Типы динамических насосов
В насосах динамического типа механическая энергия жидкости возрастает благодаря взаимодействию лопастей рабочего колеса и обтекающего их потока. Под действием вращающихся лопастей жидкость приводится во вращательное и поступательное движение. При этом ее давление и скорость возрастают по мере движения от входа в рабочее колесо и его выходу. В динамическом насосе доля кинематической энергии в общем приращении энергии жидкости достаточно велика вследствие больших скоростей на выходе из рабочего колеса.
При большом разнообразии конструкций все динамические насосы состоят из ряда аналогичных элементов (ступеней), которые можно рассматривать как элементарные насосы.
Разное направление движения потока жидкости в рабочем колесе насоса не нарушает процесса передачи энергии от рабочего тела (лопастей) к потоку, но в значительной степени определяет параметры и эксплуатационные характеристики насоса.
В зависимости от направления потока жидкости в рабочем колесе все динамические насосы по эксплуатационным характеристикам можно разделить на четыре группы: вихревые, центробежные, диагональные и осевые — именно в таком порядке возрастают подачи насосов и уменьшаются создаваемые напоры.
Вихревые насосы. Отличительная особенность насосов этого типа— вихревое движение жидкости. Такое движение жидкости сопровождается повышенными потерями энергии, в результате чего к. п. д. насосов обычно не превышает 40—50%. Вихревые насосы могут удалять воздух из всасывающей линии, т. е. перекачивать газожидкостные смеси, и обеспечивают самовсасывание.
Насосы с боковым каналом характеризуются меньшими расходами, чем центробежные, но сравнительно большими напорами. Они очень чувствительны к загрязнениям перекачиваемой жидкости. Свободно-вихревые насосы, наоборот, успешно применяют для перекачивания жидкостей, содержащих твердые включения, в том числе и большого размера — от 70 до 100% от диаметра патрубка.
Центробежные насосы. Типов центробежных насосов много. Пример: насосные установки hydro multi e grundfos с двумя или четырьмя насосами. Несмотря на принципиальное сходство конструкции, центробежные насосы разных типов имеют ряд особенностей, позволяющих эксплуатировать их в различных условиях.
Достоинство центробежных насосов: непульсирующий поток жидкости; высокая приспосабливаемость к различным условиям благодаря применению соответствующих колес; практически неограниченный выбор материалов; отсутствие клапанов или иных встроенных элементов; возможность работы при закрытой напорной линии.
Недостатками центробежных насосов являются ограниченный диапазон подач и напоров; низкий к. п. д. при недогрузках и при перегрузках, зависящий от режима работы, а также в оптимальной точке при низких расходах и высоких напорах; снижение к. п. д. с ростом вязкости перекачиваемой жидкости; зависимость подачи от противодавления и сопротивления системы; невозможность удаления воздуха из всасывающей линии без специальных устройств.
Жидкость подается во входной патрубок насоса и затем в рабочее колесо, откуда под давлением вращающихся лопастей нагнетается в отвод. Давление жидкости на выходе из насоса больше, чем на входе. Под действием перепада давлений часть жидкости из напорной области стремится перетечь во всасывающую, при этом образуются утечки. Для уменьшения утечек и увеличения к. п. д. насоса между рабочим колесом и корпусом выполняют малый зазор. Характер течения жидкости в лобовой и задней пазухах между рабочим колесом и корпусом различен, как различны площади переднего и заднего дисков, размеры пазух и распределения давления в них. В отводе давление также распределяется неравномерно. Поэтому на рабочее колесо будут действовать осевая и радиальная сила, воспринимаемые подшипниками.
Для уменьшения осевой силы на наружной стороне дисков могут быть выполнены разгрузочные лопатки, а на задней стороне — дополнительный щелевой зазор. В случае чистых жидкостей такая система разгрузки оказывается долговечной, если не происходит достаточно интенсивной коррозии металла. В случае жидкостей с абразивными включениями проходит интенсивный износ щелевых зазоров и разгрузочных лопаток.
Поэтому объем утечек (и, следовательно, значение к. п. д.), а также осевая сила в процессе эксплуатации могут сильно меняться, что требует особого подхода к конструкции и материалам насосов для жидкостей, содержащих взвеси.
С использованием: Рахмилевич 3. 3. Насосы в химической промышленности: Справ, изд. Химия, 1990.
