Лекция 3 Устройство и принцип действия одноступенчатого центробежного насоса.
Основные характеристики, параметры и обозначения.
Проточные части насосов предназначены для преобразования механической энергии в энергию перекачиваемой жидкости таким образом, чтобы гидравлические потери, радиальные и осевые силы, подпор на входе в насос и пульсации давления были минимальными. В состав проточных частей входят подводы,
рабочие колеса и отводящие устройства.
Подводы предназначены для создания перед рабочим колесом первой ступени равномерного и осесимметричного поля скоростей жидкости. Подводы выполняются в виде конфузорного осевого патрубка, изогнутого колена, кольцевой или полуспиральной камеры.
Рабочие колеса предназначены для увеличения энергии жидкости. Кроме того, рабочие колеса первой ступени, например, должны обладать высокой всасывающей способностью. Рабочие колеса выполняются центробежными с односторонним или двусторонним входом, диагональными и осевыми.
Отводящие устройства преобразуют кинетическую энергию потока жидкости, выходящего из колеса, в потенциальную энергию давления. В многоступенчатых насосах отводящие устройства выполняют функции подводов к последующим рабочим колесам; в основном, именно они определяют конструкцию проточной части и насоса в целом. В качестве отводящих устройств применяются спиральные двухзавитковые улитки, направляющие (выправляющие) аппараты, запрессованные в секции, и составные отводы, включающие направляющие аппараты и кольцевые камеры различных форм.
Входное устройство служит для подвода жидкости к насосу или газа к вентилятору. Оно выполняется таким образом, чтобы гидравлические потери в нем были минимальны. Поле скоростей на входе должно быть наиболее равномерным и соответствовать профилю входных кромок рабочих лопаток.
Врабочем колесе, состоящем из дисков и рабочих лопаток происходит передача энергии от рабочего колеса жидкости.
Назначение спиральной камеры – сбор перекачиваемой среды, вытекающей из рабочего колеса с наименьшими гидравлическими потерями и частичное преобразование кинетической энергии в потенциальную.
Вдиффузоре также происходит частичное преобразование кинетической энергии в потенциальную.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Движение жидкости в рабочем колесе имеет сложный характер.
При входе в рабочее колесо и до попадания на лопатки жидкость движется с осевой скоростью Со, т.е. параллельно оси вращения колеса.
Затем жидкость поступает в каналы между лопатками рабочего колеса.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Рабочее колесо вращается и жидкость, находящаяся в каналах между лопатками тоже вращается, а значит обладает окружной скоростью.
Обозначим окружную скорость при попадании на лопатку U1 и при выходе из колеса U2. Вектор окружной скорости всегда направлен по касательной к окружности вращения.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Попадая на лопатку жидкость скользит по ее поверхности со скоростью, которую принято называть относительной.
Обозначим относительную скорость при попадании на лопатку W1 и при выходе из колеса W2. Вектор относительной скорости всегда направлен по касательной к поверхности лопатки.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Обозначим угол между относительной скоростью и касательной к окружности вращения при попадании на лопатку 1 и при выходе из колеса 2.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Векторная сумма относительной и окружной скоростей дает абсолютную скорость C жидкости в колесе, т.е. скорость жидкости относительно неподвижного корпуса насоса.
C1абсолютная скорость жидкости при попадании на лопатку, C2абсолютная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса.
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Проекция абсолютной скорости на направление радиусов называется радиальной скоростью Сr. Проекция абсолютной скорости на направление окружной скорости называется окружной скоростью Сu. Между векторами радиальной Cr и окружной U скоростей прямой угол.