1.38. Вибрационные насосы

Вибрационные насосы относятся к возвратно-поступательным насосам, принцип действия которых основан на использовании инерционных сил. Основным рабочим органом вибрационного насоса (рис. 1.41) является электромагнитный вибратор.

В процессе возвратно-поступательного движения электромагнитного вибратора в жидкости создается попеременно усилие сжатия и разрежения. В момент разрежения жидкости через обратный клапан поступает в водо-подъемную трубу и под действием инерционной силы перемещается вверх. Электромагнитный вибратор подключается к сети переменного тока с напряжением 220 В через селеновый выпрямитель и обеспечивает 3000 колебаний в минуту.

Подача вибрационных насосов составляет 2…4 м³/ч, а напор достигает 30 м.

Вибрационный насос может работать только при погружении его корпуса под уровень воды.

1.39. Шнековые насосы

Шнековые насосы применяются на насосных станциях водоотведения. Простота их устройства позволяет значительно упростить конструкции насосных станций.

Основным рабочим органом насоса (рис. 1.42) является шнек, пред-ставляющий собой сплошной или пустотелый цилиндр (вал) с навитой на него двух- или трехзаходной спиралью. Шнек устанавливается наклонно в металлическом или железобетонном лотке и вращается в двух подшипниках. Приводом является электродвигатель, соединенный с валом шнека через редуктор. Частота вращения шнека составляет 20…115 мин^-1. Подача насоса зависит от диаметра шнека (0,28…3 м) и составляет 0,01…2,7 м³/с при высоте подъема жидкости . КПД шнековых насосов составляет 0,6…0,75.

При увеличении диаметра шнека увеличивается подача насоса. Поэтому для крупных шнековых насосов можно принимать большую длину шнека, увеличивая тем самым высоту подъема жидкости . Рабочая длина шнека изменяется от 4,67 м при его диаметре 0,28 м до 11,18 м при диаметре 2,25 м.

Лекция 14

1.40. Воздуходувные и компрессорные машины: воздуходувки,

нагнетатели, компрессоры

Воздуходувные и компрессорные машины используются для сжатия и перемещения воздуха по трубам (воздуховодам). Сжатый воздух низкого давления применяется в системах водоснабжения и водоотведения в техно-логических целях. Подача воздуха осуществляется в сооружения очистки сточных вод (аэротенки, преаэраторы, биореакторы), в сооружения механического обезвоживания осадков (вакуум-фильтры и фильтры-прессы), в аэробные минерализаторы. Воздух используется в реагнетных хозяйствах для растворения, перемешивания и поддержания во взвешенном состоянии реагентов, а также при водовоздушной промывке фильтровальных сооружений.

Воздуходувные и компрессорные машины являются сходными по принципу действия, однако имеют небольшие конструктивные различия. Они подразделяются на динамические и объемные. К динамическим относятся лопастные (центробежные и осевые), к объемным – поршневые, пластинчатые и др.

Основными параметрами, характеризующими работу воздуходувок и компрессоров являются: объемная подача (м³/ч); начальное давление (Па); конечное давление (Па); частота вращения ; мощность (кВт).

Мощность воздуходувки определяется по формуле

, (1.83)

где		- плотность воздуха, кг/м3;
		- работа адиабатического сжатия воздуха, Дж/м3;
		- объемная подача воздуха, м3/ч;
		- механический КПД (0,8…0,9);
		- адиабатический КПД, выражающий отношение работы адиабатического сжатия к полной работе воздуходувки (0,65…0,85);
		- объемный КПД, учитывающий утечки и переток воздуха (0,95…0,98).

Работу адиабатического сжатия воздуха, как правило, определяют по формуле

(1.84)

Центробежные воздуходувки получили широкое применение в системах водоснабжения и водоотведения. Принцип их действия аналогичен центробежным насосам. Схема многоступенчатой центробежной воздухо-дувки типа ТВ приведена на рис. 1.43.

Ступень воздуходувки состоит из рабочего колеса, лопаточных направляющего и обратно-направляющего аппаратов. Воздух к рабочему колесу первой ступени подводится через спиральный подвод, а из последней ступени выходит также в спиральный отвод. Всасывающий и нагнетательный патрубки размещены горизонтально в нижней части корпуса воздуходувки. Рабочие колеса насажены на вал через призматические шпонки и разделены между собой гайками и контргайками. Вал вращается в подшипниках, размещенных в чугунных ваннах, заполненных маслом. В корпусах подшипников имеются водяные камеры, в которые подается вода для охлаждения масла. Охлаждение корпуса таких воздуходувок не предусматривается, так как степень сжатия воздуха относительно небольшая и его температура не превышает 200⁰С.

Маркировка центробежных воздуходувок включает буквенные и числовые обозначения. Например, ТВ-50-1,6 (ТВ – турбовоздуходувка; 50 – подача воздуха, м³/мин; 1,6 – конечное абсолютное давление, кгс/см²).

Кроме турбовоздуходувок для подачи воздуха на очистные сооружения используются нагнетатели типа 360-21-1, 750-23-6 и 1200-25-3 соответственно с подачей 22500, 43200, 47400 м³/ч и конечным давлением 0,18; 0,162; 0,155 МПа.

Технические данные турбовоздуходувок и нагнетателей, применяемых в системах водоснабжения и водоотведения, приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Технические данные турбовоздуходувок и нагнетателей

Тип изделия	Производи-тельность, м3/ч	Давление нагнетания, МПа	Частота вращения, об/мин	Мощность электродвигателя, кВт	Габариты агрегата, мм			Масса, кг
					длина	высота	ширина	машины	электро-двига-теля
ТВ-42-1,4	3600	0,14	2940	55	2520	1550	1400	3470	355
ТВ-50-1,6	3600	0,16	2960	100	2630	1550	1500	4445	635
ТВ-80-1,4	6000	0,141	2960	1000	2750	1550	1400	3860	430
ТВ-80-1,6	6000	0,163	2970	160	2800	1550	1400	4440	730
ТВ-80-1,8	6000	0,177	2965	200	3060	1550	1500	5545	825
ТВ-175-1,6	10000	0,163	2970	320	3320	1680	1600	5190	1780
ТВ-200-1,4	12000	0,14	-	165	2660	1590	1600	4210	-
ТВ-300-1,6	18000	0,16	2970	400	3630	1900	1700	6860	2080
ТВ-350-1,06	21000	0,106	-	47	2060	1560	1600	1870	-
ТВ-500-1,08	30000	0,108	-	109	2500	1740	1600	2400	-
360-21-1	22500	0,18	3000	800	6000	3200	3000	8360	4620
750-23-6	43200	0,162	3000	925	6300	3700	3500	12200	4950
1200-25-3	47400	0,155	3000	1000	6500	3800	4000	16000	5320
ЦНОН-60/2,5	3600	0,18	3000	200	2790	1410	1270	-	-
ЦНОН-160/1,8	9600	0,14	3000	315	3380	1621	1500	-	-
АЭРОКОМ НА-250/2,4	15000	0,18	3000	800	4040	2014	1478	-	-

Центробежные компрессоры в отличие от воздуходувок значительно увеличивают плотность воздуха. Поэтому процесс сжатия воздуха в компресссоре сопровождается выделением значительного количества теплоты, которую необходимо охлаждать. С этой целью компрессор оборудован промежуточными холодильниками.

На рис. 1.44 приведена схема устройства шестиступенчатого центро-бежного компрессора. Отбор горячей среды для охлаждения производится после второй (7) и четвертой (9) ступеней. Из холодильников охлажденный воздух по каналам (12) и (13) подводится к третьей (8) и пятой (10) ступеням для дальнейшего сжатия. Конечное сжатие воздуха происходит в шестой (11) ступени.

Регулирование работы центробежного компрессора осуществляется изменением частоты вращения ротора, что обеспечивает постоянство давления воздуха при переменной подаче или постоянство подачи воздуха при переменном давлении. Регулирование можно также производить затворами, всасывающим клапаном и направляющими аппаратами. В этом случае в отличие от насосов предпочтительнее регулирование со стороны всасывания.

Осевые компрессоры (рис. 1.45) по сравнению с центробежными имеют большое число ступеней, так как степень повышения давления осевой ступени значительно меньше центробежной. Каждая ступень осевого компрессора состоит из вращающегося венца, рабочих лопаток и неподвижного венца направляющих. Рабочие лопатки закреплены на дисках или барабане ротора, направляющие жестко посажены в пазы корпуса компрессора. У осевого компрессора предусмотрен промежуточный отбор сжатого воздуха через патрубок 6 после восьмой ступени.

Регулирование подачи и давления осевых компрессоров производится также за счет изменения частоты вращения ротора.

Пластинчатые компрессоры по конструкции аналогичны шиберным насосам. Как правило, пластинчатый компрессор конструктивно объеди-няется с охлаждающим устройство.

В двуступенчатом пластинчатом компрессоре (рис. 1.46) воздух, сжатый в первой ступени, поступает в трубы охладителя, в межтрубном пространстве которого циркулирует охлажденная вода. Далее охлажденный воздух поступает во вторую ступень и получив дополнительное сжатие, повторно поступает в охладитель, после чего отводится в технологические воздуховоды. Холодная вода также используется для охлаждения рубашки корпуса и крышек компрессора, циркулируя в замкнутом пространстве.

Изменение подачи пластинчатых компрессоров осуществляется изменением частоты вращения ротора, а также дросселированием потока на всасывающей стороне и перепуском части сжатого воздуха из нагнета-тельного трубопровода во всасывающий.

Поршневые компрессоры в отличие от объемных насосов имеют камеры охлаждения цилиндров, в которые подается охлаждающая вода. В поршневых компрессорах также отсутствуют колпаки.

На рис. 1.47 приведена схема устройства одноступенчатого поршне-вого компрессора. Цилиндр компрессора обычно отливают из чугуна и устраивают на них штуцера для подвода и отвода охлаждающей воды и смазки. Поршень изготавливается из чугуна или стали и снабжается чугунными уплотняющими кольцами. Всасывающий и нагнетательные клапаны преиму-щественно выполняются в виде самодействующих, открывающихся и закры-вающихся автоматически благодаря разности давлений, действующих по обе стороны клапана.

Подача поршневого компрессора пропорциональна частоте вращения его вала. Поэтому регулирование подачи одноступечатых компрессоров удобно производить изменением частоты вращения вала. Кроме того регулирование подачи может осуществляться введением во всасывающий тракт компрессора дополнительного сопротивления (дросселирование при всасывании), отжиманием пластин всасывающего клапана, изменением объема мертвого пространства, перепуском сжатого воздуха из всасывающего в нагнетательные воздуховоды. В целях недопущения повышения температуры конца сжатия воздуха сверх критической в многоступенчатых компрессорах подачу их ступеней необходимо регулировать одновременно.