не произведено, атмосферный воздух, имеющий малую плотность по сравнению с капельной жидкостью, не может быть выброшен из рабочего колеса, в нем не возникает разрежения, а значит и перепада давлений, необходимого для процесса всасывания.