Напор и давление. Плотность

Напор, измеряемый в метрах столба жидкости, не зависит от плотности перекачиваемой жидкости. Однако плотность имеет большое значение для давления на выходе и для потребляемой энергии. Если в разных случаях и насос, и вязкость обрабатываемой жидкости неизменны, можно сохранять неизменной и высоту столба жидкости (10 метров в нашем примере) независимо от ее плотности. Однако изменение плотности, т.е. массы жидкости, будет приводить к изменению показаний манометра (см. примеры на рис. 4).

Давление насоса в метрах водяного столба соответственно получается при умножении давления в метрах столба жидкости на относительную плотность. С более тяжелой жидкостью насос должен выполнять большую работу, чем с более легкой. Расход энергии изменяется пропорционально плотности. Если в примере А расход составляет 1 кВт, то в примере В – 1,2 кВт, а в примере С – только 0,8 кВт.

Рис. 4 Сравнение столба воды и других жидкостей для продуктов с разной плотностью

Вязкость

Жидкости с более высокой вязкостью создают большее гидравлическое сопротивление, чем менее вязкие жидкости. При перекачивании более вязких жидкостей поток и напор снижаются, а потребность в энергии возрастает из-за возросшего гидравлического сопротивления в крыльчатке и корпусе насоса. Центробежные насосы могут перекачивать жидкости с относительно высокой вязкостью, но не рекомендуются для работы с жидкостями, вязкость которых выше 500 сантипуазов, потому что с превышением этого уровня расход энергии резко возрастает.

Водокольцевые насосы

Эти насосы, изображенные на рис. 5, работают как самовсасывающие насосы, если их корпус залит жидкостью хотя бы наполовину. Они способны перекачивать жидкости с высоким содержанием газа или воздуха. Насос состоит из крыльчатки с прямыми радиальными лопастями (4), вращающимися в корпусе, впускного и выпускного отверстий и приводного двигателя. От впускного отверстия (1) жидкость поступает на лопасти, которые с ускорением направляют ее в корпус насоса, где она образует “жидкое кольцо”, вращающееся практически с той же скоростью, что и крыльчатка. В стенке корпуса имеется канал. В точке 2 он узкий, но по мере приближения к точке 3 он становится глубже и шире, а затем – снова уменьшается по мере приближения к точке 6. При переносе жидкости лопостями происходит заполнение ею канала, при этом увеличивается пространство для жидкости, проходящей сквозь лопасти. Это приводит к образованию вакуума в центре, в который затягивается дополнительное количество жидкости из линии всасывания. После прохождения точки 3 объем между лопастями уменьшается в связи с уменьшением глубины канала. Это принуждает жидкость к постепенному смещению к центру и повышает давление, и жидкость выводится через отверстие 7 к выходу из насоса 5. Воздух, попавший в линию всасывания, будет перекачан таким же путем, как и жидкость.

Рис. 6 Принцип действия водокольцевого самовсасывающего насоса типа “жидкое кольцо” с автоматической заливкой. 1 Линия всасывания 2 Мелкая часть канала 3 Глубокая часть канала 4 Радиальные лопасти 5 Выпускное отверстие 6 Мелкая часть канала 7 Линия нагнетания

Применение

Водокольцевые насосы находят себе применение в молочной промышленности в тех случаях, когда продукт содержит большой процент воздуха или газа и когда вследствие этого применение центробежных насосов невозможно. Просвет между крыльчаткой и стенками корпуса у центробежного насоса слишком маленький, поэтому он не пригоден для работы с абразивными жидкостями. Типовое применение водокольцевого насоса – возвратный насос системы безразборной мойки (СБМ) для перекачки моющего раствора из промытой емкости, поскольку такой раствор содержит, как правило, большое количество воздуха.