2.2 Основные определения, применяющиеся в теории насосов

В теории насосов применяется ряд терминов и определений, которые относятся к насосам всех типов. Рассмотрим схему работы насоса, включенного в систему, подающую воду из источника водоснабжения в напорный резервуар (рисунок 2.9). При работе насоса во всасывающей камере создается вакуум, который обеспечивает подъем воды через всасывающую трубу из водоприемного колодца в насос. Этот вакуум должен быть достаточным для подъема воды из колодца на высоту h_wec (от уровня воды в колодце до центра насоса), для преодоления потерь энергии во всасывающей линии h_wec, а также для создания скорости во всасывающей трубе. Вертикальное расстояние от уровня воды в колодце до центра насоса h_ec называется геодезической высотой всасывания; потери энергии во всасывающей линии h_wec называются потерями при всасывании.

Жидкости, поступившей в насос, сообщается энергия (главным образом в виде энергии давления), которая расходуется на преодоление сопротивлений в напорном трубопроводе, по которому движется жидкость, и на подъем жидкости в резервуар.

Рисунок 2.9. Схема насосной устойчивости

Вертикальное расстояние h_в от центра насоса до уровня воды в резервуаре называется геодезической высотой нагнетания; потери энергии в напорной линии называются потерями при нагнетании h_wн.

Сумма трех величин

Н_ман + Н_вак + ∆h =Н_м, (2.1)

а именно: показаний манометра и вакуумметра, выраженных в метрах водяного столба, и вертикального расстояния между точками присоединения приборов, называется манометрическим напором насоса.

Полный напор насоса может быть выражен таким равенством:

. (2.2)

Техническими (режимными) параметрами насоса являются:

• подача (производительность) Q - количество жидкости перекачиваемой в единицу времени, м³/с;

• напор Н - разность удельных энергий потока жидкости на выходе из насоса и на входе в него, т.е. весовое приращение удельной механической энергии потока жидкости, проходящей через гидромашину (весовое приращение энергии имеет размерность метров водяного столба и характеризует собой вертикальную высоту подъема жидкости с помощью насоса);

• полезная мощность N - мощность, сообщаемая насосом потоку проходящей через него жидкости, кВт;

• затрачиваемая (потребляемая) мощность N_э - мощность на валу электродвигателя (привода насоса), кВт;

• коэффициент полезного действия η - отношение полезной мощности к потребляемой мощности двигателя, %:

.

2.3 Схема и принцип действия центробежного насоса

Рассмотрим схему одноколесного насоса с горизонтальным валом (рисунок 2.10)

Рисунок 2.10. Основные элементы насосной установки

Основной и наиболее важной частью центробежного насоса является рабочее колесо 1, соединенное с рабочим валом 2. Рабочее колесо, состоящее из изогнутых лопастей, укрепленных в дисках, заключено в неподвижную спиральную камеру 3. Жидкость к насосу подводится по всасывающей трубе 4, которая на своем конце имеет сетку, препятствующую засасыванию насосом плавающих в жидкости предметов, и обратный клапан 6, необходимый для заливки насоса перед пуском. По нагнетательной трубе 7 жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. На одном валу с рабочим колесом находится двигатель, приводящий его в движение.

В местах пересечения рабочего вала с кожухом устраиваются сальники 8 с уплотняющей набивкой дл предотвращения утечки воды и попадания воздуха во всасывающую трубу.

Насосы оборудуются вакуумметром В, манометром М, краном для заливки насоса 9 (иногда), а также задвижкой 10 на нагнетательной трубе, служащей для регулирования расхода и отключения нагнетательной линии от насоса. Кроме того, в нагнетательной трубе обычно устанавливается обратный клапан, который автоматически закрывается при остановке насоса, отключая последний от напорной линии. Обратный клапан всасывающей трубы при этом закрыт.

После того как весь насос и всасывающая труба заполнены жидкостью включают двигатель, который приводит во вращение рабочее колесо. Частицы жидкости под действием центробежной силы перемещаются от входа в насос к выходу из него. В результате указанного перемещения жидкости в сторону нагнетательной линии во всасывающей трубе, создается вакуум. Тогда наружное (атмосферное) давление, действующее на свободную поверхность жидкости, откроет нижний клапан 6 и жидкость из колодца начнет поступать в насос. Таким образом создается непрерывный поток жидкости через центробежный насос.

При движении жидкости через рабочее колесо происходит преобразование механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости.