Файл: Назначение и принцип действтия насосов.docx

Насосы с вращательным движением рабочего органа

Достоинства:

• 
  конструктивно просты;
  
• 
  обеспечивают плавную подачу перекачиваемой жидкости;
  
• 
  сочетание малой подачи и способности перекачивать вязкие жидкости.
  

Недостатки:

• 
  малая подача;
  
• 
  предназначены для перекачивания жидкостей, не содержащих загрязняющих веществ.
  

Водоструйные насосы

Достоинства:

• 
  небольшие размеры;
  
• 
  простота устройства;
  
• 
  способность перекачивать жидкости с большим содержанием взвешенных веществ;
  
• 
  высокая надежность работы.
  

Недостатки:

• 
  низкий КПД;
  
• 
  необходимость подачи большого объема рабочей воды под давлением.
  

Воздушные подъемники

Достоинства:

• 
  простота устройства и обслуживания;
  
• 
  надежность работы.
  

Недостатки:

• 
  необходимость большого заглубления форсунки;
  
• 
  низкий КПД.
  
  • 
    НАПОР, РАЗВИВАЕМЫЙ НАСОСОМ
    

Напор насоса представляет собой приращение энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него. Напор выражается в метрах.

Напор определяет высоту подъема или дальность перемещения жидкости (соответственно Н и L).

Схема установки насоса представлена на рисунке:



Удельная энергия потока в сечении при входе в насос (сечение 1 – 1) равна:

.
Удельная энергия потока в сечении при выходе из насоса (сечение 2 – 2) равна:

.

Напор насоса равен:

. (*)

Сумма первых двух членов правой части уравнения напора называется манометрическим напором:

,

тогда напор насоса равен:

. (**)

При одинаковых диаметрах всасывающего и напорного патрубков насоса напор насоса равен манометрическому напору:

---

На практике при расположении оси насоса выше уровня жидкости в нижнем бассейне манометрический напор определяется выражением:

,

где - приведенные к оси насоса показания манометра и вакуумметра, установленных на напорном и всасывающем патрубках насоса, м.

При работе насоса с подпором, т. е. при расположении его ниже уровня жидкости в нижнем бассейне, манометрический напор определяется разностью:

,

где - приведенные к оси насоса показания манометров, установленных соответственно на напорном и всасывающем патрубках насоса.

В лопастных насосах с вертикальным расположением вала при подсчете манометрического напора показания манометра и вакуумметра приводятся к поперечной оси рабочего колеса, а если насосы многоступенчатые, - к оси рабочего колеса 1- ой ступени.

По зависимостям (*) и (**) напор насоса определяется лишь на действующих насосных установках. Использовать их для подсчета напора проектируемых установок нельзя, так как давления и , равно как и манометрический напор, являются в этом случае искомыми величинами.

Если применить уравнение Бернулли для потока жидкости на участках 0 – 0 и 1 – 1 , а также на участках 2 – 2 и 3 – 3 , то можно получить выражения для расчета величин: и .

После их подстановки в зависимость (*) и после сокращения подобных членов, имеющих разные знаки, можно получить формулу для расчета напора насоса:



Таким образом, напор насоса

---

представляет собой сумму статического напора и гидравлических потерь, возникающих при движении перекачиваемой жидкости по системе всасывающего и напорного трубопровода от нижнего бассейна до верхнего бассейна.

В число исходных данных для проектирования насосной установки входят уровни свободной поверхности в нижнем и верхнем бассейнах, а следовательно, статический напор.
Суммарные гидравлические потери для заданной подачи насоса определяются расчетом с учетом конструктивных особенностей (диаметр, протяженность, материал, оборудование и т. д.) всасывающего и напорного трубопроводов.

9. 
   МОЩНОСТЬ НАСОСА И ЕГО КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
   

Если насос подает в 1 с из нижнего бассейна в верхний объем жидкости массой m, то совершаемая им полезная работа равна: , Дж.

Так как , то при подаче , м³/с полезная мощность насоса(работа в 1 с) будет:

,

,

где Р - величина, называемая давлением насоса.

.

Вследствие неизбежных потерь энергии в самом насосе потребляемая им мощность должна быть больше полезной мощности.

Эти потери учитываются коэффициентом полезного действия , представляющим отношение полезной мощности к мощности насоса :

.

Соответственно мощность насоса равна:

,

или

---

.

Баланс энергии в лопастном насосе может быть представлен следующей схемой:

К насосу подводится мощность N. Часть этой мощности теряется (превращается в тепло).

Потери мощности в насосе делят на:

• 
  механические;
  
• 
  объемные;
  
• 
  гидравлические.
  

---

Механические потери

Механическими потерями являются потери на трение:

• 
  в подшипниках;
  
• 
  в сальниках;
  
• 
  наружной поверхности рабочих колес о жидкость (дисковое трение).
  

Мощность, остающаяся за вычетом механических потерь, передается рабочим колесом жидкости. Принято называть эту мощность гидравлической.



Энергия, переданная рабочим колесом единице веса жидкости, называется теоретическим напором. Он больше напора Н насоса на величину гидравлических потерь при движении жидкости в рабочих органах насоса:

.

Через рабочее колесо протекает в секунду жидкость объемом Q_К или весом .

Следовательно, гидравлическая мощность насоса, т. е. мощность сообщаемая жидкости в колесе равна:

.

Величина механических потерь оценивается механическим к. п. д., который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности N_Г к затраченной мощности – мощности на валу насоса N:

.

Объемные потери одноступенчатого насоса

Жидкость, выходящая из рабочего колеса в количестве Q_К в основном поступает в отвод и затем в нагнетательный патрубок насоса и частично возвращается в подвод через зазоры в уплотнении между рабочим колесом и корпусом насоса (утечка q_К). Энергия жидкости, возвращающейся в подвод, теряется. Эти потери называются объемными. Утечки обусловлены тем, что давление на выходе из рабочего колеса больше, чем в подводе. Утечки тем больше, чем больше зазор в уплотнении между рабочим колесом и корпусом насоса.

Схема образования объемных потерь в уплотнении рабочего колеса представлена на рисунке:



Кроме рассмотренных утечек жидкости, имеет место утечки через сальники, но эти утечки весьма малы, и при рассмотрении баланса мощности ими можно пренебречь.

Объемные потери оценивают объемным к. п. д., равным отношению мощности

---