НАСОСЫ Насос – это машина, предназначенная для сообщения жидкости механической энергии. Основные параметры насосов Производительность, или подача, – это объемное или массовое количество жидкости, подаваемой насосом в сеть в единицу времени. Соответственно различают объемную производительность Q, м 3/с, и массовую производительность G, кг/с. Напор—это удельная механическая энергия, сообщаемая насосом жидкости в единицу времени (1)
Мощность, сообщаемая насосом жидкости Nпол, называется полезной. При известных Q и H она может быть найдена из выражения (1) Эффективная, или затрачиваемая мощность (Nэф) – это мощность, потребляемая насосом при перекачивании жидкости, она может быть измерена на приводном, валу насоса. Коэффициент полезного действия
где г – гидравлический коэффициент полезного действия, учитывает гидравлические потери энергии, связанные с течением жидкости внутри проточной части насоса (в клапанах поршневых насосов, в межлопаточных каналах центробежного насоса и т. п. ); об – объемный коэффициент полезного действия, учитывает потери энергии, вызванные внутренними и внешними утечками жидкости; мех – механический коэффициент полезного действия, учитывает прочие потери энергии в насосе (трение в уплотнении, трение поршня о поверхность цилиндра в поршневом насосе, гидравлические потери в жидкости, находящейся между дисками колеса и корпусом центробежного насоса и т. п. ).
Всасывающая способность характеризуется максимально допустимой высотой установки насоса над уровнем жидкости в емкости, из которой она всасывается. Классификация насосов По принципу действия насосы делится на две основные группы: 1. Лопастные насосы, принцип действия которых основан на создании центробежных полей давлений или других динамических эффектов (центробежный насос, вихревой насос, осевой насос и т. п. ). 2. Объемные насосы, в основе действия которых лежит принцип перемещения строго определенных порций жидкости (поршневой насос, шестеренный насос и др. ). Кроме насосов, относящихся к двум названным основным группам, в промышленности также находят применение струйные и газлифтные насосы
Ориентировочная область применения насосов: 1 – поршневые; 2 – центробежные; 3 – осевые
Насос, включенный в сеть: 1 – сеть; 2 – насос
График совместной работы насоса и сети: 1 – характеристика сети; 2 – характеристика насоса
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ При вращательном движении в жидкости возникает центробежное поле давлений с максимальным давлением на периферии и минимальным на оси потока. Если вблизи осуществляется подача, а с периферии— отток жидкости повышенного давления, то реализуется принцип действия центробежного насоса Окружная скорость колеса обычно не превышает 80 м/с (ограничивается условием прочности материала колеса). При этом скорость выхода жидкости с лопаток колеса достигает 20 м/с.
Схема центробежного насоса: 1 – всасывающий штуцер; 2 – сальник; 3 – корпус с каналом; 4 – рабочее колесо; 5 – вал; 6 –лопасти рабочего колеса; 7 – нагнетательный штуцер
Рабочее колесо центробежного насоса
Типы рабочих колес а б в Рабочее колесо центробежного насоса: а -полузакрытого типа; б- закрытого типа; в -с двухсторонним всасыванием
Схема центробежной машины: 1 – подвод конфузорногo типа; 2 – рабочее колесо; 3 – спиральный отвод; 4 – приводной вал; А – зона возможной кавитaции
Лопаточный отвод центробежной машины
Распределение осевых давлений по наружным поверхностям колеса центробежной машины: 1 – уплотнение колеса; 2, 3 – зазоры
Способы компенсации осевой силы в центробежных насосах: а) колесо с двусторонним входом жидкости; б) колесо с переточными отверстиями и ложной ступицей; в) колесо с импеллером; г) эпюра давлений для колеса с импеллером; 1 – уплоrnение колеса; 2 –ложная ступица; 3 – переточные отверстия; 4 – лопасти импеллера
Классификация центробежных насосов По числу ступеней различают насосы одноступенчатые и многоступенчатые, в которых жидкость последовательно проходит через несколько центробежных колес.
По коэффициенту быстроходности ns насосы различают на: тихоходные – ns = 40; нормальные – ns =80 – 150 быстроходные – ns =150 – 300
Коэффициент быстроходности практически однозначно связан с отношением геометрических размеров рабочего колеса:
Основное уравнение идеального центробежного насоса (уравнение Эйлера) Идеальный насос: 1) перекачиваемая жидкость идеальная (вязкость = 0); 2) толщина лопаток = 0 3) число лопаток z =
Планы скоростей: а) при входе жидкости в колесо; б) при выходе жидкости из колеса
Поскольку 1 = 90 , то u 1 = u 1 r Рабочие характеристики идеального центробежного насоса Из плана скоростей следует где u 2 r – проекция u 2 на радиальное направление; u 2 отн – скорость жидкости относительно лопаток колеса; 2 – угол образуемый линией лопатки в месте се пересечения с внешней окружностью колеса, или угол между u 2 и u 2 пер = r 2 – скорость переносного движения, или окружная скорость вращения колеса
т = 1
Выбор оптимальных углов 1 и 2 Центробежный насос проектируется для перекачивания жидкости в количестве Qопт При известном значении Qопт. угол 1 выбирается так, чтобы обеспечить условие безударного входа жидкости на лопатки, т. е. равенство скоростей до и после входа жидкости на лопасти
Из условия = 90° и u 1=u 1 r следует Оптимальное значение угла 2 определяется из условия получения в насосе максимума статической доли напора Нст в общей величине Нт. Такая формулировка задачи правомерна только для случая нагнетания реальной жидкости, так как последующее преобразование динамического напора Ндин в статический в улитке корпуса насоса или в направляющем аппарате всегда связано с гидравлическими потерями и снижением КПД насоса.
Поскольку , то при оптимальном угле β 1 u 1 = 0 и Профиль межлопаточного канала колеса конструируется таким образом, чтобы составляющая ur оставалась постоянной величиной, т. е. u 1 r= u 2 r. ( с увеличением D b уменьшается). Тогда
С учетом плана скоростей и соотношения u 2 =u 2 cos 2 окончательно получим
Q = ( D 2 – zδ 2)b 2 u 2 rηоб = D 2 b 2 u 2 rk 2ηоб k 2=1— zδ 2/ D 2 Рабочие характеристики центробежного насоса
При перекачивании вязкой жидкости в проточной части колеса возникают гидравлические потери по длине hl, которые примерно пропорциональны Q 2 При отсутствии подкрутки жидкости на входе в колесо 1= 90°, и только при строго определенном расходе жидкости Qопт для заданной геометрии колеса реализуется строго радиальный вход жидкости При Q > Qопт или Q < Qопт при входе в межлопаточный канал жидкость резко изменяет направление, т. е. при Q ≠ Qопт возникают потери из-за внезапного поворота
hl ~ Q 2 hм ~ (Q – Qопт)2 Q=Qтk 2—Qут
Универсальная характеристика центробежного насоса
Подобие центробежных насосов разделив на (n. D 2)2 с учетом соотношения получим
Из условий гидродинамического подобия следует, что рабочие колеса ряда подобных центробежных насосов должны быть: 1) геометрически подобны, т. е. = const, β 2=соnst. , k 2=const; 2) кинематически подобны, т. е. должны быть подобны поля скоростей и об =соnst, kц=const; 3) динамически подобны, т. е. должны быть одинаковыми режимы течения жидкости, следовательно, г=соnst. ns ≈ 20 kн
Формулы пропорциональности Эти формулы отражают характер изменения основных параметров работы насоса (Q, Н, Nэф) при изменении частоты вращения n при условии сохранения гидродинамического подобия течения жидкости внутри рабочего колеса. т. е. при η = const. Это условие эквивалентно сохранение значения Q и H при изменении n 0, 8< n/n 1< 1, 25
Работа насоса на сеть. Способы регулирования производительности насоса
Если Qс/Qн > Нс/Нн, то выгоднее применять способ байпассирования
ВИХРЕВОЙ НАСОС
Поскольку Hполн – hw = Н ; υвс=υнагн и
ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ
При L/R>5 L – Lcos = 0 q, Q qmax Q
q, Q Q
Численное значение угла 1 определяется из условия Q=q После интегрирования и вычислений получим ∆Vж= 0, 55 SL, и объем газа в колпаке
Рабочая характеристика поршневого насоса Работа насоса объемноrо типа на сеть: 1 – идеальная характеристика насоса; 2 – реальная характеристика насоса; 3 – исходная характеристика сети; 4 – характеристика сети с дросселем; 5 – насос; 6 – предохранительный клапан; 7 – байпасная линия; 8 – байпасный регyлятор расхода; 9 – дроссель
Схема плунжерного насоса: 1 – плунжер; 2 – сальник Схема установки поршневого насоса Схема дифференциального насоса
1 – цилиндр; 2 – плунжер; 3 – мембрана; 4 – всасывающий клапан; 5 – нагнетательный клапан Схема мембранного насоса Схема шестерёнчатого насоса
Винтовой насос
Скачать презентацию НАСОСЫ Насос это машина предназначенная для сообщения
Гидравлика 5.ppt