Струйные насосы

В этих насосах (рис. 10) для перемещения жидкостей и создания напора используют кинетическую энергию другой жидкости, которую называют рабочей. В качестве рабочих жидкостей обычно применяют пар или воду.

Рис. 10. Струйный насос:

I- рабочая жидкость;II- перекачиваемая жидкость;III- смесь;

1- сопло; 2- корпус насоса; 3- диффузор

Рабочая жидкость I поступает с большой скоростью из сопла 1 через камеру смешения 2 в диффузор 3, увлекая за счет поверхностного трения перекачиваемую жидкость II. В наиболее узкой части диффузора скорость смеси рабочей и перекачиваемой жидкостей достигает наибольшего значения, а статическое давление потока в соответствии с уравнением Бернулли, становится наименьшим. Перепад давлений в камере смешения и диффузоре обеспечивает подачу жидкости II в камеру смешения из всасывающей линии. В диффузоре скорость потока уменьшается, но увеличивается потенциальная энергия давления, и жидкость под напором поступает в нагнетательнй трубопровод.

Пароструйные насосы применяют в тех случаях, когда допустимо смешение перекачиваемой жидкости с водой, образующейся при конденсации пара, и одновременно ее нагревание. Такие насосы часто используют для подачи воды в паровые котлы.

Монтежю

Монтежю (рис. 11) представляет собой горизонтальный или вертикальный резервуар 1, в котором для перекачки жидкости используется энергия сжатого воздуха или инертного газа. Монтежю работает периодически.

Рис. 11. Монтежю:

1 - корпус; 2-6 - краны; 7 - труба для передавливания.

Жидкость поступает в монтежю по трубе наполнения через открытый кран 2, для чего открывают кран-воздушник 3 (если наполнение происходит под атмосферным давлением) или кран 4, соединяющий монтежю с вакуум-линией (если наполнение происходит под вакуумом). При передавливании жидкости закрывают краны 2, 3 и 4 и открывают кран 6 на нагнетательной трубе 7 и кран 5 подачи сжатого воздуха, давление которого контролируется по манометру. После опорожнения монтежю закрывают краны 5 и 6 и открывают кран 3 сообщения монтежю с атмосферой.

Достоинством монтежю является отсутствие в них движущихся частей, которые наиболее быстро разрушаются из-за истирания и коррозии. Поэтому монтежю применяют для перекачивания загрязненных, химически агрессивных и радиоактивных жидкостей не смотря на низкий КПД (10-20%).

Воздушные подъемники (эрлифты)

Подъемник (рис. 12) состоит из трубы 1 для подачи сжатого воздуха и смесителя 2, где образуется газо-жидкостная смесь, которая вследствие меньшего удельного веса поднимается по трубе 3. На выходе из нее газо-жидкостная смесь огибает отбойник 4. При этом из смеси выделяется воздух, а жидкость поступает в сборник 5.

Рис. 12. Воздушный подъемник:

1- труба для подачи сжатого воздуха; 2- смеситель; 3- подъемная труба;

4- отбойник; 5- сборник

Воздушные подъемники имеют сравнительно низкий КПД (25-35%). Достоинством их является отсутствие движущихся частей.

Сравнение и области применения насосов различных типов

Данные о выпускаемых насосах собраны в специальные каталоги. Выбор насоса производят по заданной производительности и напору, который рассчитывают в соответствии со схемой трубопровода. Двигатель к насосу подбирают по установочной мощности (по уравнению , где- коэффициент запаса мощности, значения которого определяются в зависимости от номинальной мощности двигателя) и числу оборотов.

Наибольшее распространение в химической промышленности получили центробежные насосы, которые имеют перед поршневыми ряд важных преимуществ. К ним относятся::1) высокая производительность и равномерная подача; 2) компактность и быстроходность (возможность непосредственного присоединения к электродвигателю); 3) простота устройства, что позволяет изготавливать их из химически стойких, трудно поддающихся механической обработке материалов (например, ферросилида, керамики и т.п.); 4) возможность перекачивания жидкостей, содержащих твердые взвешенные частицы, благодаря большим зазорам между лопатками и отсутствию клапанов; 5) возможность установки на легких фундаментах.

КПД наиболее крупных и тщательно изготовленных центробежных насосов достигает 0,95; КПД поршневых насосов 0,9. Однако центробежные насосы небольшой и средней производительности имеют КПД на 10-15% ниже, чем поршневые. Это обусловлено наличием больших зазоров между полостями всасывания и нагнетания, через которые возможен переток жидкости, а также затратами энергии на неизбежное вихреобразование вблизи кромок лопаток вращающегося с большой скоростью рабочего колеса, которая преобразуется в тепло и рассеивается в окружающей среде. Такие потери резко возрастают для высоко вязких жидкостей, перекачивание которых центробежными насосами, вследствие резкого снижения КПД, экономически невыгодно.

К недостаткам центробежных насосов следует отнести относительно низкие напоры, а также уменьшение производительности при увеличении сопротивления сети и резкое снижение КПД при уменьшении производительности.

Поршневые насосы целесообразно применять лишь при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях (в диапазоне 50-1000 атм. и выше), для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей (паровые насосы), а также при дозировании жидких сред.

В области больших подач (до 1500 ) при небольших напорах (до 10-15 м) применяют пропеллерные насосы, отличающиеся высоким гидравлическим КПД, компактностью и быстроходностью. Эти насосы пригодны для перемещения загрязненных и кристаллизующихся жидкостей.

Винтовые насосы могут быть использованы для перекачивания высоковязких жидкостей, топлив, нефтепродуктов и т.п. Эти насосы применяют в области подач до 300и давлений до 175 атм. при скорости вращения до 3000 об/мин. Винтовые насосы обладают рядом достоинств: быстроходностью, компактностью, бесшумностью. Производительность винтовых насосов практически не изменяется при изменении давления. КПД этих насосов достаточно высок и достигает 0,75-0,80.

Область применения одновинтовых (героторных) насосов ограничена производительностью 3,6 - 7 и давлением 10-25 атм. По стоимости изготовления и эксплуатационным расходам эти насосы близки к центробежным насосам малой производительности, работающих при давлениях 3-5 атм., и значительнее экономичнее последних, если давление нагнетания превышает 10 атм. Одновинтовые насосы используются для перекачивания загрязненных и агрессивных жидкостей, растворов и пластмасс с высокой вязкостью.

Пластинчатые насосы применяют для перемещения чистых, не содержащих твердых примесей жидкостей при умеренных производительностях и напорах.

Для перекачивания вязких жидкостей, не содержащих твердых примесей, при небольших подачах (не выше 5-6 ) и высоких давлениях (100-150 атм.) используют шестеренные насосы.

Вихревые насосы применяют для перемещения чистых маловязких жидкостей с небольшими подачами (до 40 ) и сравнительно высокими напорами (до 250 м), в несколько раз превышающими напоры центробежных насосов. К достоинствам вихревых насосов следует отнести простоту конструкции, компактность и возможность получения более высоких напоров, чем в центробежных насосах. Недостатком вихревых насосов является низкий КПД (20-50%), что обусловлено значительными потерями при переносе энергии вихрями, а также непригодность для перекачивания вязких жидкостей и жидкостей, содержащих твердые взвеси.

Струйные насосы, монтежю и воздушные подъемники используют в производствах, где наличие движущихся и трущихся частей недопустимо. Как указывалось, струйные насосы можно применять лишь в тех случаях, когда допустимо смешение перекачиваемой жидкости с рабочей. Струйные насосы, монтежю и подъемники могут быть изготовлены из химически стойких материалов, но обладают низким КПД.