3. Затоплені струмені

Затоплені струмені при:

- витікання під рівень води;

- при подачі або відсмоктування маси повітря;

- при витіканні газу із насадка повітря.

Струмінь, що витікає поступово розширюється, а потім розсіюється.

Шар рідини, або повітря в якому проходить переміщення основної маси струменя і тої нерухомої маси, що оточує називоють турбулентним шаром.

Зовнішній шар струменя називають пограничним, а вцентрі струменя ядро його, з постійною швидкістю.

Із збільшенням пограничного шару звужується ядро. На деякій відстані від виходу ядро щезає і весь струмінь охоплюється пограничним шаром. В перехідному перерізі ліквідується ядро.

X₀= r₀; (6)

де X₀ – відстань від полюса струмення до виходу з насадка;

r₀ – радіус насадка, a=0,07...0,08 – const.

X_n= r₀ (7)

V_max= V₀, (8)

V_max – зменшується зі збільшенням відстані від початкового перерізу.

Для розрахунку затоплених струменів використовують ті ж самі залежності тільки з різними коефіцієнтами.

V₁= (9)

де V₁ - осьова швидкість на відстані l від початкового перерізу;

- коефіцієнт;

V₀ - швидкість в початковому перерізі;

d - діаметр струменя в початковому перерізі.

Струмінь практично розсіюється на відстані l 300d₀ від насадка.

Висновки:1.) реакцію струменя визначаємо за формулою (5);

2) є три способи розпилення струменя.

3.) Для розрахунку затоплених струменів використовують формули (6), (9).

Лекція 8.1 Класифікація насосів, їх робочі параметри та характеристики

1. Класифікація насосів.

Насосом називають гідравлічну машину, яка призначена для передачі рідині кінетичної енергії.

Насоси застосовують в багатьох галузях народного господарства: водопостачанні, опаленні, вентиляції, транспорті, технологічних установках, а також при пожежогасінні.

Практичні задачі по подачі води для цілей пожежогасіння вирішуються з урахуванням сумісної роботи (комплексна робота): водопровід - насос - рукавна лінія (система).

Першим (більше 3000 років назад) гідродвигуном було водяне колесо, з допомогою якого використовувалась енергія текучої води, а першим насосом - поршневий насос, побудований в Олександрії приблизно за 200 років до нашої ери.

В створення вітчизняних гідромашин великий вклад внесли вчені: І.І. Куколевський, С.С. Роднев, А.М. Караваєв, Д.Н. Суханов, Г.Ф. Проскура.

По принципу дії насоси класифікуються на:

об’ємні динамічні

• поршневі відцентрові

• плунжерні осьові

• роторні вихрові

• шестерні струменеві

• діафрагменні

В них енергія передається рідині В них рідини переміщуються під

шляхом періодичної зміни замкну- дією гідравлічних сил, причому

того об”єму при перемішенні рідина, яка проходить по насо-

рідини від всмоктуючої до напірної су, створює суцільний потік від

порожнини насосу виходу до виходу

В протипожежному водопостачанні найбільше розповсюдження отримали відцентрові насоси, в яких передача енергії здійснюється шляхом динамічної взаємодії лопастей колеса з обтікаючою їх рідиною.

Класифікація відцентрових насосів

І. По напору: - низьконапірні (до 20 м);

- середньо напірні (від 20 до 60 м);

- високонапірні (більше 60 м).

ІІ. По числу робочих коліс: - одноступеневі (з 1 робочим колесом); - багатоступеневі (з декількома робочими колесами ).

В них поступово збільшується “Н” рідини при проходженні через послідовно з’єднанні робочі колеса. Продуктивність їх дорівнює подачі одного робочого колеса.

ІІІ. За способом підводу рідини до робочого колеса:

- з одностороннім;

- з двохстороннім.

При однаковому “Н” подача насосів з двохстороннім підводом більша, ніж з одностороннім (це паралельне з’єднання двох односторонніх коліс).

ІV. По розташуванню вала робочого колеса:

- горизонтальні;

- вертикальні;

Використовуються для забору води із глибинних колодязів і скважин на НС 1-го підйому

V. По коефіцієнту швидкохідності робочого колеса:

- тихохідні;

- нормальні;

- швидкохідні.

Коефіцієнт швидкохідності характеризує конструктивні особливості одного типу насосів і виражає частоту обертання робочого колеса.

(1)

де Q - подача насоса, м³/с;

H - напір, створений насосом, м³;

n - частота обертання робочого колеса.

Із формули видно, що при заданій частоті обертання збільшується з ростом подачі і зменшенням напору. Тому тихохідні насоси служать для створення великих “Н” при малій подачі, а швидкохідні даючи велику подачу при порівняно низьких “Н”. Найбільш часто застосовують в пожежній техніці тихохідні і нормальні відцентрові насоси.

1. Поршневі і мембранні насоси.

Принцип дії їх оснований на витісненні рідини, в результаті осьового руху поршня або мембрани в циліндрі насоса, який через всмоктуючий і нагнітальний клапани періодично з’єднуються із всмоктуючим і напірним трубопроводами.

При збільшенні робочого об’єму насоса за рахунок руху поршня рідина всмоктується через всмоктуючий клапан, а при зворотному ходу поршня (мембрани), відбувається зменшення робочого об’єму тоді через нагнітальний клапан вода витісняється в напірний водопровід.

Поршневі насоси використовують для перекачування невеликої кількості рідини під великим тиском, а також рідин з великою в’язкістю.

Їх переваги: перед роботою не заливається вода.

Їх недоліки: великі розміри та вага, недовговічність клапанів, нерівномірна подача рідини.

2. Роторні насоси.

Працюють по принципу витіснення рідини із порожнини всмоктування в напірну. По конструктивному виконанню робочих органів всі роторні насоси ділять на 5 основних типів: шестерні, гвинтові, коловоротні, пластинчаті, роликові.

Роторні насоси використовують в циркуляційних змащувальних системах, гідроприводах, в системах водопостачання для перекачування і дозування коагулянта, для перекачки дренажних вод в шахтах і заглиблених насосних станціях

Іх преваги: володіють рівномірною подачею, здатні створювати великі тиски.

Іх недоліки: швидке зношення робочих поверхонь, а це знижує ККД.

3. Струменеві насоси.

В цих насосах підсмоктування перекачуємої рідини здійснюється завдяки розрідженню яке, створюється струменем робочої рідини, газу або пару. Рідина, що всмоктується, переноситься робочим струменем в дифузор, де проходить підвищення тиску.

Іх преваги: проста конструкція, надійність в роботі в пожежній техніці, надійність при роботі на грязних і агресивних рідинах

Іх недоліки: низький ККД (0,15 - 0,27), необхідність подачі великого об’єму робочої рідини (в 1,5 - 3 рази більше за відкачуєму).

4. Відцентрові насоси

Працюють по динамічному принципу: при обертанні робочого колеса, кінетична енергія від нього передається перекачуємій рідині, яка в наступних елементах (наприклад: дифузорі, направляючому апараті) перетворюється, в більшій частині, в енергію тиску.

До лопасних насосів відносяться:

- відцентрові;

- осьові;

- вихрові.

В протипожежному водопостачанні найбільше розповсюдження отримали відцентрові насоси.

Їх переваги:

- простота;

- компактність конструкції;

- відносно невелика маса;

- зручність їх з’єднання з елементами двигунів і ДВС;

- здатність перекачувати сильно забруднені рідини;

- висока продуктивність і здатність до “саморегулювання” (не псується якщо припинити подачу рідини).

Їх недоліки:

не являються самовсмоктуючими (тому для їх запуску необхідно передбачати додаткові вакуумні насоси (роторні, струменеві), або використовують напірні баки для заповнення всмоктувальних ліній і корпуса насоса водою).

Основні елементи відцентрового насоса:

 робоче колесо;

 його лопасті;

 корпус;

 вал;

 всмоктувальний трубопровід;

 нагнітальний трубопровід;

 забірний патрубок.

Робоче колесо насаджене на вал, який приводиться в обертання двигуном. Колесо складається із двох дисків, між якими розташовані вигнуті лопасті. Колесо розміщене в спеціальній камері, яка служить для плавного відводу рідини до напірного патрубка. Кількість лопастей: 6-8; для перекачування забруднених рідин: 2-4.

Перед пуском насос і всмоктувальний патрубок заповнюють водою після чого двигун приводить в обертання колесо насосу. Під дією відцентрових сил рідина насосу починає переміщуватись по каналах між лопастями робочого колеса і направлена від центру до периферії.

При цьому при вході в робоче колесо в центрі насоса створюється вакуум і під дією атмосферного тиску рідина із резервуара по всмоктуючому трубопроводу поступає в центральну зону робочого колеса. Таким чином, при постійному обертанні робочого колеса через насос подається безперервний потік рідини. В процесі обтікання лопастей робочого колеса і їх силової взаємодії на потік механічна енергія перетворюється в кінетичну енергію руху рідини і на вході із робочого колеса кінетична енергія перетворюється в енергію тиску.

5. Осьові насоси випускаються із жорстко закріпленими лопастями робочого колеса і з поворотними лопастями. При обертанні робочого колеса в трубчастій камері основна маса потоку в межах колеса рухається в осьовому напрямку (звідси і назва). Вони прості, компактні, мають високу продуктивність.

6. Вихрові насоси складаються із колеса, корпусу, кільцевого каналу, напірного і всмоктуючого патрубків, ущільнюючого виступу.

Їх переваги Вони розвивають напір в 2-4 рази більший, ніж відцентрові насоси. Розміри і маса їх також менші, мають самовсмоктуючу здатність, що виключає необхідність заливки водою корпуса і всмоктуючої лінії перед кожним пуском.

Їх недоліки: низький ККД: 0,25-0,5, швидке старіння, спрацювання деталей, особливо при перекачуванні рідин із твердими домішками.