15.3.2. Объемная гидропередача

Основой объемной гидропередачи могут быть поршневые насос и двигатель (силовой цилиндр) или пластинчатые насос и двигатель. При этом они не обязательно совмещаются в одном агрегате. Насос и двигатель могут быть расположены на удалении друг от друга в соответствии с требованиями технологического процесса, который обслуживается гидропередачей. Жидкость между ними перемещается по трубам через ряд регулирующих и управляющих устройств. Такая гидравлическая система называется объемным гидроприводом.

18. Устройство и принцип действия центробежных насосов. Баланс энергии и коэффициент полезного действия центробежных насосов. Характеристики работы насоса

В центробежном насосе, простейшая схема которого приведена на рис. 16.1, передача энергии от рабочего колеса к жидкости происходит за счет динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей жидкостью.

Рис. 16.1

Центробежный насос представляет собой лопастное колесо, расположенное в спиральном кожухе, переходящем в напорный трубопровод.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов:

• подвода (от всасывающего трубопровода);

• рабочего колеса;

• отвода (к напорному трубопроводу).

По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода. При вращении колеса в центральной его части возникает разрежение – вакуум. Перекачиваемая жидкость по всасывающему трубопроводу через всасывающий патрубок, размещенный в центре корпуса насоса с торцевой стороны, подходит к рабочему колесу, обеспечивая непрерывную подачу ее насосом.

Назначение рабочего колеса – передача жидкости энергии от двигателя. Рабочее колесо состоит из двух дисков – ведущего и ведомого, между которыми закреплены изогнутые лопатки. Ведущее колесо крепится к валу двигателя. Попадая в рабочее колесо, жидкость закручивается и под действием центробежной силы движется из центральной его части к периферии.

По отводу жидкость направляется от рабочего колеса к напорному патрубку или (в многоступенчатых насосах) к следующему колесу. Из рабочего колеса жидкость выходит с большой скоростью, и во избежание больших потерь напора подавать ее непосредственно в трубопровод не следует. Постепенное преобразование динамического напора в статический происходит в диффузоре и на выходе из него.

Работа насоса определяется техническими характеристиками, важнейшими из которых являются:

• подача, производительность или расход Q;

• напор или давление, развиваемое насосом вследствие преобразования механической энергии двигателя H;

• потребляемая мощность;

• коэффициент полезного действия (КПД);

• частота вращения.

Подачей насоса называется объем жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Иными словами, подача – это расход жидкости, проходящей через напорный (выходной) патрубок. Единица измерения подачи в СИ – м³/с.

Напором называется приращение удельной энергии жидкости при прохождении ее через рабочие органы насоса, т. е. разность энергии единицы веса жидкости в потоке после насоса и перед ним. Используя уравнение Бернулли, получаем

Напор измеряется в метрах.

Мощность насоса (потребляемая мощность) – это энергия, подводимая к нему от двигателя в единицу времени. Мощность можно определить из следующих соображений.

Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобретает энергию H. За единицу времени через него проходит жидкость весом . Тогда, энергия, приобретенная жидкостью в насосе за единицу времени, т. е.полезная мощность насоса, имеет вид

(16.1)

Но мощность насоса (потребляемая) больше полезной мощности на величину потерь в насосе. Эти потери и оцениваются в помощью КПД насоса, который равен отношению полезной мощности к потребляемой:

Отсюда, мощность, потребляемая насосом

(16.2)

По этой мощности и подбирается двигатель.

Мощность измеряется в ваттах (Вт).

Коэффициент полезного действия насоса η представляет собой отношение полезной мощности (передаваемой жидкости) к мощности, потребляемой насосом (см. формулу (16.2)).

Полезная мощность всегда меньше мощности насоса из-за потерь, возникающих в нем.

В современных насосах КПД достигает сравнительно высоких значений – до 0,95–0,98.

Центробежные насосы классифицируются по ряду признаков.

По числу ступеней (рабочих колес) они подразделяют на:

• одноступенчатые,

• многоступенчатые.

По числу сторон подвода жидкости к ним на насосы:

• с односторонним входом,

• с двусторонним входом.

По напору:

• низконапорные (H < 20 м),

• средненапорные (H = 20–60 м),

• высоконапорные (H > 60 м).

По коэффициенту быстроходности n_s:

• тихоходные (50 < n_s < 100),

• нормальной быстроходности (100 < n_s < 200),

• быстроходные (200 < n_s < 350).

По роду перекачиваемой жидкой среды:

• водопроводные – предназначенные для перекачивания чистых жидких сред с температурой до 105 ºС,

• канализационные или фекальные – для подачи сточной жидкости с температурой до 100 ºС, содержащей различные механические включения,

• теплофикационные – для подачи чистой воды с температурой выше 105 ºС,

• кислотные – для подачи агрессивных жидких сред (кислоты, щелочи и т. п.),

• баггерные – для гидрозолоудаления на тепловых электростан-циях и подачи жидких сред с абразивными примесями, шлаком и т. п.,

• песковые – для подачи сухого песка,

• землесосы или грунтовые – для подачи гидромассы (смесь воды и песка, размельченный грунт и другие горные породы).

По расположению вала:

• горизонтальные,

• вертикальные.

По условиям монтажа:

• наземные,

• плавающие,

• погружные.

По способу соединения с двигателем:

• приводные – со шкивом или редуктором,

• соединяемые непосредственно с двигателем через муфту,

• моноблочные – рабочее колесо установлено на удлиненном конце вала электродвигателя.