34) Устройство и принцип действия центробежного насоса. Трансформация д. Бернули в центробежном насосе. Запуск насоса в работу.

Работа любого насоса и, в частности, центробежного основывается на двух физических свойствах жидкости: вязкости и липкости (свойство адгезии). В центробежном насосе перемещение жидкости осуществляется под действием центробежных сил от центра рабочего колеса к его периферии. При этом в центре образуется разряжение, благодаря которому за счет атмосферного давления в насос поступают новые порции жидкости.

При вращении рабочего колеса жидкость участвует в двух видах движения: переносном (совместно с рабочим колесом относительно оси вращения) со скоростью ω₁ – в начале лопатки и ω₂ – на сходе с нее и относительном (вдоль лопатки колеса от центра к периферии) с соответствующими скоростями U₁ и U₂. Результирующая или абсолютная скорость жидкости ( ₁ – на входе в колесо и ₂ – на выходе из него) определяется как геометрическая сумма соответствующих скоростей, а именно: и . После схода жидкости с кромки рабочего колеса она перемещается в постоянно расширяющемся зазоре между корпусом 1 и рабочим колесом 2 насоса (рис.).

1 – корпус насоса; 2 – рабочее колесо; 3 – входной патрубок насоса; 4 – выходной (нагнетательный) патрубок; 5 – сальниковое уплотнение; 6 – вал привода

Выделив сечения 1 – 1 и 2 – 2, объединим их уравнением Бернулли

Будем считать, что расстояние между выделенными сечениями вдоль корпуса незначительно, поэтому величину гидравлических потерь Σh_п можем приравнять нулю. Учитывая, что сечения 1 – 1 и 2 – 2 расположены достаточно близко, то разностью их геометрических высот расположения Z₁ – Z₂ можем пренебречь. В результате принятых допущений уравнение Бернулли примет вид

Зная, что зазор, в котором движется жидкость, постоянно увеличивающийся, в направлении выхода из насоса будет справедливо соотношение S₁<S₂и приняв во внимание уравнение неразрывности потока.

приходим к выводу об изменении скорости движения жидкости в рассматриваемых сечениях от значения υ₁ (в сечении 1 – 1) до значения υ₂ (в сечении 2 – 2). При этом меняется и удельная кинетическая энергия потока (скоростной напор ) от до . Таким образом, справедливо утверждение о том, что

Однако для сохранения справедливости равенства (11.18) необходимо, чтобы статическое давление в соответствующих сечениях было обратно т.е.

Это означает, что при перемещении жидкости вдоль корпуса насоса его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная возрастает, тем самым на выходе из насоса жидкость будет обладает большим статическим напором, нежели на входе. Взаимный переход одного вида энергии в другой и обратно называется «трансформацией Бернулли».

Чтобы запустить насос, надо в центральной области запустить разряжение: заливка жидкости, установка насоса ниже уровня жидкости, установкой на линии всасывания устройств, предотвращающих сток жидкости при откл. насоса. таким устройством является обратный клапан.

35) Движение жидкости в канале рабочего колеса насоса. Определение расхода жидкости.Движение реальной жидкости в межлопаточных каналах рабочего колеса представляет собой весьма сложный гидромеханический процесс. Поэтому до настоящего времени уравнения движения получить чисто теоретическим путем не удается. Теоретические уравнения движения жидкости в межлопаточных каналах динамических гидромашин (лопаточных насосов и гидротурбин) получены Л.Эйлером при следующих двух допущениях: 1 Жидкость идеальная, т.е. гидравлические сопротивления не учитываются. 2 Жидкость движется в виде бесконечного числа элементарных струек, строго повторяющих форму лопаток.

Эти допущения облегчают теоретическое исследование движения жидкости в лопаточных системах, но в дальнейшем требуют внесения существенных поправок на основании экспериментальных исследований. Движение каждой частицы жидкости потока в рабочем колесе является сложным, абсолютная скорость, которой складывается из переносной и относительной скоростей. Скорость переносного движения - это линейная скорость вращательного движения точки рабочего колеса, где в данный момент находится частица жидкости. Эта скорость направлена по касательной к окружности, на которой находится частица. Относительная скорость - это скорость перемещения частицы относительно лопатки колеса: вектор относительной скорости направлен по касательной к лопатке. Подачей (производительностью) насоса называется объем жидкости, проходящей в единицу времени через нагнетательный патрубок насоса. Она может измеряться в следующих единицах: м³/с; м³/ч; л/с; л/мин (1 л/с ≈ 10^-3 м³/с). Зная u₂, скорость относительного движения частиц жидкости на выходе из рабочего колеса (см. рис.), возможно определить его подачу, применив уравнение объёмного секундного расхода: