48. Выбор насосов

Выбор насоса определяется основными параметрами: подачей и напором. Расход жидкости определяется потребителем на стадии проектирования сети или гидравлической системы.

В том случае, если не имеется проекта на систему или сеть, или если в проекте не указан расход жидкости, то подача насоса определяется исходя из характеристик оборудования, установленного в сети, например по производительности котла или бойлера.

Если насос устанавливается для подачи воды в водопроводную сеть, то подачу можно определить, приняв за основу расход воды на одного человека. Этот метод пригоден и для определения производительности насоса в системе канализации.

Более ответственным этапом в подборе конкретного типа насоса является определение его напора. Этот этап существенно упрощается, если в проекте системы имеются результаты гидравлического расчета, на основании которых получена гидравлическая характеристика сети.

Гидравлической характеристикой сети называется графическая зависимость напора, расходуемого в сети, от расхода жидкости Q (рис. 6 и 7, кривая H(Q)_A).

При увеличении сопротивления (например, при закрытии задвижки) сопротивление увеличивается (кривая H(Q)_B).

Если приемный и напорный резервуары расположены на разных уровнях , то характеристика сети смещается (кривая H(Q)_C) на ?h=H_н-H_п, где H_н — высота расположения напорного резервуара, H_п — высота расположения приемного резервуара.

Точка пересечения напорной характеристики насоса с гидравлической характеристикой сети называется рабочей точкой системы насос – -сеть.

При установившемся режиме работы системы может быть только одна рабочая точка, координаты которой представляют рабочий напор насоса H и его подачу Q.

На практике рабочая точка определяется наложением гидравлической характеристики сети на изображение напорной характеристики насоса. Рабочей точкой насоса будет являться точка пересечения построенных характеристик. Далее по рабочей точке определяется потребляемая мощность. Напорные характеристики насосов приводятся в паспортах, справочниках и каталогах насосного оборудования или в технических условиях на насосы.

В случае, если у потребителя нет гидравлической характеристики сети, для подбора насоса можно воспользоваться диаграммой, приведенной на рис. 1(с. 6), и данными табл. 2 (с. 11).

По оси абсцисс отложены расходы воды, а по оси ординат — потери напора на 100 м длины трубопровода. Наклонными линиями изображены гидравлические характеристики сети в зависимости от диаметра трубопровода. К полученному значению необходимо прибавить потери напора на местных сопротивлениях: аппаратах, установленных в сети, коленах, регулирующих и запорных устройствах (вентиль, задвижка, обратный клапан), необходимые значения подъема и давления на выходе сети.

При выборе насоса следует стремиться к тому, чтобы рабочая точка системы насос-–сеть соответствовала точке с максимальным КПД насоса.

Следует внимательно рассмотреть кавитационные характеристики. Насосы, выпущенные разными заводами, с различиями в конструкционных исполнениях, могут существенно различаться друг от друга по кавитационным характеристикам.

В этой части процесса выбора насоса целесообразноруководствоваться следующими правилами: допустимый кавитационный запас насоса должен быть минимальным, а допустимая вакуумметрическая высота всасывания — максимальной.

49.

50.  максимальный теоретический напор создается насосом при равенстве нулю окружной составляющей абсолютной скорости на входе v_1u=0, т.е. при подводе жидкости в рабочее колесо в радиальном направлении (a₁=90^o). При этом

;                                  (2.3)

·       в выражение теоретического напора не входит вес жидкости. Следовательно, развиваемый насосом напор не зависит от рода перекачиваемой жидкости;

·       при скорости движения газа значительно меньшей скорости распространения звука в нем, газ ведет себя как капельная жидкость. В связи с этим полученное уравнение справедливо и для газов;

·       на величину напора, а, следовательно, и на работу центробежного насоса значительное влияние оказывает форма лопастей рабочего колеса, особенно угол наклона их на выходе b₂. Высокие значения КПД можно получить лишь при оптимальном значении этого угла.

Рис. 2.3. Типы лопастей рабочих колес

На рис. 2.3 представлены схемы рабочих колес с различно изогнутыми лопастями: с лопастями, загнутыми назад b₂<90^o; с радиальными лопастями b₂=90^o; с лопастями, загнутыми вперед b₂>90^o.

В высоко экономичных насосах применяют рабочие колеса с лопатками, загнутыми назад, причем b₂=(15¸30) ^о. У них динамическая часть напора минимальна, следовательно, минимальны гидравлические потери.

Уравнение (2.3) показывает, что в случае равенства нулю окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из колеса  , напор также равен нулю. Из треугольника скоростей (рис. 2.1) видно, что это имеет место при некотором угле  , при котором  . Из соотношения

51.

53.

54.

Рис. 39. Конструкции клапанов: 1—тарельчатый; II—однокольцевой. /—пружина; 2— стержень; 3—тарелка (J) или кольцо (II); 4—седло.

Поршневые насосы. В химической промышленности наиболее рас­пространены поршневые строенные объемные насосы простого действия,, снабженные плунжерами, или так называемые насосы тройного дей­ствия (рис. 38).

-Воздушный

Рис. 38. Вертикальюый плунжерный насос тройного действия.

Такой насос состоит из трех насосов простого действия, располо­женных рядом в вертикальной (как показано на рисунке) или гори­зонтальной плоскости и ра­ботающих от одного колен­чатого вала. Кривошипы ва­ла расположены под углом 120°. Все три насоса имеют общие всасывающий и на­гнетательный трубопроводы.

Корпуса насосов изго­товляют из чугунного и стального литья (для работы при больших давлениях) или из химически стойких материалов: ферросилида, керамики, кислотостойких сталей и др. Предусматри­вается возможность полного удаления воздуха, попадаю­щего в корпус при работе насоса, а также возможность осмотра клапанов.

Для перемещения жидкости служат плунжеры (скалки)—пустотелые стаканы, которые не требуют точной обработки внутренней поверхности цилиндра.

В поршневых насосах наиболее распространены тарельчатые и кольцовые клапаны (рис. 39), которые поднимаются с седла под

Напором жидкости, создаваемым поршнем насоса, и опускаются под действием пружины или собственного веса (тарельчатые клапаны с нижними направляющими ребрами).

В насосах, перекачивающих вязкие жидкости и суспензии, уста­навливают легко обтекаемые шаровые клапаны (рис. 40, /); кла­паны изготовляют сплош­ными или полыми из брон­зы, стали, эбонита и дру­гих материалов. Для за­грязненных жидкостей при­меняют откидные кла­паны (рис. 40,11) с боль­шим сечением для прохода жидкости.

Клапан перемещает­ся по закону движения поршня, поэтому скорость движения клапана является переменной.

Для перекачивания кислых жидкостей и суспензий часто при­меняют мембранные (диафрагмовые) насосы (рис. 41), в которых плунжер 4 отделен от перекачиваемой жидкости эластичной перегород­кой—мембраной 5 из мягкой рези­ны или специальной стали. При движении плунжера в цилиндре 3 жидкость давит на мембрану и изгибает ее то в одну, то в дру­гую сторону. При прогибах мем - ■браны происходит попеременно всасывание и нагнетание жид­кости.

Все части насоса слева от мембраны — корпус, клапанные коробки, шаровые клапаны—из­готовляют из кислотостойких ме­таллов или защищают кислото­стойким покрытием из свинца, резины и др.

Для подачи летучих, легко воспламеняющихся жидкостей, нефтепродуктов и горячей воды применяют прямодействующие па­ровые насосы (рис. 42), которые приводятся в действие от паро­вой машины 2 с золотниковым парораспределением 3. Паровая машина расположена на одном штоке 'С насосом. Расход пара в прямодействующих насосах довольно велик и колеблется от 30 до 70 кгс/л. с.-час.

Ограничитель

Рис. 40. Конструкции клапанов: I—шаровой клапан: /—корпус; 2—клапан; 3—крышка. І7—откидной клапан: /—крышка; 2—седло.

Рис. 41. Диафрагмовый насос: /—корпус; 2—клапаны; 3—цилиндр; 4—плунжер 5—диафрагма (мембрана).

Роторные насосы. Насосы этого типа работают по принципу вытес­нения жидкости вращающимися поршнями. Они выгодно отличаются от поршневых отсутствием клапанов и воздушных колпаков. Роторные засосы надежны в работе, равномерно подают жидкость и могут пере­качивать весьма вязкие жидкости при переменном числе оборотов. Герметичность рабочих органов роторных насосов значительно снижается ■с их износом, и при этом появляется опасность заклинивания их. Поэтому
перекачка роторными насосами жидкостей, содержащих абразивные при­меси, недопустима. К роторным насосам относятся пластинчатые, шесте­ренчатые, винтовые и другие.

На рис. 43 представлен пластинчатый эксцентриковый роторный насос. Вал 2 установлен в корпусе 1 эксцентрично и имеет продольные

Рис. 42. Прямодействующий паровой насос: /—насос; 2—паровая машина; 3—золотник.

Прорези, расположенные под прямым углом. В прорезях находятся пла­стины 3 и 4, которые могут независимо одна от другой перемещаться в радиальном направлении.

Рис. 43. Роторный пластин­чатый эксцентриковый насос: /—корпус; 2— вал! 3, 4—пластины.

П ри вращении вала концы пластин прижимаются центробежной силой к стенкам корпуса и делят рабочее пространство насоса на две

Рис. 44. Роторный шестерен­чатый насос: /—корпус; 2, 3—шестерни; на­гнетательный штуцер; 5—всасыва­ющий штуцер.

Полости—всасывающую и нагнетающую. Таким образом, пластины дей­ствуют как поршень, при помощи которого жидкость засасывается и подается в нагнетательный трубопровод.

В роторном шестеренчатом насосе (рис. 44) всасывание и нагнета­ние жидкости происходят при вращении навстречу друг другу двух заключенных в корпус цилиндрических шестерен; корпус с одной сто­роны присоединен к всасывающему, а с другой—к нагнетательному трубопроводу. В данном случае

функции поршней выполняют зубцы шестерен.

55,57. Мелиора́ция (лат. melioratio — улучшение) — комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий по улучшению гидрологических, почвенных и агроклиматических условий с целью повышения эффективности использования земельных и водных ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Мелиорация отличается от обычных агротехнических приёмов длительным и более интенсивным воздействием на объекты мелиорации.

Мелиорация — это работы, направленные на улучшение свойств земель, на повышение их производительности.

Осуши́тельная систе́ма — избыточно увлажненная земельная территория с гидротехническими (осушительная сеть, шлюзы, насосные станции) и эксплуатационными (дороги, мосты, гидрометрические посты) сооружениями, обеспечивающими ее осушение. Основными элементами осушительных систем являются регулирующая, ограждающая и проводящая сети, составляющие общую осушительную сеть; водоприемник (река, озеро, море); гидротехнические сооружения (перепады, устья каналов, шлюзы, смотровые колодцы, насосные станции); дорожная сеть (дороги, мосты, водопропускные трубы, скотопрогоны); эксплуатационные сооружения (гидрометрические посты, наблюдательные скважины).

В зависимости от способа осушения бывают открытые (регулирующая сеть — открытые каналы) и закрытые (регулирующая сеть — закрытые собиратели, дрены-осушители и небольшие магистральные каналы представляют собой подземные трубчатые водоводы) системы. Основные проводящие и ограждающие каналы в обоих случаях открытые. Открытые осушительные системы применяют при предварительном (первоначальном) осушении болот, лесов, сенокосов, пастбищ. Закрытые системы более технически совершенны, долговечны, не имеют недостатков открытых систем и представляют возможности для увлажнения осушаемых земель в засушливые периоды вегетации растений. Их строят для интенсивного использования осушаемых земель (овощные, кормовые, полевые севообороты, сады, культурные пастбища). Неотъемлемой частью осушительной системы является водоприемник — обычно река или водоем, способный принять сбрасываемую осушительную сетью избыточную воду, не вызывая в ней подпора. При благоприятных гидрогеологических условиях воду сбрасывают в подземные водоносные горизонты, устраивая поглощающие колодцы. При неудовлетворительных показателях водоприемника (недостаточная пропускная способность, высокие уровни воды в периоды работы осушительной сети, неустойчивое русло) его регулируют путем расчистки, спрямления, углубления и расширения (сужения) русла.

По методу отвода воды из осушительной сети осушительные системы бывают самотечные (вода поступает в естественный или урегулированный водоприемник за счет гидравлической энергии потока) и с машинным водоподъемом (воду из магистральных каналов откачивают в водоприемник с помощью насосных станций).

По характеру воздействия на водный режим осушаемой территории осушительные системы подразделяются на системы одностороннего действия — каналы обеспечивают только отвод воды; двустороннего действия (осушительно-увлажнительные) — регулирование водного режима путем задержания и перераспределения во времени избыточной воды и пополнения запасов ее в почве в засушливые периоды. Увлажнение осуществляют дождеванием или подпочвенным орошением (шлюзование каналов и дренаж). Функции осушения и увлажнения могут выполнять одни и те же элементы (например, магистральные осушительные каналы и водоприемник служат водоисточником и проводящими увлажнительными каналами, каналы-осушители и дрены — участковыми увлажнителями). Применение систем двустороннего действия дает возможность в течение вегетационного периода поддерживать в корнеобитаемом слое водный режим для сельскохозяйственных растений, близкий к оптимальному.

56. Удобрительное орошение – это полив водой, содержащей питательные вещества, необходимые для сельскохозяйственных растений.

При отеплительном орошении используют отработанные воды тепловых станций, гейзеров для орошения полей, теплиц, парников, для согревания почвы.

Промывное орошение – подача воды на поля для растворения и вымывания из корнеобитаемого слоя почвы вредных солей (или избытка солей).

Любой вид орошения комплексно воздействует на почву, растения и окружающую среду. Увлажнение повышает плодородие почвы, обеспечивает растения доступной влагой, активно влияет на урожайность культур. При орошении урожаи получают в 2-7 раз выше, чем без орошения.

Но не всегда орошение благотворно влияет на почву.  Чрезмерные поливы, использование поливной воды низкого качества, могут отрицательно сказаться на урожайности.  Качество поливочной воды оценивается тремя показателями: температурой, количеством взвешенных частиц и минерализацией.  Полив холодной водой в теплое время негативно сказывается на развитии и жизнедеятельности растений.  Взвешенные частицы, содержащиеся в водах рек, водоемов, улучшают агрегатное состояние почвы, обогащают ее органическими веществами, углекислым кальцием и другими элементами.  Минерализация поливной воды (наличие растворенных солей) не должна превышать для большинства растений 2-5 г/литр. При концентрации растворенных солей 15-20 г/литр вода считается токсичной.

***