Лекция 1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 1

Лекция № 1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 1

Принципиальная тепловая схема АЭС с ВВЭР-1000

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ СХЕМА АЭС С ВВЭР-1000 ДЛЯ ПТУ К 1000 -60/1500 -2 3

5

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1. Насос – это машина предназначенная для: - перекачки жидкости от одного объекта к другому; - передачи энергии от приводного двигателя потоку жидкости. 6

Насосный агрегат – это приводной двигатель, соединительная муфта и насос. 7

Насосная установка – это насосный агрегат с обвязкой трубопроводов, арматурой и контрольно-измерительными приборами. 8

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА: Схема оборудования насосной установки с центробежным насосом: 1 - насос; 2 - двигатель; 3 - муфта; 4 - всасывающий трубопровод; 5 - приемный резервуар; 6 - напорный трубопровод; 7 - напорный резервуар; 8 - задвижка; 9 - обратный клапан

Подача насоса (Q) – это количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени. Единицы измерения: *Q [м 3/с]; [м 3/ч] – объемная подача; **G [кг/с]; [т/ч] – массовая подача. Зависимость массовой подачи и объемной: *** Gм = ρ·Q ρ – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 10

Напор насоса (H) –это приращение энергии, получаемое каждой весовой единицей жидкости, проходящей через насос: H = e 2 – e 1 11

Единицы измерения – метры столба жидкости (м. ст. ж) Напор необходим жидкости для преодоления гидравлических сопротивлений энергетической системы, состоящих из трения по длине трубопровода и местных сопротивлений (оборудование, арматура, повороты, изменение диаметра и т. д. ). 12

Давление насоса (Р) – это приращение энергии, получаемое единицей объема жидкости, проходящей через насос. Единицы измерения – Па, КПа, МПа, кгс/см 2, мм. рт. ст. , бар. Давление на входе в насос (Рвх; Рвс) измеряется прибором мановакууметр (кгс/см 2, мм. рт. ст). Давление на выходе из насоса (Рвых; Рн)- измеряется приборомманометр (кгс/см 2). 13

Мощность насоса: 1. Полезная мощность ( Nп) – это приращение энергии, получаемое всем потоком жидкости, проходящим через насос в единицу времени. Nп = Q·P (квт) Q – объемная подача, м 3/с; Р – давление насоса, (Па) 14

Мощность насоса N – это мощность, потребляемая насосом от электродвигателя: N = Nэд∙ηэд к. Вт; Nэд = I∙U∙ 10 -3 к. Вт 2. Она больше полезной мощности на величину потерь ∆N, которые включают в себя: - затраты мощности на преодоление гидравлических сопротивлений в самом насосе и учитываются гидравлическим КПД – ηг; 15

- затраты мощности на утечку части жидкости из рабочей камеры и учитываются объемным КПД -ηоб; - затраты мощности преодоление механического трения различных элементах насоса и учитывается механическим КПД – ηм. 16

Коэффициент полезного действия – это отношение полезной мощности к мощности насоса, т. е. ηсум = η 1 * η 2 * η 3 - 1 -гидравлические потери - 2 -объёмные потери - 3 механические потери 17

КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ По принципу действия насосы разделяют на две большие группы -динамические насосы; -объемные насосы. Динамическими насосами называют насосы в которых приращение энергии потока жидкости происходит за счет силового воздействия рабочего органа (лопатки, лопасти) в камере постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. 18

трения вихревой плунжерный роторный поршневой Роторно-поршнев динамический пластинчатый эл. магнитный винтовой шестеренный струйный осевой лопастной центробежный насос объемный возвр-поступательн 19

К группе динамических насосов относятся лопастные насосы, насосы трения и электромагнитные насосы. Лопастные насосы – насосы, в которых жидкая среда перемещается путем обтекания лопасти (центробежные и осевые насосы). Насосы трения - насосы, в которых жидкая среда перемещается под воздействием сил трения (вихревые и струйные насосы). 20

ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ: Схема центробежного насоса Схема осевого насоса 21

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА рабочее колесо Закрытое р. к. Полуоткрытое р. к. 22

Рабочее колесо полуоткрытого типа Покрывающий диск отсутствует. Колёса этого типа иногда применяют в химических и шламовых насосах Рабочее колесо двухстороннего входа. Представляет собой два одинаковых колеса, соединённых между собой общей ступицей, рабочих колёс одностороннего входа. Достоинством таких колёс является хорошая осевая их уравновешенность Рабочее колесо с радиальным импеллером. Импеллер представляет собой радиальные лопатки с наружной стороны основного диска. Колёса такого типа применяются для разгрузки от осевых усилий или защиты уплотнений от попадания твёрдых частиц.

Конструкция рабочего колеса ЦН: Рабочие колеса ЦН могут быть открытого типа (с одним диском) и закрытого (с двумя дисками). В основном применяются закрытого типа, состоящие из переднего (верхнего) и заднего (нижнего) дисков, между которыми расположены рабочие лопатки. Задний диск имеет ступицу, с помощью которой рабочее колесо крепится к валу. Также имеется входная воронка через которую жидкость поступает на лопатки рабочего колеса. 24

Рабочее колесо является основным элементом насоса, так как в нём происходит преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости. Рабочее колесо закрытого типа: 1. покрывающий диск; 2. лопасти, 3. основной диск со ступицей.

Принцип действия ЦН

Корпус одноступенчатого центробежного насоса.

Принцип действия центробежного насоса При остановленном насосе рабочее колесо заполняется перекачиваемой жидкостью. После пуска приводного двигателя рабочее колесо начинает вращаться с некоторой угловой скоростью и с той же скоростью начнется вращение частиц жидкости, находящихся в межлопаточных каналах рабочего колеса. 29

При этом частицы жидкости будут испытывать действие центробежных сил, которые вызовут перемещение этих частиц в направлении внешнего радиуса (R 2) колеса – от центра к периферии. На место частиц жидкости, ушедших из межлопаточных каналов рабочего колеса, будут поступать новые частицы из подводящего трубопровода насоса и будет осуществляться непрерывное движение жидкости в проточных каналах насоса. 30

Таким образом, при вращении рабочего колеса его лопатки, оказывая силовое воздействие на жидкость, преобразуют механическую энергию приводного двигателя в энергию перекачиваемой жидкости. Давление жидкости на выходе из насоса будет больше, чем давление на входе в него за счет энергии, полученной в рабочем колесе. 31

Электромагнитные насосы, в которых жидкая среда перемещается под воздействием электромагнитных сил. 32

Объемными насосами называются насосы, в которых приращение энергии потока жидкости происходит за счет изменения объема камеры котора периодически сообщается с входом и выходом насоса. К группе объемных насосов относятся возвратно-поступательные и роторно-вращательные насосы. 33

Возвратно-поступательные – это объемные насосы с прямолинейным возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насос (поршневые, плунжерные). 34

Роторно-вращательные – это объемные насосы с вращательным или вращательным и возвратнопоступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса (шестеренные, винтовые, пластинчатые, роторно-поршневые). 35

Роторно-вращательные – это объемные насосы с вращательным или вращательным и возвратнопоступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса (шестеренные, винтовые, пластинчатые, роторнопоршневые). 36

ПРИМЕР КОНСТРУКЦИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЦН: конструкция насоса вертикального исполнения с двойным корпусом

1. ВЫВОД ОСНОВНОГО УРАВНЕНИЯ ЦН: 1. 1. Движение жидкости в каналах р. к. , треугольники скоростей 1. 2. Подача ЦН 1. 3. Теоретический напор ЦН 2. Анализ ОУ ЦН: 2. 1. влияние геометрических и технических характеристик на напор ЦН 2. 2. влияние угла бетта 2 3. Действительный напор ЦН: 3. 1. влияние реальных свойств перекачиваемой жидкости 3. 2. влияние конечного числа лопастей 3. 3. влияние конечной толщины лопасти 38

СЕЧЕНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА: геометрические характеристики р. к. 39