2. Общие сведения о насосах

Насосы предназначены для перекачивания жидкостей. В насосах механическая энергия превращается в энергию жидкости.

Насос является основным элементом большинства технологических процессов. Номенклатура насосов превышает 2000 типоразмеров, а около 20% всей электроэнергии, потребляемой промышленными предприятиями, расходуется на привод насосов. В связи с этим выбор насоса является серьезной инженерной задачей.

Определяющими техническими параметрами насоса являются подача и напор (давление).

Подача – это объем жидкости, подаваемой насосом в линию нагнетания в единицу времени, выраженный в м³/ч (кубометров в час) или л/с (литров в секунду). Обозначается «Q».

Напор – это разность удельных энергий жидкости в сечениях после и до насоса, выраженная в метрах водного столба. Обозначается «Н».

Кроме этого, важнейшими параметрами насоса являются потребляемая мощность N и КПД.

Выбор насоса начинается с подбора требуемого напора и подачи. Основные потребительские свойства насоса отражают его напорная характеристика – зависимость напора (давления) насоса от подачи (расхода), а также характеристика КПД – зависимость КПД насоса от расхода.

Напорная характеристика имеет рабочую точку номинального режима, в которой КПД насоса имеет максимальное значение.

Номинальная подача и напор, определяющие эту точку, указываются в обозначении марки насоса и являются наиболее благоприятными при эксплуатации насоса.

На практике при выборе насоса следует учитывать разброс параметров по подаче и напору, а также возможность нахождения оптимального режима работы в пределах рабочей области его характеристики. Работа насоса вне рабочей области ведет к снижению КПД и увеличению энергозатрат.

Важным гидравлическим параметром насоса является допускаемая вакуумметрическая высота всасывания Н_вд, характеризующая нормальные условия подхода жидкости к рабочему колесу, при которых обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей. Эта величина выражается в метрах водяного столба.

Благоприятные условия подхода перекачиваемой жидкости к рабочему органу насоса обеспечиваются в том случае, когда вакуумметрическая высота всасывания достаточна для преодоления жидкостью расстояния между свободной поверхностью резервуара (водоема) и осью рабочего органа.

Всасывающие свойства конкретного насоса зависят от давления окружающей среды, давления на входе в насос, скорости жидкой среды на входе, ее плотности и вязкости, а также от давления паров жидкости.

Даваемые в каталогах параметры Н_вд приводятся для воды при температуре до 20⁰С и атмосферном давлении, равном 10 м водяного столба.

Большая часть неприятностей при эксплуатации насоса связана с плохими условиями на всасывании и возникновением кавитации. При превышении допускаемой высоты всасывания Н_вд на работающем насосе происходит вскипание перекачиваемой жидкости, образование пузырьков, которые при попадании их в зону повышенного давления вызывают серию местных (локальных) гидравлических ударов, называемых кавитацией.

Величина необходимой мощности насоса находится в зависимости от величины напора, подачи и плотности перекачиваемой жидкости. С увеличением значния этих параметров возрастает и потребляемая мощность.

Разброс номинальных величин коэффициента полезного действия КПД насосов велик (от 20 до 80%). Столь существенный разброс по КПД определяется разным характером взаимодействия рабочего органа с жидкостью.