3.9. Вихревые насосы

Вихревые насосы применяются в различных отраслях народного хозяйства при коэффициентах быстроходности .

Преимущества вихревых насосов перед поршневыми, которые до появления вихревых использовались при , заключатся в меньших габаритных размерах и весе, простоте конструкции, большой крутизне напорной характеристики.

В отличие от лопастных насосов, которые при положительной высоте всасывания не могут сами засасывать перекачиваемую жидкость, а при пуске должны быть заполнены ею сами и всасывающий трубопровод, вихревые насосы запускаются без предварительного заполнения.

В автомобильном хозяйстве вихревых насосы применяют совместно с лопастными в качестве источника энергии жидкости в моечных установках.

Вихревых насосы бывают двух типов:

С закрытым каналом, у которых боковые каналы расположены на периферии в торце корпуса и не имеют прямого соединения с всасывающим и напорным отверстиями;

С открытым каналом, боковые каналы которых непосредственно соединены с всасывающим и напорным отверстиями;

Насос закрытым каналом (рис. 89) содержит корпус 3, в торцах которого выполнены каналы 2, начинающиеся у всасывающего отверстия В и заканчивающиеся в напорном отверстии Н.

Отверстия В и Н разъединены перемычками и расположены на меньшем радиусе, чем кольцевые каналы. В корпусе 3 вращается рабочее колесо 1, представляющее собой диск с радиальными лопатками.

Насос с открытым каналом (рис. 90) состоит из корпуса 4, имеющего кольцевой канал 2, в котором вращается рабочее колесо 5 – диск с выфрезерованными на торцах лопатками. Всасывающее 2 и напорное 3 отверстия разделены перемычкой.

Принцип действия вихревых насосов заключается в следующем.

При вращении колеса жидкость захватывается лопатками, двигаясь по межлопаточному каналу под действием центробежных сил, и с большой скоростью поступает в кольцевой канал. Пройдя некоторое расстояние по канал у, жидкость опять захватывается колесом, и цикл повторяется несколько раз. В результате такого характера движения жидкости в вихревом насосе напор, развиваемый им, в 3-5 раз больше, чем создаваемый таким же по размерам центробежным насосом.

Величину энергии, сообщаемой рабочим колесом жидкости, определяют на основании закона моментов количества движения.

Момент взаимодействия колес с потоком жидкости

, (3.25)

где – расход жидкости, циркулирующей в каналах колеса; - средний радиус лопаток и кольцевого канала; и – средние значения окружной составляющей абсолютной скорости на выходе и входе в колесо.

Момент гидравлических сил, действующих на статор,

, (3.26)

где и – давления в начале и конце канала; - площадь сечения кольцевого канала.

Приравняв уравнения (3.25) и (3.26) и сделав некоторые перестановки, получим величину теоретического напора

.

3.10. Струйные насосы

Струйный насос (рис. 91) состоит из всасывающего трубопровода 1, смесительной камеры 3, напорного трубопровода , сопла 2, диффузора 4. К диффузору присоединен нагнетательный трубопровод 5.

Рабочая жидкость от источника высокого давления подается по напорному трубопроводу и с большой скоростью выбрасывается из сопла 2 в виде струи. В месте выхода струи создается вакуум, вследствие чего из всасывающего трубопровода 1 в смесительную камеру 3, а затем в диффузор 4 и по нагнетательному трубопроводу 5 к потребителю поступает основной поток жидкости.

З апишем уравнение динамического равновесия объема жидкости, заключенного в смесительной камере:

Приращение удельной энергии давления в смесительной камере

(3.27)

Учитывая, что , и из (3.22) получим

.

Теоретический напор, создаваемый струйным насосом,

. (3.28)

После преобразований из (3.28) имеем

. (3.29)

Действительный напор насоса будет меньше теоретического на величину потерь во всасывающем трубопроводе , смесительной камере и диффузоре :

Как следует из уравнения (3.29), величина напора, струйного насоса пропорциональна энергии жидкости на выходе из сопла и зависит от относительного расхода и геометрического параметра .