34. Устройство и принцип действия центробежного насоса. Трансформация д. Бернулли в центробежном насосе. Запуск насоса в работу.

Насосы относят к классу гидравлических машин, которые передают механическую энергию электродвигателя перекачиваемой жидкости. По принципу действия насосы делят на две группы. К первой группе отнесены насосы динамического типа, главным представителем которой является центробежный насос. Ко второй группе относятся насосы объемного типа предназначенные , в основном, для перемещения высоковязких сред.

Насосы всегда работают в составе насосной установки (см. рисунок 7.1). Помимо насоса 1 в состав установки входит электродвигатель 2 и соединительная муфта 3. Перекачиваемый продукт в установку поступает по всасывающему трубопроводу 4, а ее покидает по нагнетательному 5. Для контроля за работой установки она снабжена контрольно измерительными приборами. Так на линии всасывания устанавливается моновакууметр 6, а на линии нагнетания манометр 7. Кроме того установка всегда снабжается запорно–регулирующей арматурой 9 (краны, вентили, задвижки) устанавливаемой на линиях всасывания и нагнетания.

Рисунок 7.1– Схема насосной установки на базе центробежного насоса.

1–насос центробежный; 2– электродвигатель; 3– муфта; 4,5-линии всасывания и нагнетания; 6–моновакууметр; 7–манометр; 8– рама насосного агрегата.

В центробежном насосе основным его узлом (рабочим органом) является рабочее колесо с лопастями, установленное в рабочей камере (корпусе) насоса. Вследствие адгезии молекулы жидкости прилипают к поверхности дисков и лопастей рабочего колеса. Поэтому жидкость, находящаяся в контакте с дисками и лопастями, вращается вместе с ними. Благодаря вязкости в совместное движение в рабочем колесе вовлекаются соседние слои и весь объем жидкости. Т.о. с помощью рабочего колеса жидкость увлекается в движение и механическая энергия электродвигателя преобразуется в кинетическую энергию потока.

Устройство насоса представлено схематично на рисунке 7.2. Насос состоит из корпуса 4, внутри которого аксиально установлено рабочее колесо на приводном валу 7. Рабочее колесо состоит из двух дисков: ведущего 1 и ведомого 2. Эти диски неразъемно соединены друг с другом лопастями 3. С торца корпус насоса закрывается крышкой 8 в которой размещен всасывающий патрубок 9.

Рисунок 7.2– Схема центробежного насоса

1– ведущий диск рабочего колеса; 2– ведомый диск рабочего колеса; 3– лопасти; 4– корпус насоса; 5– сальниковое уплотнение; 6– грун–букса; 7– вал привода насоса; 8– торцевая крышка; 9– входной патрубок; 10– выходной (нагнетательный) патрубок

Рабочее колесо 2 размещено в корпусе 1с малым торцевым зазором. По периметру колеса между ним и корпусом образуется постоянно расширяющийся (серповидный) зазор, плавно переходящий в нагнетательный патрубок 10. Для исключения утечек жидкости через зазоры между корпусом и валом привода применяется уплотнение 5 с сальником и грунд-буксой 6.

Принцип действия центробежного насоса состоит в следующим.При вращении рабочего колеса насоса жидкость увлекается в движение и при этом участвует в двух видах движения переносном- совместно с рабочим колесом относительно его оси вращения и относительном движении – вдоль лопаток рабочего колеса. Достигнув среза рабочего колеса, поток жидкости попадает в серповидный зазор между корпусом и рабочим колесом. Перемещаясь вдоль корпуса по постоянно расширяющемуся зазору поток теряет скорость, а его кинетическая энергия снижается и переходит в потенциальную. Поэтому давление в потоке на выходе из насоса выше, чем давление жидкости на входе в насос.

При перемещении жидкости в рабочем колесе в его центральной зоне создается разряжение. Под действием атмосферного давления новые порции жидкости поступают во внутреннюю полость рабочего колеса , по всасывающему патрубку 9.

Основными характеристиками насоса являются: производительность V_c, м³/с ,(подача Q, л/мин); развиваемый напор Н, м вод. ст. (развиваемое давление Δр, Па); гидравлическая мощность потока N_г, Вт; КПД насоса η. К числу эксплуатационных характеристик насоса относят такой показатель как глубина всасывания Н_вс, м вод.ст.

Взаимный переход одного вида энергии в другой и обратно называют трансформацией Бернулли.

Согласно уравнению Д. Бернулли, полный напор или полная удельная энергия жидкости за насосом (сечение H, рис. 11.3)

где z_н, z_в – высоты центров сечений выхода и входа над плоскостью сравнения; Р_н, Р_в – абсолютные давления в центрах сечений выхода и входа; , - средние скорости жидкости на выходе и входе ее в насос. Следовательно, согласно определению напор насоса или энергии, которую он сообщает единице веса проходящей через него жидкости, находится по зависимости

Таким образом, напор насоса в случае вакуума на входе определяется по формуле

где z - разность уровней сечений выхода H и входа в над плоскостьюэнергия, необходимая для перемещения единицы веса жидкости в установке, или потребный напор, определяется из выражения

, (11.12)

где - статический напор установки.

Гидравлическое сопротивление h_гидр складывается из сопротивления линии всасывания и линии нагнетания, и подсчитывается по формуле

, (11.13)

где , l, d и - коэффициент гидравлического сопротивления трения, длина, диаметр и сумма коэффициентов местных сопротивлений линии всасывания (индекс в) и линии нагнетания (индекс н).В случае, когда d_н = d_в = d

, (11.14)

где l - суммарная длина линии всасывания и нагнетания.