Центробежные насосы

Раздел 1. Гидромеханические процессы

Перемещение жидкостей. Насосы

Перемещение жидкостей осуществляется по трубопроводам, при этом движущая сила определяется разностью давлений в начальном и конечном пунктах трубопровода. С высшего уровня к низшему жидкость перемещается самотеком: разность уровней жидкости должна быть достаточной для достижения заданной скорости и преодоления всех сопротивлений.

В тех случаях, когда жидкость необходимо перемещать с низшего уровня на высший или по горизонтали, применяют насосы - гидравлические машины, которые сообщают жидкости энергию и повышают давление.

В зависимости от принципа действия насоса увеличение энергии и давления жидкости может быть осуществлено:

- в объемных насосах - путем вытеснения жидкости из замкнутого пространства насоса телами, движущимися возвратно-поступательно или вращающимися;

- в лопастных или центробежных насосах - центробежной силой, возникающей в жидкости при вращении лопастных колес;

- в вихревых насосах - интенсивным образованием и разрушением вихрей, возникающих при вращении рабочих колес;

- в струйчатых насосах - движущейся струей воздуха, пара или воды;

- в газлифтах - образованием пены при подаче воздуха или газа в жидкость;

- в монтежю и сифонах - давлением воздуха, газа или пара на жидкость.

Центробежные насосы

Центробежные насосы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

На рисунках 1.1 и 1.2 показан одноступенчатый насос. Центробежный насос имеет рабочее колесо 1 с загнутыми назад лопатками, которое с большой скоростью вращается в корпусе 2 спиралеобразной формы. Жидкость из всасывающего трубопровода 3 поступает по оси колеса и, попадая на лопатки, приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы давление жидкости увеличивается и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус 2 и напорный трубопровод 4. При этом на входе в колесо создается пониженное давление и, вследствие разности давлений, жидкость из приемного резервуара непрерывно поступает в насос.

Рисунок 1-1 - Центробежный насос.

1 - рабочее колесо; 2 - корпус; 3 - всасывающий трубопровод; 4- напорный трубопровод; 5 - приемный клапан с всасывающей сеткой.

Рисунок 1.2 - Схема центробежного одноступенчатого насоса.

Без заполнения корпуса жидкостью колесо насоса при вращении не может создать достаточной разности давлений, необходимой для подъема жидкости по всасывающей трубе. Поэтому перед пуском в ход центробежный насос должен быть залит жидкостью. Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающей трубы при заливке насоса или его остановке, на конце всасывающей трубы устанавливают приемный (обратный) клапан 5 с всасывающей сеткой. Одноступенчатые насосы предназначены для создания небольших напоров - до 50 м.

1 -корпус; 2 - рабочие колеса; 3 -направляющие аппараты.

Рисунок 1.3 - Схема центробежного многоступенчатого насоса.

Для высоких давлений применяются многоступенчатые насосы (рисунок 1.3), имеющие несколько колес 2, соединенных последовательно в корпусе 1. Напор, развиваемый многоступенчатым насосом, равен напору одного колеса, умноженному на число колес. Жидкость из колеса попадает в кольцо из двух дисков 3 с лопатками, изогнутыми в сторону, противоположную лопаткам рабочего колеса. Такое устройство называется направляющим аппаратом и предназначено для уменьшения скорости (кинетической энергии) жидкости, которая переходит при этом в потенциальную энергию давления.

Во многих насосах современных конструкций преобразование скорости в энергию давления осуществляется без направляющего аппарата - путем придания плавных очертаний спиральному отводному каналу корпуса.

Центробежные насосы большой производительности изготовляются с двухсторонним вводом жидкости в корпус насоса.

В химической промышленности насосы широко применяются для перекачивания кислот, щелочей, рассолов и других вязких жидкостей, часто содержащих твердые взвеси. Такие насосы изготовляются из коррозионностойких и износоустойчивых металлических сплавов (например, хромоникелевые сплавы с присадкой титана или молибдена, кремнистые и высокохромистые чугуны), для изготовления насосов применяются также пластические массы (например, фаолит) и керамика.

Чтобы свести к минимуму утечку перекачиваемой жидкости, при конструировании таких насосов уделяется большое внимание обеспечению надежного уплотнения вала. Для увеличения срока службы сальниковых набивок их выполняют из специальных материалов (стеклянное волокно, фторопласт и др.), а также стремятся более равномерно распределить нагрузку на кольца набивки путем установки (в середине слоя набивки) пружины или втулки (фонаря) с отверстием. Через это отверстие подают под давлением жидкость, утечка которой допустима (вода, масло). Эта жидкость поступает в сальник под давлением, превышающим давление жидкости, перекачиваемой насосом. Таким способом предотвращают утечку рабочей жидкости, но часть подаваемой в сальник жидкости попадает внутрь насоса и смешивается с перекачиваемой жидкостью. Применяют также торцовые уплотнения вала в виде пары трения, например металлического и графитового колец, прижатых друг к другу пружиной.

Однако все описанные устройства для уплотнения вала недолговечны. Сальниковые набивки работают без замены не более 300 ч, торцовые уплотнения - до 1000 ч, но они более дороги и сложны в обслуживании, чем сальниковые уплотнения. Более надежны бессальниковые насосы, в которых полностью устранена возможность утечки перекачиваемой жидкости через уплотнение вала.

Достоинства центробежных насосов:

- равномерность подачи;

- быстроходность (возможно непосредственное соединение с электродвигателем);

- компактность;

- простота устройства;

- возможность перекачивания загрязненных жидкостей, так как в центробежных насосах имеются большие зазоры между кожухом и колесом и отсутствуют клапаны. Кроме того, для установки центробежных насосов не требуется массивных фундаментов.

Недостатки центробежных насосов:

- несколько меньший к. п. д., чем у поршневых насосов (на 10-15% ниже);

- необходимость заливки насоса и всасывающей трубы жидкостью перед пуском насоса;

- уменьшение производительности с увеличением напора;

- резкое снижение к. п. д. при малой производительности.

Дата добавления: 2015-08-09