Высота всасывания центробежных насосов. Кавитация
Приняв за плоскость сравнения уровень свободной поверхности жидкости в питательном баке 0–0 (рис. 6.18), напишем уравнение Бернулли для сечений 0–0 и 1–1 (сечение 1–1 соответствует всасывающему патрубку насоса):
где
Как видно из формулы (6.37), чем меньше
Рис. 6.18. Линия всасывания насосной установки
Если давление Предположим, разрыва потока нет, жидкость пузырьками пара (газа) при своем движении попадает в область более высоких давлений. Вследствие кавитации может произойти: – снижение – полное прекращение подачи – разрыв потока; – возникновение вибрации, ударов, шумов; – механическое разрушение твердых поверхностей насоса. Возникновение кавитации в центробежном насосе вероятнее всего
Определим максимальную высоту всасывания насоса, принимая
Допустимую высоту всасывания можно определить с учетом кавитационного запаса
Значения кавитационного запаса Высота всасывания центробежного насоса для воды при нормальных условиях составляет
Осевые насосы
Рабочее колесо 1 при вращении в корпусе 2 сообщает жидкости движение в осевом направлении. При этом поток несколько закручивается. Для преобразования вращательного движения потока в поступательное При вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти. Силы давления лопастей Осевые насосы применяются для больших расходов жидкости (десятки кубических метров в секунду) и малых напоров (5–20 м). Теоретический напор осевого насоса, как и для центробежного, определяется по уравнению Эйлера (6.25):
Рис. 6.19. Схема осевого насоса
Рассмотрим треугольники скоростей на входе жидкости в рабочее колесо (рис. 6.20, а) и на выходе (рис. 6.20, б).
а) б)
Рис. 6.20. Треугольники скоростей для рабочего колеса осевого насоса
Окружная (переносная) скорость вращения, как известно, определяется по формуле: где w – угловая скорость вращения. Окружная скорость на входе в рабочие колеса и на выходе будут одинаковыми, т.е.
Это и есть основное уравнение осевого насоса. Оно показывает, что величина напора осевого насоса пропорциональна произведению окружной скорости на изменение составляющей абсолютной скорости потока в направлении переносного движения потока.
Из треугольников скоростей определим
Значения
где r – плотность жидкости, C учетом (6.41) и (6.42) уравнение (6.40) перепишем в виде:
Согласно уравнению (6.43), для создания напора требуется, чтобы Реальный напор осевого насоса может быть определен по формуле:
Здесь
![]() где j Коэффициент j может быть определен исходя из уравнения расхода: j где j По сравнению с центробежными осевые насосы отличаются простотой конструкции и меньшими размерами при той же производительности. Их недостатком является ограниченная высота всасывания. Известно, что чем больше производительность насоса, тем больше опасность кавитации. Во избежание кавитации в этом случае высота всасывания не должна превышать 1–2 м.
Вихревые насосы
Вихревой насос (рис. 6.21) состоит из рабочего колеса 1 с короткими радиальными лопатками и неподвижного корпуса 2, снабженного всасывающим 3 и напорным 4 патрубками. В корпусе имеется концентрический отводной канал, который прерывается перемычкой, служащей уплотнением между напорной и всасывающей лопастями. В вихревых насосах центробежная сила используется несколько раз. Поэтому напор, создаваемый ими, в 4–5 раз превышает напор центробежных машин, имеющих ту же окружную скорость.
Центробежные силы вызывают непрерывное истечение жидкости
Рис. 6.21. Схема вихревого насоса
В вихревых насосах определяется внутренний КПД рабочего процесса Гидравлические потери энергии возникают вследствие трения Столь значительные потери энергии приводят к тому, что при наиболее благоприятных для вихревых насосов режимах общий КПД машины не превышает 50 %. На рис. 6.22 представлены характеристики вихревого насоса. Напор насоса H зависит от расхода
Рис. 6.22. Характеристики вихревого насоса
Сильное взаимодействие потока жидкости в колесе и в канале отсутствует, продольные вихри не возникают, и напор вихревого рабочего процесса
Для этого случая можно записать:
где S – площадь сечения отводного канала, u – окружная скорость колеса на радиусе центра тяжести сечения S. Чем меньше подача, тем больше разница окружных составляющий скоростей жидкости в колесе и в канале, тем больше силы, вызывающие продольный вихрь и тем выше напор. С увеличением подачи разница между Действительный напор вихревого насоса может быть определен по формуле (6.27): Здесь Подачу насоса определяют по формуле:
Коэффициент подачи c меняется в пределах c = 0,50–0,65. По сравнению с центробежным, вихревой насос компактнее, конструкция его проще и дешевле. Вихревые насосы являются самовсасывающими. Они могут работать на смеси газа и жидкости. Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создавать большой напор при малой подаче. В вихревых насосах жидкость подводится к рабочему колесу Регулирование производительности вихревых насосов производится дросселированием потока на выходе или изменением числа оборотов.
Поршневые насосы
Среди объемных насосов наиболее распространенными являются поршневые насосы. На рис. 6.23 изображена схема поршневого насоса простого действия. Он состоит из поршня 1 со штоком 3, движущихся возвратно-поступательно внутри цилиндра 2 и двух клапанов – всасывающего 4 Возвратно-поступательное движение поршня со штоком создается приводом. В качестве привода могут служить: паровая машина (прямодействующие насосы), кривошипно-шатунные механизмы, экцентриковая или кулачковая передача. Рассмотрим рабочие
При ходе поршня вправо объем полости
Рис. 6.23. Схема поршневого насоса простого действия
При ходе поршня влево объем Изображенная на рис. 6.23 машина за один оборот вала кривошипа совершает один процесс всасывания и один процесс нагнетания Схемы поршневых насосов двойного, тройного и четверного действий представлены на рис. 6.24. Насос двойного действия за один оборот вала кривошипа совершает два процесса всасывания, два – нагнетания на общую линию; насосы тройного действия – три, четверного – четыре. а) б) в) г) Рис. 6.24. Схемы поршневых насосов: а, б – двойного действия; в – тройного действия; г – четверного действия
Особенности работы насоса можно наглядно изобразить
Рис. 6.25. Теоретическая индикаторная диаграмма
Линия Площадь индикаторной диаграммы в некотором масштабе равна работе, сообщаемой жидкости поршнем за один оборот кривошипа. Разность давлений нагнетания и всасывания называется индикаторным давлением
Кроме указанной классификации – по типу привода и по кратности действия – поршневые насосы могут быть объединены в группы – по расположению оси цилиндра (горизонтальные и вертикальные); – по конструкции поршня (дисковый, дифференциальный, – по давлению (низкие – до 1 МПа, средние – до 2 МПа, высокие – свыше 2 МПа); – по производительности (малый – до 4 · 10–3 м3/с, средний –
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|