Основное уравнение центробежных машин законы пропорциональности

Перемещение жидкостей

Для перемещения жидкостей по горизонтальным трубопроводам и для их подъема применяют насосы.

Насосы – гидравлические машины, преобразующие механическую энергию в энергию движения жидкости.

Разность давлений в насосе и трубопроводе вызывает перемещение жидкости.

Перемещение жидкости может осуществляться также самотеком, который достигается соответствующей компоновкой оборудования по высоте.

Классификация насосов осуществляется по принципу их действия:

1) Лопастные (центробежные) – разность давлений создается центробежной силой, действующей на жидкость при вращении лопастных колес; движение жидкости перпендикулярно оси вращения колеса.

2) Объемные – разность давлений создается при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися:

Рекомендуемые файлы

3) Вихревые – разность давлений создается за счет энергии вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса;

4) Осевые – разность давлений создается за счет вращения гребного винта; жидкость движется вдоль оси вращения.

К насосам относятся также устройства, преобразующие в давление энергию пара, воды и сжатого газа:

· Газлифты – за счет разности плотностей жидкости и газожидкостной смеси, образующейся при вводе газа;

· Монтежю – перемещение жидкости происходит за счет давления воздуха, газа или пара на поверхность жидкости.

Основные параметры насосов

Производительность (подача) — объем жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор — это удельная энергия, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости; или высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости (не зависит от плотности или удельного веса жидкости)

Полезная мощность — мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии.

;

Мощность на валу — учитывает потери в самом насосе.

;

Коэффициент полезного действия — отражает потери мощности в самом насосе.

;

;

где: — объемный К.П.Д. (коэффициент подачи);

— отношение действительной производительности насоса к теоретической.

учитывает потери жидкости через сальники, зазоры, клапаны, запаздывание в закрывании и открывании клапанов, скопление воздуха в цилиндре.

— гидравлический К.П.Д. – отношение действительного напора к теоретическому (учитывает потери напора при движении жидкости через сам насос).

— механический К.П.Д. (учитывает потери мощности на механическое трение в насосе).

Номинальная мощность, потребляемая двигателем

;

— К.П.Д. передачи (учитывает механические потери в передаче).

— К.П.Д. двигателя (учитывает механические потери в двигателе).

Полный К.П.Д. насосной установки:

;

;

Установочная мощность двигателя:

;

где: — коэффициент запаса мощности (учитывает перегрузки в момент пуска в связи с преодолением инерции жидкости, находящейся в насосе). .

— давление в емкости 1 (расходная);

— давление в емкости 2 (напорная);

— давление на входе в насос;

— давление на выходе из насоса;

— высота всасывания;

— высота нагнетания;

— геометрическая высота подачи жидкости;

— расстояние по вертикали между уровнями манометра и вакуумметра.

Запишем уравнение Бернулли для сечений при всасывании:

;

Для сечений при нагнетании:

;

где: — скорости жидкости в емкостях 1 и 2;

— скорости жидкости во всасывающем и нагнетающем патрубках насоса.

Считаем, что и .

Тогда, напор, развиваемый насосом:

;

;

Это выражение для расчета полного напора насоса.

(патрубки одинаковых размеров);

;

— общее сопротивление трубопровода.

;

Полный напор насоса затрачивается на:

· Подъем жидкости на полную геометрическую высоту ;

· Преодоление разности давлений в напорной и приемной емкостях;

· Преодоление гидравлического сопротивления во всасывающем и нагнетающем трубопроводах;

1. При одинаковом давлении в приемной и нагнетающей емкостях :

;

2. Для горизонтального трубопровода :

;

3. Для горизонтального трубопровода при одинаковых давлениях:

;

Полный напор действующего насоса может быть определен по показаниям вакуумметра и манометра:

;

;

;

— давление столба жидкости между уровнями установки манометра и вакуумметра.

Следовательно, для расчета напора действующего насоса используется выражение:

;

Напор действующего насоса определяется суммой показаний манометра и вакуумметра (в метрах столба перекачиваемой жидкости) и расстояния по вертикали между точками установки этих приборов.

Всасывание жидкости происходит под действием разности давлений в приемной емкости и в насосе .

Из уравнения Бернулли:

;

Скорость и тогда:

;

Давление на входе в насос должно быть больше давления насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре всасывания , иначе жидкость в насосе начнет кипеть, что вызовет разрыв потока:

;

Если , то:

:

Высота всасывания зависит от величины атмосферного давления, температуры, плотности и скорости жидкости и гидравлического сопротивления всасывающего трубопровода.

При перекачивании из открытых резервуаров высота всасывания не может быть более высоты столба жидкости, соответствующего атмосферному давлению (20 м вод.ст. на уровне моря и 9 м. на высоте 1000 м.)

Для жидкостей, температура которых близка к температуре кипения, высота всасывания может оказаться равной нулю:

;

Следовательно, при увеличении температуры всасываемой жидкости высота всасывания насоса уменьшается.

Поэтому для горячих жидкостей насос устанавливают ниже уровня приемной емкости или создают в ней давление.

При учете потерь напора кроме того, необходимо учитывать инерционные потери (в поршневых насосах) – вследствие неравномерности подачи и кавитационную поправку (для ц/б насосов) – в справочных пособиях.

Кавитация – резкое парообразование жидкости на всасывании насоса с последующей быстрой конденсацией на выхлопе. Возникают гидравлические удары, что влечет разрушение и увеличение коррозии насоса.

Практически высота всасывания уменьшается за счет подсосов воздуха и выделения газов из жидкости.

При перекачивании воды практическая высота всасывания не превышает следующие значения:

Температура,

Высота всасывания, м

Центробежные насосы (ц/б) бывают одно- и многоступенчатыми. Всасывание и нагнетание происходит непрерывно и равномерно.

1 – всасывающий трубопровод; 2 – рабочее колесо; 3 – корпус; 4 – лопатки; 5 – нагнетательный трубопровод.

Жидкость из всасывающего трубопровода поступает вдоль оси рабочего колеса в корпус и, попадаяна лопатки, приобретает вращательное движение.

Центробежная сила отбрасывает жидкость в канал переменного сечения между корпусом и рабочим колесом, в котором скорость жидкости уменьшается до скорости в нагнетательном трубопроводе, а давление возрастает.

При этом кинетическая энергия преобразуется в энергию давления. На входе создается разряжение.

Перед пуском ц/б насос обязательно заливают жидкостью, так как иначе разряжение на входе недостаточно для подъема жидкости по всасывающему трубопроводу (из-за зазоров). На конце всасывающего трубопровода устанавливают обратный клапан.

Для создания значительных напоров (более 50-70 м.вод.ст.) применяют многоступенчатые насосы – несколько колес, расположенных последовательно на валу (не более 5). Жидкость поступает из колеса в колесо по обводному каналу.

;

Основное уравнение центробежных машин – уравнение Эйлера

Это уравнение определяет полный напор, развиваемый рабочим колесом при перекачке идеальной жидкости.

Допустим, что колесо неподвижно, а жидкость движется между лопатками с той же скоростью, что и во вращающемся колесе.

Скорость жидкости (на входе в колесо — ; на выходе из колеса — ; ) является геометрической суммой относительной , которые направлены вдоль лопаток и окружной , которые направлены по касательной к окружности вращения составляющей.

Составим баланс энергии для плоскости рабочего колеса :

;

При вращении колеса жидкость на выход приобретает дополнительную энергию , равную работе центробежной силы на пути :

;

Центробежная сила, действующая на частицу массы :

;

где: — вес частицы;

— текущий радиус вращения.

Работа на пути :

;

Поскольку окружная скорость , то:

;

Удельная работа, отнесенная к единице веса жидкости:

;

Уравнение Бернулли запишется следующим образом:

;

;

По уравнению Бернулли напор жидкости на входе в колесо:

;

;

Теоретический напор насоса есть разность напоров на входе и на выходе из него:

;

Из параллелограммов скоростей следует:

;

;

Основное уравнение ц/б машин всех типов:

;

Обычно жидкость из всасывающего трубопровода движется по колесу в радиальном направлении: (безударный ввод жидкости). Тогда:

;

Поскольку окружная скорость , то напор пропорционален квадрату числа оборотов и зависит также от формы лопаток.

Действительный напор меньше теоретического:

;

где: — гидравлический К.П.Д.

— коэффициент (0,6 – 0,8), учитывающий, что частицы в насосе не движутся по подобным траекториям.

Законы пропорциональности (при )

Производительность и напор ц/б насоса зависят от числа оборотов колеса.

Соответствующие уравнения называются законами пропорциональности: изменение числа оборотов насоса от до вызывает:

; ; ;

Эти зависимости соблюдаются при изменении n не более, чем в 2 раза и справедливы при турбулентном движении по горизонтальным трубопроводам, когда .

Характеристики центробежных насосов

Характеристики насосов – это графики зависимостей:

Эти зависимости получают опытным путём и содержатся в каталогах на насосы.

Преобразование уравнения напора:

Из графика следует, что наиболее благоприятный режим эксплуатации насоса – max (при данном значении n).

Пользуясь законами пропорциональности, можно пересчитать характеристику на другое число оборотов, однако это неточный метод (поскольку при изменении n изменяется КПД ().

Универсальная характеристика насоса

Получается при различных числах оборотов: . На график наносят линии одинакового КПД.

Линия p—p соответствует max КПД при данном числе оборотов.

Пользуясь универсальной характеристикой, можно установить пределы работы насоса, соответствующие max КПД и выбрать наиболее благоприятные режимы работы.

Работа насосов на сеть

При выборе насоса необходимо учитывать характеристику сети (трубопроводов, аппаратов).

Характеристики сети:

=> парабола

Точка A соответствует наибольшей производительности насоса при работе на данную сеть и называется рабочей точкой.

а) Для I сети насос даёт меньший напор, но большую производительность;

б) Для II сети насос даёт больший напор, но меньшую производительность.

Центробежный насос обладает свойством саморегулирования, т.е. изменять свою производительность и напор в зависимости от характеристики сети.

Для получения больших производительности (Q) надо:

2) Заменить насос;

3) Уменьшить потери напора в сети.

Конструктивные особенности центробежных насосов

Центробежные насосы могут перекачивать сильно загрязнённые жидкости – пульпы, шламы => шламовые насосы, так как в них отсутствуют точно пригнанные детали.

Если обычные центробежные насосы имеют число лопаток 9-12, то у шламовых 6-8.

Центробежные насосы перекачивают агрессивные жидкости, так как могут быть изготовлены из кислотоупорных материалов или покрыты резиной и другими материалами.

Уплотнение вращающихся частей насоса осуществляется сальником. Это наиболее уязвимое место в насосе.

1 – грундбукса; 2 – сальниковая набивка; 3 – шпильки

Мягкая сальниковая набивка (асбестовые шнуры, пропитанные маслом с тальком или графитом и др.) поджимается грундбуксой при помощи шпилек.

Для получения высоких напоров требуется большая окружная скорость вращения рабочего колеса, вызывающая большие напряжения в материале колеса. Чтобы получить напор более 50-70 м вод. ст. насосы изготавливают многоступенчатыми – несколько колёс, расположенных последовательно на валу (но не более 5). Жидкость поступает из колеса в колесо по обводному каналу.

Центробежные насосы отличаются от других саморегулированием => самостоятельно изменяют режим работы в зависимости от сопротивления сети.

Принудительное регулирование осуществляется:

1) Изменением числа оборотов рабочего колеса; — наиболее современный

2) Установкой задвижки (вызывает перерасход энергии)

Задвижка устанавливается на нагнетательной линии. Если установить на всасывающей, то насос будет работать под увеличивающимся вакуумом, который может вызвать подсос воздуха через сальник и образование газовых пузырей в жидкости. Это приводит к кавитации – вибрации, гидравлическим микроударам, разрушающим насос.

Особенность (недостаток) работы центробежного насоса – необходимость пред пуском заливать жидкостью насос и всасывающий трубопровод. Иначе разрежение на входе недостаточно для подъёма жидкости по всасывающему трубопроводу (вращающийся в рабочем колесе воздух создаёт ничтожно малое разрежение). На конце всасывающего трубопровода устанавливают обратный клапан.

Центробежный насос целесообразно устанавливать «под залив» ниже того бака, из которого должно перекачиваться жидкость.

I. Насос простого действия – всасывание и нагнетание жидкости происходит неравномерно: за 1 оборот кривошипа или 2 хода поршня.

Поршневой насос простого действия

1 – поршень; 2 – цилиндр; 3 – крышка цилиндра; 4 – всасывающий клапан; 5 – нагнетательный клапан; 6 – кривошипно-шатунный механизм; 7 – уплотнительные кольца

Насос двойного действия – слева от поршня происходит всасывание, справа – нагнетание. Эти насосы отличаются большей производительностью и более равномерной подачей.

Поршневой насос двойного действия

1 – поршень; 2 – цилиндр; 3 – крышка цилиндра; 4 – всасывающий клапан; 5 – нагнетательный клапан; 6 – кривошипно-шатунный механизм; 7 – уплотнительные кольца

II. По числу оборотов кривошипа (двойных ходов поршня) различают:

— Тихоходные насосы => 45-60 об/мин

— Нормальные насосы => 60-120 об/мин

— Быстроходные насосы => 120-180 об/мин

III. Различают поршневые и плунжерные насосы

Плунжерный насос двойного действия

1 – плунжер; 2 – цилиндры; 3,4 – всасывающие клапаны; 5,6 – нагнетательные клапаны.

Плунжерный насос – это металлический стакан – скалка, который не требует тщательной подгонки плунжера и цилиндра.

Существуют также триплекс-насосы, т.е. строенные. За 1 оборот коленчатого вала жидкость 3 раза всасывается и 3 раза нагнетается.

Производительность поршневых насосов

1. В насосах простого действия:

, где:

F – площадь сечения поршня объём

n – число оборотов кривошипно-шатунного механизма (число двойных ходов).

2. В насосах двойного действия:

Ход вправо: засасывается Fl; f – площадь поперечного сечения штока

Ход влево: засасывается (F-f)l;

За n оборотов или двойных ходов поршня теоретическая производительность насоса двойного действия:

;

Таким образом, производительность примерно вдвое больше, чем у насоса простого действия.

Действительная подача всегда меньше, чем теоретическая из-за:

1) Запаздывания в закрывании и открывании клапанов;

2) Неплотностей в клапанах и поршне;

3) Попадания воздуха в цилиндр – уменьшается всасываемый объём жидкости.

— объёмный КПД насоса

Производительность поршневого насоса практически на зависит от напора

Отклонение от прямой происходит из-за утечек через неплотности, которые возрастают при увеличении давления.

Конструктивные особенности поршневых насосов

Поршневые кольца – из мягкого чугуна, бронзы, кожаные манжеты;

Клапаны – тарельчатые, шаровые.

Возвратно-поступательное движение поршня вызывает большие инерционные усилия массы жидкости, даже при небольших числах оборотов (вследствие смены направления движения).

Для уменьшения инерционных сил и неравномерности подачи устанавливают буферы – воздушные колпаки.

а) на всасывающей линии

б) на нагнетательной линии

Верхняя часть колпака заполнена воздухом, который легко сжимается и расширяется. Объём поступающей жидкости меньше объёма воздуха.

Привод и регулирование подачи

Привод может быть: паровая машина (утилизация тепла) или электрический. Подача жидкости поршневым насосом – геометрически жёсткая, т.е. поршень должен вытолкнуть всю вытесняемую жидкость, иначе насос разорвётся. Регулирование осуществляется:

1) Изменением хода поршня:

а) отсечкой пара (раннее перекрытие);

б) изменением длины кривошипа;

2) Изменением числа оборотов:

б) число оборотов электродвигателя

Специальные типы поршневых и центробежных насосов

Специальные типы насосов используются для перекачки агрессивных и загрязненных жидкостей

1. Диафрагменные (мембранные)

Эти насосы отно­сятся в поршневым насосам простого действия и применяются для пере­качивания суспензий и химически агрессивных жидкостей. Цилиндр 1 и плунжер 2 насоса отделены от перекачиваемой, жидкости эластичной перегородкой 3 — диафрагмой (мембраной) из мягкой резины или спе­циальной стали, вследствие чего плунжер не соприкасается с перекачи­ваемой жидкостью и не подвергается воздействию химически активных сред или эрозии. При движении плунжера вверх диафрагма под действием разности давлений по обе ее стороны прогибается вправо, и жидкость всасывается в насос через шаровой клапан 4. При движении плунжера вниз диафрагма прогибается влево и жидкость через нагнетательный кла­пан 5 вытесняется в напорный трубопровод. Все части насоса, соприка­сающиеся с перекачиваемой жидкостью — корпус, клапанные коробки, шаровые клапаны, изготавливают из кислотостойких материалов или защищают кислотостойкими покрытиями.

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – добавочное колесо; 4 – пружина; 5 – втулка.

В насосах данного типа достигается устранение утечки перекачиваемой жидкости. На рабочем колесе укреплено добавочное колесо с радиальными лопатками, которое обеспечивает откачивание протекшей за него жидкости.

1 – рабочее колесо; 2- ротор электродвигателя; 3 – статор электродвигателя; 4 – экран; 5 – подшипники; 6 – корпус.

Эти насосы применяют для перекачивания химически агрессивных и токсичных жидкостей. Они надёжны в эксплуатации и находят всё более широкое применение в химической промышленности.

1 – рабочее колесо; 2 – вал; 3 – всасывающий патрубок; 4 – напорные трубы; 5 – подшипник.

Они являются разновидностью бессальниковых насосов. Рабочее колесо погружено в перекачиваемую жидкость. Привод насоса размещён выше уровня жидкости. Нагнетание происходит по напорной трубе.

Насосы других типов

1. Осевые (пропеллерные) насосы

Эти насосы применяют для перекачивания больших количеств жидкостей при небольших напорах. Пропеллерные насосы используют главным образом для создания циркуляции жидкостей в различных аппаратах, например при выпаривании.

2. Вихревые насосы

А – входное окно; В – уплотняющий участок; 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – кольцевой канал; 4 – нагнетательный канал.

Жидкость поступает через входное окно к основаниям лопастей, отбрасывается центробежной силой в кольцевой канал, где приобретает вихревое движение. При перемещении по каналу к выходному патрубку жидкость неоднократно попадает между лопастями, где ей дополнительно сообщается механическая энергия.

3. Шестерёнчатые насосы

1 – корпус; 2 – шестерни.

Одна из шестерён (ведущая) имеет привод от электродвигателя. Когда зубья выходят из зацепления, образуется разрежение и происходит всасывание. Жидкость перемещается вдоль стенки в направлении вращения. В области, где зубья вновь входят в зацепление, жидкость вытесняется и поступает в нагнетательный трубопровод.

4. Винтовые насосы (объёмные)

1 – ведущий винт; 2 – ведомый винт; 3 – обойма; 4 – корпус.

Жидкость за 1 оборот перемещается на величину шага винта. Ведомый винт ( с другой нарезкой) играет роль уплотнителя.

5. Пластинчатые ротационные насосы

Пластинчатый ротационный насос

1 – ротор; 2 – корпус; 3 – пластины; 4 – рабочее пространство; 5 – всасывающий патрубок; 6 – нагнетательный патрубок.

В роторе имеются прорези, в которые вставляются прямоугольные пластины. При вращении они прижимаются к поверхности цилиндра, разделяя объём на камеры. Благодаря эксцентриситету сначала происходит всасывание, п затем нагнетание.

6. Струйные насосы

I – рабочая жидкость; II – перекачиваемая жидкость; III – смесь; 1 – корпус насоса; 2 – диффузор

Эти насосы используют для создания напора энергию рабочей жидкости. Происходит всасывание, так как в узкой части скорость велика, а в диффузоре меньше (увеличивается потенциальная энергия давления – создаётся напор). Кроме того, подсос происходит за счёт трения струи.

Струйные насосы используют, когда можно смешивать жидкости. , т.к. велики потери энергии на завихрение жидкостей.

7. Эрлифт (газлифт) – воздушные подъёмники.

1 – труба для подачи сжатого воздуха; 2 – смеситель; 3 – подъёмная труба; 4 – отбойник; 5 –сборник.

Имеют низкий КПД, но не требуются уплотнения.

1 – корпус; 2-6 – краны; 7 – труба для передавливания

Периодический аппарат, используется для перекачки агрессивных, радиоактивных, загрязнённых жидкостей. КПД 10-20%.

Сравнение различных типов насосов

Выбор производится по характеристике сети:

а) Насоса – рабочая точка – производительность, напор, число оборотов

б) Двигателя – по установочной мощности и числу оборотов.

1. Наибольшее распространение получили центробежные насосы.

1) Высокая производительность и равномерная подача;

2) Компактность и быстроходность (непосредственное присоединение к электродвигателю);

3) Простота устройства – применение химически стойких материалов;

4) Возможность перекачки загрязнённых и агрессивных жидкостей;

5) Возможность установки на лёгких фундаментах.

1) Невозможность перекачки вязких жидкостей;

2) Относительно низкие напоры;

3) Уменьшение производительности и КПД при увеличении сопротивления сети;

4) Малая величина КПД у насосов малой и средней производительности (0,5-0,8). Т.к. высокие затраты на завихрение жидкости в самом насосе.

Применение: при высоких производительностях и для загрязнённых, агрессивных жидкостей.

2. Применение поршневых насосов:

Они используются при небольших подачах и высоких давления (50-100 атм.), а также при дозировании жидкостей и для перекачивания высоковязких огне- и взрывоопасных жидкостей.

1) Высокие напоры;

1) Тихоходность и громоздкость (т.к. большие инерционные силы => мощный фундамент);

2) Много точно пригнанных движущихся частей, которые изнашиваются загрязнёнными и агрессивными жидкостями.

3. Пропеллерные насосы – большие подачи (до 1500 м 3 /мин) при небольших напорах (10-15 мин).

г) Пригодность для кристаллизующихся и загрязнённых жидкостей.

4. Винтовые насосы – используются для высоковязких жидкостей (300 м 3 /час, 150 атм).

5. Пластинчатые насосы используются для чистых незагрязнённых жидкостей при умеренных производительностях и напорах.

6. Шестерёнчатые насосы используются для вязких незагрязнённых жидкостей при небольших подачах (5-6 м 3 /мин) и высоких давлениях (100-150 атм).

б) Отсутствие клапанов;

в) Пригодность для вязких жидкостей.

а) Большой износ;

б) Обратный ток жидкости при больших давлениях.

7. Вихревые насосы – используются для чистых маловязких жидкостей при небольших подачах (до 40 м 3 /мин) и невысоких напорах (до 250 м).

а) Простота конструкции;

в) Высокие напоры (по сравнению с центробежными насосами).

а) Низкий КПД (20-50%).

8. Струйные насосы, газлифты, монтежю

а) Агрессивные среды;

б) Отсутствие движущихся частей.

б) Смешение рабочей и перекачиваемой жидкости.

Способы регулировки центробежного насоса.

Перемещение жидкостей и газов.

Транспортировка жидкостей и газов является одной из важнейших операций в химической технологии. Перемещение жидкости осуществляется по трубам.

Как рассчитать диаметр трубопровода.

Расчет геометрических размеров трубопровода основывается на уравнении расхода.

— если движение осуществляется самотеком: 0,5 – 1,5 м/с.

— если движение осуществляется под действием насоса: 0,5 – 3 м/с.

2. для газов: 8-15 м/с.

3. для паров: 20-50 м/с.

Насосы.

Насос служит для перемещения жидкости по трубопроводам, аппаратам, а также для подъема жидкости на нужную высоту.

Сверху вниз жидкости могут перемещаться самотеком, наоборот только насосом.

Насос – гидравлическая машина, служащая для преобразования механической энергии движения в энергию перемещения жидкости.

1. Производительность – единица объема жидкости в единицу времени передаваемое насосом.

2. Напор – удельная энергия сообщаемая насосом единице массы перекачиваемой жидкости.

Величина его определяется из уравнения Бернулли и складывается из напор затраченного на создание скоростного напора, преодоление разности давлений в приемном и заборном резервуаре и на преодоление сил трения и потерянного напора, т.е. высоты подъема жидкости.

3. Полезная мощность – мощность, затраченная насосом на сообщение жидкости энергии давления. Она рассчитывается:

На практике: — действительная мощность насоса ( — кпд насоса).

Действительная мощность насоса больше теоретической вследствие механических потерь ( трение в сальниках, трение рабочего колеса насоса и т.п.).

Объемные потери — это утечка жидкости через сальники.

Гидравлические потери – потери энергии на преодоление гидравлического сопротивления подводящего и отводящего трубопроводов.

Схема насосной установки.

— давление в приемном резервуаре;

— давление в баке откуда качают жидкость;

— высота всасывания насоса;

— геометрический напор;

— высота нагнетания насоса;

— давление всасывания.

Рассмотрим высоту всасывания насоса:

Если резервуар находится под атмосферным давлением, то в формуле заменяем на .

= , всасывание осуществляется только тогда , когда > ( — давление насыщенных паров).

— теоретически возможная глубина с которой насос может поднять воду, в реальности она составляет 5-6 м.

Высота всасывания насоса уменьшается со снижением барометрического давления и с увеличением давления насыщенных паров.

Высота всасывания насоса уменьшается при увеличении скорости жидкости во всасывающей трубе при соответствующем возрастании величины потерь на всасывающем отрезке.

Уравнение (1) является общим для всех насосов.

По способу преобразования механической энергии в энергию движения жидкости насосы делятся на 2 группы.

1. Динамические. Среды перемещаются под воздействием сил на незамкнутый объем жидкости, т.е. этот объем постоянно сообщается с входом и выходом насоса.

2. Объемные. Жидкости перемещаются в результате периодического изменения занемаемого его объема камеры, которая попеременно сообщается с входом и выходом из насоса.

2-рабочее колесо с загнутыми назад лопатками;

3-вал, на котором вращается рабочее колесо;

Рабочее колесо с укрепленными на нем лопатками вращается с огромной скоростью, при этом жидкость из всасывающего патрубка поступает по оси насоса и попадает на лопатки, приобретая вращательное движение. Под действием центробежной силы давление жидкости увеличивается, и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус и далее на нагнетающий патрубок. При этом на всасывающем патрубке создается пониженное давление.

Представленный рисунок это рисунок одноступенчатого центробежного насоса. Если на оси расположить несколько рабочих колес то такой насос называется многоступенчатым центробежным насосом.

Основное уравнение центробежного насоса (центробежных машин).

Частицы жидкости в каналах рабочего колеса совершают сложное движение. Они перемещаются вдоль лопаток и одновременно вращаются вместе с колесом.

Соответственно различают окружную скорость вращения частицы, которая зависит от диаметра рабочего колеса и числа оборотов.

-диаметр рабочего колеса;

— частота вращения.

И относительную скорость перемещения частиц по отношению к лопаткам.

А – начальный момент времени;

В – конечный момент времени.

Из уравнения Бернулли:

Вход:

Выход:

Теоретический напор создаваемый насосами:

С учетом разложения сил:

Причем что жидкость движется через колесо с большим числом лопаток, т.е. все частицы движутся по подобным траекториям.

— основное уравнение центробежного насоса Эйлера.

Стараются подавать жидкость на лопатки перпендикулярно :

С изменением числа оборотов колеса изменяется его производительность и напор. Эти изменения описываются законами пропорциональности.

— первый закон

— второй закон

Следствием закона является:

Характеристики сети и центробежного насоса.

При испытании центробежных насосов, изменение степени закрытия задвижки на нагнетающей линии измеряют производительность, напор, мощность и выносят все эти графики на один.

График характеристики центробежного насоса.

В зависимости от объемного расхода напор, создаваемый насосом имеет вид кривой. По графику видно что при увеличении расхода напор падает, мощность при увеличении объемного расхода при перекачке жидкости возрастает. КПД насоса имеет точку максимума.

При выборе насоса и числа оборотов двигателя необходимо кроме собственно характеристики насоса учитывать его характеристику сети, т.е. трубопровода и присоединенных к нему аппаратов.

Выразим сопротивление сети через объемный расход:

— для круглого трубопровода.

График характеристики сети.

Выбор насоса.

Точка (1) соответствует — наибольшей производительности, которую может дать данный насос, работающий на данную сеть.

При выборе насоса эта точка должна обеспечивать необходимый объемный расход.

Способы регулировки центробежного насоса.

1. Дросселирование (открыть или закрыть задвижку на напорном трубопроводе).

2. Изменение числа оборотов двигателя.

3. Создание перепускной линии (байпас).

Последовательное включение насосов.

При последовательном включении насосов суммируются напоры, создаваемые ими.

Параллельное включение насосов.

При параллельном включении насосов складываются расходы.

Объемные насосы.

По принципу действия различают:

Насос простого действия.

При движении поршня вправо в корпусе создается разряжение в результате чего нагнетающий клапан закрывается, а всасывающий открывается, жидкость засасывается в этот объем, при последовательном движении поршня влево всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетающий клапан, происходит выход жидкости, т.е. только один ход поршня обеспечивает производительность насоса.

Насос работает через пол оборота.

— выброс жидкости за одну минуту.

-длина хода поршня.

— площадь поршня.

Поршневой насос двойного действия.

Оба хода поршня как вправо так и влево выдают каждый свою порцию жидкости.

; — площадь поперечного сечения штока.

Характеристика поршневого насоса.

В реальных условиях объемный расход несколько снижается вследствие:

— Утечки жидкости через не плотности (сальники и клапана).

— За счет попадания воздуха во внутрь насоса через сальники.

Реальная производительность поршневого насоса ниже теоретической, КПД составляет 0,9..0,95.

Мощность поршневого насоса:

Высота всасывания рассчитывается аналогично центробежному насосу.

Перемещение газов.

В отличии от жидкостей газы имеют свойство сжиматься. Машины для перемещения газов называются компрессорами.

По величине степени сжатия (отношение конечного давления к начальному) делят на:

1. Вентиляторы служат для перемещения газов в больших количествах, но с низкими скоростями.

2. Газодувки используются для перемещения газов с относительно высокими скоростями газовой сети. Напор у них высокий.

3. Компрессора используются для создания высоких скоростей газов, а следовательно и давлений.

4. Вакуум-насос. При его использовании идет речь об отсасывании газов. По принципу действия все эти машины делятся на:

— Ротационные и т.д.

Диаграмма компрессора поршневого насоса.

При движении поршня влево в правой камере создается разряжение, при этом клапан 1 открывается другие закрываются вследствие чего открывается всасывающий клапан и где при постоянном давлении входа заполняется правый объем поршня. При обратном движении поршня газ в левой камере сжимается до давления , как только давление будет достаточное открывается нагнетающий клапан, и газ при этом давлении выбрасывается из полости.

Чисто конструктивно в полости остается «вредное пространство» отсюда следует что какая-то часть остается следовательно при обратном движении поршня сбрасывается давление.

В ходе сжатия газа имеет место тепловой эффект, следовательно компрессоры могут работать либо в адиабатическом, либо в изотермическом режиме, отсюда следует что компрессор необходимо охлаждать, но это оправдано снижением потребления мощности.

Теоретические основы работы центробежных насосов

Область применения и особенности работы динамических насосов.

Классификация динамических насосов.

Схема устройства и принцип действия центробежного насоса.

Основное уравнение центробежного насоса.

Зависимости основных параметров работы насоса.

Кавитация и методы борьбы с ней.

Рабочая характеристика и режим работы центробежного насоса.

Работа центробежных насосов в один трубопровод.

Осевое давление в центробежном насосе.

Динамические насосы широко применяются в самых различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жид­кости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортирова­нием нефти и воды в системах поддержания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих пред­приятий и др. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости. По сравнению с другими видами динамические насосы отлича­ются простотой конструкции, высокой степенью унификации узлов насосов одного типа, небольшими габаритными размерами, низкой стоимостью. Преимущество динамичных насосов заключается также в возможности непосредственного соединения валов насосов с вала­ми электродвигателей, быстроходных турбин и регулирования пода­чи насосов в широких пределах.

К динамическим относят насосы, в которых жидкость в камере движется под силовым воздействием и имеет постоянное сообщение с входным и выходным патрубками. Это силовое воздействие осуществляется с помощью рабочего колеса, сообщающего жидкости кинетическую энергию, трансформируемую в энергию давления. Динамическими являются насосы лопастные и насосы трения.

Лопастными называют насосы, в которых передача энергии осуществляется с помощью вращающегося лопастного колеса (которое служит их рабочим органом), путем динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью. Лопастные насосы, в свою очередь, делятся на центробежные, осевые и диагональные.

Центробежными называют лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо от центра к периферии, осевыми — лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо в направлении его оси. Простота конструкции, малые габариты и масса при тех же технических параметрах по сравнению с поршневыми насосами, легкость и удобство обслуживания способствует большому распространению центробежных насосов на нефтегазодобывающих промыслах. Существенным недостатком, ограничивающим область их использования, является большая чувствительность к вязкости жидкости.

Насосы трения представляют собой группу динамических насосов, в которых передача энергии жидкости осуществляется силами трения. Сюда относят вихревые, шнековые, струйные насосы и др.

Cоздание давления в центробежном насосе происходит за счет кинетической энергии, приобретаемой жидкостью в каналах рабочего колеса при вращении ротора с определенной частотой, и превращения полученной кинетической энергии в энергию давления в направляющем аппарате корпуса.

Основным рабочим органом насоса является центробежное колесо 6, которое образовано задним 3 и передним 5 дисками, между которыми находятся рабочие лопатки колеса 2.

Рисунок 1.18 Схема одноступен-

чатого центробежного насоса

В данном насосе эти лопатки на виде справа (в плане) имеют изгиб, противоположный направлению вращения (загнуты назад). Такой изгиб лопаток увеличивает КПД насоса и распространён в насосах средней и большой производительности. Для малых насосов и в некоторых других случаях возможно применение радиальных лопаток. Колесо насажено на приводной вал, который подходит к колесу через отверстие в корпусе. Отверстие имеет уплотнение для предотвращения утечек. Жидкость поступает в колесо через всасывающий патрубок 1, а выходит из него через щель между двумя дисками на наружном диаметре колеса. Выбрасываемая из диска жидкость собирается спиралевидным каналом 4, охватывающим колесо по периметру. Из канала жидкость поступает в нагнетательный патрубок 7, откуда направляется к потребителю.

Напор теоретически определяется частотой вращения и диаметром рабочего колеса (рис. 1.19).

Рисунок 1.19 Параметры рабочего колеса центробежного насоса

При движении внутри канала рабочего колеса частица жидкости имеет по отношению к колесу относительную скорость ω, которая на­правлена касательно к лопатке в точке ее приложения. Но благодаря вращению колеса при числе оборотов п частица жидкости приобрета­ет и окружную скорость, направленную касательно к окружности ра­диуса r, определяемую как произведение угловой скорости на радиус r — расстояние рассматриваемой частицы от центра вращения, т. е.:

u = ω·r = (1.17)

Следовательно, частица жидкости, покидая рабочее колесо, будет иметь окружную скорость по касательной к наружному диаметру ко­леса в точке выхода и относительную скорость, направленную каса­тельно к выходной кромке лопатки. В результате геометрического сложения этих скоростей (u и w) частица жидкости будет иметь абсо­лютную скорость с по их равнодействующей (по диагонали парал­лелограмма, построенного на направлениях скоростей u и w), в на­правлении которой элементарные струйки жидкости будут выходить из рабочего колеса (рис. 1.20).

Рисунок 1.20 Движение жидкости в каналах рабочего колеса

Для скоростей входа и выхода из колеса обозначения одинаковы, только входным скоростям придается индекс 1, а выходным — индекс 2. Тогда будем иметь:

1) при входе на лопатки

— w₁ – относительную скорость,

— с₁ – абсолютную скорость,

— u₁ – окружную скорость;

2) при выходе с лопаток

— w₂ — относительную скорость,

— с₂ — абсолютную скорость,

— u₂ — окружную скорость.

Основное уравнение Эйлера для определения теорети­ческого напора колеса турбомашины, написанное в самом общем виде и справедливое для всех лопастных машин, т.е. водяных паровых и газовых турбин, центробежных насосов и вентиляторов, а также тур­бокомпрессоров:

H_т = (1.18)

В результате гидравлических сопротивлений про­теканию жидкости через рабочее колесо, на преодоление которых зат­рачивается часть энергии, действительный напор, создаваемый насо­сом, меньше теоретического. Введя в уравнение (1.18) гидравличес­кий коэффициент полезного действия , учитывающий уменьшение теоретического напора, получим значение действительного напора:

H_д = · (1.19)

В центробежных насосах с осевым входом в рабочее колесо α₁=90°, а второй член правой части равенства (1.19) превратится в ноль и уравнение Эйлера примет следующий вид:

H_д = (1.20)

В то же время на напор влияет конструкция рабочего колеса, в частности ширина каналов между лопатками, что приводит к уменьшению действительного напора по сравнению с теоретическим (на 15-20%), вследствие неравномерности распределения скоростей в каналах рабочего колеса. Так, при вращении колеса жидкость, заполняющая его каналы, вращается в сторону, обратную вращению колеса. Это явление можно представить из рассмотрения движения жидко­сти в замкнутом объеме между лопатками, т. е. при закрытых внутреннем и внешнем выходных кольцевых сечениях канала. На рис. 1.21 (канал I)показано струйное течение, соответствую­щее бесконечно большому числу элементарно тонких лопаток. Если жидкость не имеет вязкости, то она при вращении замкнутого сосуда вокруг какой-либо оси, жестко скрепленной с ним, будет вращаться относительно стенок этого сосуда в обратную сторону с той же угло­вой скоростью, с какой вращается сосуд вокруг оси.

Это явление на­зывают относительным вихрем, и оно будет тем слабее проявляться, чем вязче жидкость и уже каналы. Этот вихрь, складываясь с током жидкости от оси колеса к периферии, вызывает неравномерное рас­пределение в каналах колеса (см. рис 1.21, канал II).

Кроме того, лопатки вращающегося колеса при передаче механи­ческой энергии жидкости, заполняющей его каналы, оказывают на нее давление, которое передается поверхностью лопатки, обращен­ной в сторону вращения колеса (выпуклой стороной), в результате чего давление на выпуклой стороне больше, чем на противополож­ной (вогнутой) стороне той же лопатки.

Поэтому для практического использования выражение (1.20) можно преобразовать и представить в следующем виде:

H_д = K· (1.21)

где D₂ — внешний диаметр рабочего колеса в м;

n — частота вращения вала насоса в об/мин.

К — коэффициент, зависящий от углов а₂, β₂ и коэффициен­та k, учитывающего конечное число лопаток.

Теоретическую подачу центробежного насоса мож­но представить формулой:

Q_т = (1.22)

где λ — коэффициент, учитывающий площади, занимаемые концами лопаток (находится в пределах 0,92. ..0,95);

ψ — коэффициент, зависящий от изменения углов α₂ и β₂ (ψ= 0,09. 0,13);

₂ — ширина колеса на внешнем диаметре.

Действительная подача Q_д несколько меньше Q_т:

где η₀ — коэффициент утечки или объемный КПД, учитывающий щелевые потери жидкости через зазор между колесом и корпусом.

Мощность, потребляемая лопастным насосом, включает потери мощности в насосе и зависит, в частности от КПД насоса η:

N_пр = (1.24)

Потери мощности в лопастном насосе слагаются из механических потерь, потерь на дисковое трение, объемных и гидравлических потерь.

Таким образом, КПД лопастного насоса равен произведению че­тырех КПД, соответствующих указанным потерям:

(1.25)

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 = 0,85. 0,95. Максимальное значение КПД достигает 0,89 у наиболее мощных нефтяных центробежных магистральных насосов.

Зачастую приходится испытывать насос при числе оборотов, от­личном от нормального. Поэтому необходимо знать, как изменится подача, напор и мощность при изменении числа оборотов. Из рас­смотрения формул (1.21, 1.22 и 1.24) видно, что если изменить число оборотов n вала насоса, которым соответствовали напор , подача Q и мощность N, то будут получены новые напор Н’_Д, подача Q’ и мощ­ность N’ пропорциональные n₁.

(1.26)

т.е. напор, создаваемый насосом, пропорционален квадрату числа оборотов,

= f(n 2 );

(1.27)

т.е. подача насоса пропорциональна числу оборотов,

(1.28)

т.е. при условии = const, гидравлическая мощность пропорцио­нальна кубу числа оборотов,

Полученные зависимости на­зывают законом пропорциональности или подобия и ими широко пользуются для определения параметров насоса при изменении чис­ла оборотов.

Неполадки в центробежных насосах возникают в результате не­соблюдения условий входа жидкости в насос. Если в отдельных областях насоса давление понизится до давле­ния насыщенных паров, то в этих областях начнется вскипание жид­кости с образованием в канале воздушных карманов, нарушающих плавность потока. Эти карманы заполняются парами. Пузырьки паров увлекаются движущимся потоком и, попадая в сфе­ру более высокого давления, конденсируются. Процесс конденсации происходит очень интенсивно. Частицы жидкости, стремясь запол­нить область конденсирующегося пузырька, движутся к его центру с очень большими скоростями. При завершении процесса конденса­ции частицы жидкости внезапно останавливаются, в результате чего кинетическая энергия этих частиц переходит в энергию давления, при­чем местное повышение давления достигает значительной величины (десятков мегапаскалей).

Описанный процесс сопровождается местными гидравлически­ми ударами, повторяющимися десятки тысяч раз в секунду. Это яв­ление называется кавитацией, которая может возникнуть как в ста­ционарной, так и в движущейся части насоса.

Кавитация сопровождается сильным шумом, треском, вибрацией насоса, вызывает разрушение металла, понижает напор, производи­тельность и КПД насоса. Кроме механического разрушения металла, кавитация вызывает его коррозию. Особенно быстро разрушается чугун. Разрушаются и более стойкие металлы — бронза, нержавеющая сталь. Поэтому в работе насоса нельзя допускать кавитацию, а высота всасывания дол­жна быть такой, при которой возникновение кавитации невозможно.

При эксплуатации центробежных насосов кавитация может воз­никнуть при понижении уровня жидкости во всасывающем резерву­аре ниже расчетного, повышении температуры перекачиваемой жид­кости, неправильной установке и неправильном монтаже насоса. С целью уменьшения потерь во всасывающем трубопроводе умень­шают, по возможности, его длину, делают его более прямым, устанавли­вают минимальное количество арматуры, избегают воздушных мешков.

Центробежные насосы имеют, по сравнению с поршневым (плунжерным), мягкую характеристику, т.е. подача зависит от напора в линии. Эта зависимость отражена в рабочей характеристике насоса.

Рабочая характеристика насоса это графическая зависимость напора H, потребляемой мощности N, и КПД от подачи Q насоса при неизменной частоте вращения вала (рис. 1.22). Режим работы насоса с наибольшим КПД называют оптималь­ным (Q_опт). Область в пределах изменения подачи при небольшом снижении КПД (Q₁, Q₂) называют рабочей зоной. Насос рекомендуется при­менять в пределах этих параметров. Напор насоса обычно наи­больший при нулевой подаче на режиме, который называет­ся режимом закрытой задвиж­ки. У некоторых насосов наибольший напор не совпадает с нулевой подачей. Здесь, в области малых подач, работа насоса будет неустой­чивой, так как напор не опре­деляет однозначно количе­ство подаваемой жидкости (при одной и той же величине напора может быть подача большая и меньшая). Нулевому напору насоса всегда соответствуют нулевой КПД и наибольшая подача насоса, так называемая работа насоса на излив, т. е. без преодоления полезных сопротивлений. Мощность, потреб­ляемая насосом при нулевой подаче или нулевом напоре, не равна нулю, так как при этих режимах имеются потери на дисковое трение, рециркуляцию жидкости у входа и выхода из колеса, механические и объемные потери (утечка). Запуск центробежного насоса производится в режиме закрытой задвижки, так как при этом обеспечивается наименьшая мощность потребляемая на­сосом, а следовательно и минимальный пусковой ток на обмотке элек­тродвигателя.

Построив характеристики насоса при нескольких значениях вра­щения вала и соединив точки равного КПД, получим универсальную характеристику насоса при изменении частоты вращения его вала (рис. 1.23). Если при построении универсальной кривой принимались внутренние КПД насоса, то кривые равных КПД представляют со­бой параболы. При общем КПД насоса (с учетом механических по­терь в сальниках и подшипниках) эти кривые искажаются и не соот­ветствуют форме параболы. Универсальная характеристика позволяет по одному графику оп­ределить параметры насоса при изменении частоты вращения его вала.

Чтобы определить рабочий режим насоса при его работе на определённый трубопровод необходимо построить рабочую характеристику сети. Рабочая характеристика сети – это график, отражающий зависимость напора в сети от подачи в сети. Этот график строится по математической формуле вида:

H = H_ст + kQ 2 , (1.29)

где H_ст – статический напор;

kQ 2 — удельная энергия, которая позволяет жидкости перемещаться по сети за счёт преодоления гидравлических сопротивлений.

Статический напор выражает удельную энергию, за счёт которой жидкость поддерживается в сети, но не перемещается по ней. Второе слагаемой выражает удельную энергию, которая позволила бы жидкости перемещаться по сети за счёт преодоления гидравлических сопротивлений. С помощью рабочей характеристики сети можно выбрать конкретную конструкцию насоса или спрогнозировать рабочие параметры насоса. Точка пересечения графиков характеристик сети и насоса называется рабочей точкой, её координаты соответствуют рабочей подаче и рабочему напору насоса (рис. 1.24).

Рисунок 1.24 Определение рабочих параметров насоса

Широко используется совместная работа центробежных насосов в одну линию. Для этого насосы могут быть соединены параллельно — для увеличения подачи, или последовательно — для увеличения напора. Последний метод широко используется при создании многоступенчатых центробежных насосов, развивающих высокое давление.

Последовательная работа на­сосов применяется при необхо­димости увеличить напор жид­кости, подаваемой в нагнетатель­ный трубопровод. При этом пер­вый насос (рис. 1.25, а) подает жидкость на прием второго насо­са. Второй насос нагнетает ее в трубопровод. Таким образом, через оба насоса проходит одинаковое количество жидкости, которая подается в нагнетательный трубопровод с напо­ром, равным сумме напоров этих насосов (рис. 1.25, б). При последовательной работе насосов подача первого насоса дол­жна быть равной подаче второго или несколько большей (в пределах рабочей области второго насоса), а напор в начале нагнетательного трубопровода должен быть допустимым для второго насоса по усло­вию сохранения его прочности.

Рисунок 1.25 Последовательное соединение насосов

Наиболее часто насосы работают параллельно (насосные станции водоподъема, перекачки нефти, нагнетание воды в пласт). Такие на­сосы обычно устанавливают в одной насосной. Они могут иметь раз­ные характеристики. Рассмотрим упрощенный случай работы двух насосов, близкий к практическим задачам, когда можно пренебречь сопротивлением всасывающей части системы и напорных трубопро­водов до узловой точки. При параллельной работе насосов подача их складывается, а на­поры равны. Для получения суммарной их характеристики необходимо сложить абсциссы характе­ристик обоих насосов при рав­ных ординатах (напорах) (рис. 1.26).

Рисунок 1.26 Параллельное соединение насосов

При параллельной работе двух насо­сов возможен режим их работы, при котором напор одного из них превысит напор другого в его режиме нулевой подачи. Тогда один насос будет нагнетать жидкость через другой в сто­рону его приема. Такая работа возможна, например, при возрастании давления в нагнетательном трубопроводе и в случае запуска одно­го из насосов при открытой задвижке на его выкиде и при работающем втором насосе. Поэтому необходимо для параллельной работы подбирать насосы так, чтобы рабочий напор не превышал напора при нулевой подаче од­ного из насосов. Рекомендуется подбирать насосы для параллельной работы с возможно близкими напорами при нулевой подаче. Для пре­дотвращения перекачки жидкости одним насосом через другие необ­ходимо у выкидов насосов устанавливать обратные клапаны.

Во время экс­плуатации насоса на рабочее колесо действует осевая сила — результат воздействия потока жидкости на внутреннюю и наружную поверхности этого колеса. Осевая сила может быть значительной и в аварийной ситуации вызывать смещение рабочего колеса, нагрев подшипников, а при смещении ротора — соприкосновение колеса с неподвижными частя­ми корпуса, в результате чего происходят истирание стенок рабочего колеса и поломка насоса.

Для уравновешивания осевой силы в одноступенчатых насосах применяют:

— рабочие колеса с двусторонним входом;

— взаимно противоположное расположение рабочих колес;

— отверстия в рабочем колесе и уплотнение на нем со сторо­ны нагнетания;

— разгрузочную камеру, сообщающуюся с областью всасывания с помощью трубки или через отверстия в заднем диске; недостаток камеры — снижение к. п. д. насоса на 4 — 6%;

— радиальные ребра, уменьшающие воздействие осевой силы за счет снижения давления жидкости на заднем диске;

Для уравновешивания осевого усилия в многоступенчатых насо­сах используют:

— рабочие колеса при соответствующей системе подвода жидкости от колеса к колесу;

— рабочие колеса с дисками различного диаметра (увеличивают диаметр переднего дис­ка или уменьшают диаметр заднего диска);

— автоматическую гидравлическую пяту (рис. 1.27), установлен­ную за последней ступенью насоса.

Рисунок 1.27 Схема узла гидропяты:

1- камера с давлением нагнетания; 2 – разгрузочная камера; 3 – диск гидропяты

Вопросы для самоконтроля:

1. Область применения динамических насосов.

2. В чем особенность работы динамических насосов?

3. На какие типы можно разделить динамические насосы?

4. Какие насосы относят к насосам трения?

5. В чем преимущества центробежных насосов?

6. Как осуществляется создание напора в насосе?

7. Как влияет на напор количество лопаток в рабочем колесе?

8. Из каких элементов состоит рабочее колесо?

9. Что такое треугольник скоростей?

10. Сущность явления под названием «относительный вихрь».

11. От чего зависит подача центробежных насосов?

12. В каких координатах строится рабочая характеристика насоса?

13. Как определяется рабочая зона насоса?

14. Каким образом устраняется явление кавитации?

15. Почему насос запускают при закрытой задвижке на выкиде?

16. Для чего применяют параллельное и последовательное соединение насосов?

17. Причины возникновения осевого давления и способы его уравновешивания.

Дата добавления: 2015-09-07 ; просмотров: 9204 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ