2.2. Динамические насосы: основные сведения, классификация

В динамических насосахсилы, действующие на жидкость со стороны энергосообщителя, создаютпостоянный потокжидкой среды. Поэтомурабочие органыдинамического насоса обычноназываютегопроточной частью. По принципу действия энергосообщитель динамического насоса должен быть достаточно быстроходным, что легко осуществимо при его вращательном движении.

Наиболее распространенными видамидинамических насосовявляются лопастныеили лопаточные насосы, которыев зависимости от направления движенияжидкой среды называютсяцентробежными, диагональными или осевыми.В осевых насосахосновное движение жидкости происходитвдоль оси вращения, вцентробежных–от центра к периферии. В лопастных насосах жидкая среда перемещается от входа к выходу путем обтекания лопастей или лопаток. В этих насосахтрение – нежелательное явление, снижающее экономичность работы машины. Лопастный насос может сообщать энергию идеальной жидкости, лишенной вязкости.

Насос, в котором жидкая среда перемещаетсяза счет силвязкостноготрения,назовемнасосом трения. В этом насосе энергия может сообщаться гипотетической жидкости с конечной величиной вязкости, но с плотностью, равной нулю: в машине будет происходить приращение давления, т.е. объемной удельной энергии.

В чистом виде силы тренияпроявляются толькопри ламинарном режиметечения жидкости.При турбулентномрежиме течения жидкости проявляютсяи силы инерции, в результате действия которых происходит обмен количеством движения между частицами жидкости в соседних слоях.Свойство вязкостипроявляется здесь только какпервичный фактор, приводящий в движение или тормозящий частицы, которые находятся вблизи жестких границ потока: в случае насоса – это границы энергосообщителя.

Известны различные конструкциинасосов трения, наиболее распространенными являютсявихревые, дисковые, черпаковые, лабиринтные насосы.

2.3. Центробежный насос

Центробежный насосявляется самым распространенным видомлопастныхнасосов. В лопастных насосах жидкаясреда перемещаетсяблагодаря силовому воздействию на неесистемы лопастей, подобных крылу самолета.

Проточная часть центробежного насоса с осевым подводом и спиральным отводом изображена на рис. 2.1 и 2.2. Энергосообщитель центробежного насоса –рабочее колесо(9) – представляет собой конструкцию, состоящую изнескольких

Рис. 2.1. Схема центробежного насоса

Рис. 2.2. Устройство центробежного насоса

лопастей, расположенных центрально симметрично в плоскости, перпендикулярной оси вращения.Лопастиспроектированы (точнее –спрофилированы) таким образом,чтобыпри вращении рабочего колесавозникали силы,противодействующиеэтомудвижению. Тогда лопастнаямашина будетработать либов режимегидравлическоготормоза, если подводимая механическаяэнергиябудет рассеиваться, переходяв тепло, либов режиме насоса, если подводимая механическая энергия будет переходитьв потенциальную и кинетическуюэнергиюжидкой среды. Лопасти (или лопатки) либо ограничены цилиндрическими поверхностями с образующими перпендикулярными задней и передней стенками, либо поверхностями двоякой кривизны. Рабочееколесо называютиногда лопастным колесом, лопаточным колесом,крыльчаткой.

Задачей входного устройстваявляетсяподводжидкости к рабочему колесу с наименьшими потерями. Входные устройствамогут бытьразличного вида:осевыми, коленообразными, полуспиральными, лопаточнымии т.д.

Задачей отводящего устройстваявляетсясборвыходящей из рабочего колеса жидкости и частичноепреобразование кинетическойэнергиив потенциальную. Кромеспиральногоотвода, применяюткольцевые и лопаточныеотводящие устройства. Вследствие особенностей кинематики потока вспиральных и кольцевыхотводах течение жидкой среды в них сопровождаетсясущественными потерями. Поэтому дляповышения эффективностицентробежного насоса за спиральным отводомустанавливают диффузор, в котором происходит основное преобразование кинетической энергии потока в потенциальную.

Характеристикацентробежногонасоса,т.е. графическая зависимостьнапора, мощности и КПД от подачипри постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой средына входев насос, представлена на рис. 2.3.НапорнаяхарактеристикаH =H(Q) имощностнаяхарактеристикаN =N(Q) являютсянезависимыми; кривая КПД η = η(Q) определяется первыми двумя.

Рис. 2.3. Характеристики центробежного насоса

Анализ устройства и принципа действия центробежного насоса показал, что эта машина будет иметь достаточную эффективностьпри условиибыстроходного привода. Центробежные насосыприменяютсяв водоснабжении, в энергетике, в системах топливоподачи, в различных технологических процессах. Они перекачивают различные жидкие среды: от жидкого водорода до расплавленного металла.Диапазон подачколеблется от 10 см3/c до 10 м3/c ,давление– от 104Н/м2 (0,1кг /см2 ) до 5 107 Н/м2 (500кг /см2 ),частота вращениядостигает 100000 об/мин и более.