1.33. Водокольцевые вакуум-насосы

Водокольцевые вакуум-насосы широко используются на насосных станциях водоснабжения и водоотведения для создания вакуума в центро-бежных насосах при заливе их водой перед пуском, и в других случаях, когда требуется удалить воздух из системы и создать вакуум. Они также используются как воздуходувки для подачи сжатого воздуха на очистные сооружения.

Принципиальная схема водокольцевого вакуум-насоса приведена на рис. 1.28. Основным рабочим органом является ротор 1 с радиальными ло-патками, закрепленный на валу насоса, и расположенный эксцентрично по отношению к цилиндрическому корпусу 2. Возле ступицы ротора имеются два серповидных отверстия 6 и 5, которые сообщаются соответственно со всасывающим и нагнетательным патрубками. Перед пуском корпус насоса заполняется водой примерно до оси вала. При вращении ротора его радиальные лопатки захватывают воду, и под действием центробежных сил она отбрасывается к стенке корпуса, образуя водяное кольцо 3 и серповидную полость 4. Эта полость разделена лопатками на отдельные ячейки, объем которых за первую половину оборота ротора (до вертикального диаметра) увеличивается. При увеличении объема ячеек в них возникает вакуум и по всасывающему патрубку через серповидное отверстие 6 поступает воздух в серповидную полость 4.

При дальнейшем вращении ротора объем ячеек уменьшается, воздух сжимается и при достижении выходного серповидного отверстия 5 под действием избыточного давления выталкивается в нагнетательный патрубок.

Для предотвращения перегрева воды и поддержания постоянного объема водяного кольца в корпус насоса непрерывно подается свежая вода из водопровода или циркуляционного бачка. Свежая вода нагнетается в корпус насоса через полость гидравлического выхода лопаток ротора из водяного кольца. При подаче вакуум-насосом 1 м³/мин воздуха расход свежей воды составляет 0,2…0,3 м³/ч.

Теоретическую подачу воздуха, подаваемого (или откачиваемого) вакуум-насосом определяют по формуле, м³/с,

(1.72)

где		- внешний диаметр ротора, м;
		- диаметр ступицы ротора, м;
	Z	- число лопаток;
		- толщина водяного кольца в сечении I – I, м;
		-толщина лопатки, мм;
		- частота вращения ротора, мин-1.

Действительная подача воздуха, направляемого вакуум-насосом будет меньше на величину объемных потерь, которые оцениваются объемным КПД ( ).

Водокольцевые вакуум-насосы выпускают двух типов: В – простого действия (ВВН) и ДВ – двойного действия (ДВВН).

Для работы в качестве воздуходувных машин выпускаются водокольцевые воздуходувки (компрессоры) ВК и ДВК.

1.34. Струйные насосы

Струйные насосы не имеют подвижных частей, а рабочим органом является жидкая среда, воздух или пар. К струйным насосам относятся: водо-струйные насосы, работающие на воде; эжекторы – на воздухе или на газе; инжекторы – на паре; гидроэлеваторы – на горячей воде.

Принцип действия струйных насосов основан на передаче кинети-ческой энергии от потока рабочей жидкости к потоку перекачиваемой жидкости.

На рис. 1.29 показана принципиальная схема водоструйного насоса. Рабочая жидкость под давлением от источника энергии 1 по подводящей трубе 2 подается к соплу 3. В сопле жидкость приобретает большую ско-рость, кинетическая энергия ее возрастает, а потенциальная уменьшается (согласно уравнению Д.Бернулли для идеальной жидкости сумма удельной потенциальной и кинетической энергии потока во всех его сечениях одинакова). С уменьшением потенциальной энергии во всасывающей камере 4 давление снижается и при определенной скорости становится меньше атмосферного, т.е. возникает вакуум. В результате жидкость из приемного резервуара по всасывающей трубе 7 поступает во всасывающую камеру, где происходит турбулентное смешение рабочего и присоединительного потоков. Поднятая жидкость рабочим потоком через диффузор уносится в отводящий трубопровод 6. В диффузоре часть кинетической энергии преобразуется в потенциальную, повышается статистический напор.

Величину вакуумметрического напора водоструйного насоса можно определить по формуле:

, (1.73)

где		- расход рабочей жидкости, м3/с;
		- диаметр подводящего трубопровода, м;
		- коэффициент сопротивления участка между сечениями I – I и II – II;
		- диаметр выходного отверстия сопла, м.

Струйные насосы имеют низкий КПД, который не превышает 0,25…0,3 и может быть подсчитан как отношение мощности затраченной на подъем жидкости, к мощности струи в сопле:

, (1.74)

где		- расход жидкости всасываемой насосом, м3/с;
	и	- высота подъема жидкости и рабочий напор, м.

Отношение называется коэффициентом подмешивания (инжекции), а - коэффициентом напора. Тогда .

Струйные насосы широко применяется для откачки воды из глубоких скважин, для водоотлива и водоснабжения при производстве строительных работ, для подмешивания воды в системах отопления. На очистных сооружениях водоотведения их используют для удаления осадка из песколовок и отстойников, перемешивания ила в метантенках, для транспортирования грунтовой массы при гидромеханизации земляных работ. С помощью струйных насосов можно откачивать воздух из всасывающих линий и центробежных насосов перед пуском их в работу.