3.3.2. Всасывающие устройства насосов

Всасывающее устройство (подвод) – элемент проточной части насоса, обеспечивающий подвод жидкости к рабочему колесу.

Подвод осуществляет:

• изменение скорости от значений во всасывающем трубопроводе до значений на входе в рабочее колесо;

• создание равномерного или осесимметричного поля скоростей перед колесом, необходимого для обеспечения установившегося движения жидкости в канале колеса.

В насосах применяют две конструктивные формы всасывающего устройства:

осевой подвод (рис. 73, а, б); боковой подвод (рис. 73, в, г).

Осевой подвод применяют для консольных и большинства типов вертикальных насосов. Для насосов с односторонним всасыванием конический осевой подвод является простейшим типом всасывающего устройства. Он обеспечивает подвод жидкости к колесу с равномерной по сечению скоростью.

Р асчет конического осевого подвода сводится к определению его длины l и угла конусности .

Длина подвода

,

где  – угол конусности, принимаемый в пределах 10–15. Диаметр входа в отвод выбирают равным стандартному значению диаметра трубы по государственному стандарту.

Сужающееся колено большого радиуса (рис. 73, б) применяют реже конического осевого подвода, однако для насосов с  100 оба подвода по гидравлическим качествам практически равноценны.

Боковое всасывание используется для центробежных насосов с двухсторонним всасыванием и большинства многоступенчатых насосов. Применяют два вида бокового подвода: кольцевой и спиральный.

Кольцевой подвод, часто встречающийся в грунтовых, шламовых многоступенчатых насосах, – это кольцевой канал постоянного сечения, расположенный по окружности перед входным отверстием колеса. Перед колесом создается неравномерное поле скоростей, при обтекании вала образуется «мертвая» зона, что приводит к снижению КПД. Однако простота изготовления такого подвода обуславливает широкое его применение.

Полуспиральный подвод (рис. 73, г и рис. 74) условно делят на три участка:

1 – криволинейный конфузорный участок от до , расположенный непосредственно перед входом в колесо;

2 – спиральный участок подвода 0–8 до переходного сечения Д–Д;

3 – участок от сечения Д–Д до входного патрубка насоса.

Практика насосостроения свидетельствует, что насосы со спиральным подводом имеют высокие технико-экономические показатели и не уступают по КПД и всасывающей способности насосам с осевым подводом.

Упомянутые качества спирального подвода определяются следующими факторами:

• стабилизацией потока языком подвода, что способствует устойчивому обтеканию вала насоса, а образовавшаяся «мертвая» зона стабильна и не является источником дополнительных потерь;

• улучшением условий входа потока на лопасть за счет:

некоторого уменьшения угла атаки потока при входе в колесо;

снижения относительной скорости на входе в колесо и диффузорности потока в нем.

Скорости потока в начальном сечении Д–Д и спиральной части сохраняются постоянными:

,

где – скорость потока во входном отверстии колеса.

Диаметр входного сечения конфузора

.

До поступления потока к спиральной части 8 (рис. 17) половина его уходит во входное отверстие колеса.

Площади сечений спиральной части, принимаемые пропорциональными их углу установки относительно нулевого сечения, определяют по формулам

и т. д.

Площадь сечения Д–Д, равную площади входного сечения конфузора, рассчитывают через диаметр .

Для спиральных подводов первых ступеней многоступенчатых насосов и насосов с двусторонним подводом диаметр входного отверстия подвода принимают равным диаметру всасывающего трубопровода. При этом рекомендуется, чтобы скорость во входном сечении подвода (сечение А–А)

,

где большие значения коэффициента соответствуют меньшим величинам .

Диаметр входного отверстия всасывающего патрубка

Выполнение чертежа подвода начинают с нанесения размеров диаметр , и . По аналогии с выбранной модельной конструкцией наcoca намечают осевые размеры конфузорной части АБВГ и расчетного сечения спиральной части 8. Радиальный размер сечения 8 выбирают так, чтобы площадь этого сечения была равна . Промежуточные сечения спирали (1, 2 и др.), у которых величины площадей пропорциональны охватываемым дугам, отсчитываемым от языка спирали, строят аналогично сечению .

Для построения спиральной части в плане с меридианного сечения снимают радиусы , и т. д. Затем, откладывая их на плане под соответствующим углом, определяют точки, соединив которые плавной кривой, получают чертеж проточной части спирали в плане.

Ориентацию входного сечения всасывающего патрубка относительно осей отвода выбирают такой, чтобы осевая линия всасывающего патрубка была плавной кривой. Далее, наметив по линии l–l несколько сечений (Б–Б, В–В и т. д.), строят график изменения скорости вдоль этой линии от (сечение А–А) до (сечение Д–Д). По полученным на графике скоростям определяют из уравнения неразрывности площади указанных сечений.