Глава II

Перемещение жидкостей

тательная. При движении поршня слева направо (из левого крайнего положения в правое крайнее положение) в цилиндре создается разрежение, вследствие чего всасывающий клапан 3 поднимается и жидкость из сосуда 6 по всасывающей трубе 5 устремляется в цилиндр, наполняет его и движется за поршнем. При обратном ходе поршня (справа налево) в цилиндре создается

Жидкости, применяемые в химических производствах, прихо­дится перемещать по вертикальным и горизонтальным трубопро­водам, соединяющим отдельные последовательно расположенные аппараты и установки, а также цехи, склады и различные вспомо­гательные службы. Энергия (напор, давление), необходимая для перемещения жидкости (создание требуемой скорости потока и преодоление гидравлических сопротивлений), сообщается ги­дравлическими машинами, носящими название насосов. Ши­рокое использование насосов в разнообразных рабочих условиях привело к созданию многочисленных типов этих машин, отлича­ющихся как по принципу действия, так и конструктивными осо­бенностями. Их можно, однако, разделить на две большие группы:

а) поршневые насосы, непосредственно сообщающие жидкости требуемое давление путем вытеснения ее поршнем;

б) центробежные насосы, сообщающие жидкости ки- нетическую энергию, далее переходящую в энергию давления.

Насосы обеих указанных групп получили наибольшее распро­странение в химической промышленности и будут ниже рассмо­трены подробно. Мы вкратце рассмотрим также другие устройства для перемещения жидкостей, имеющие ограниченное практиче­ское применение.

А. ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

1. Устройство, принцип действия и классификация поршневых насосов

На рис. II-1, а показана схема простейшей установки поршне­вого насоса, подающего жидкость из расходного сосуда 6 в при­емный сосуд 8. Насос состоит из цилиндра /, внутри которого движется возвратно-поступательно поршень 2, и двух кча-панов —всасывающего 3 и нагнетательного 4. Снизу к цилиндру присоединена всасывающая труба, сверху — н а г н е­избыточное давление, всасывающий клапан опускается, нагне­тательный клапан поднимается и жидкость из цилиндра вытес­няется поршнем по нагнетательному трубопроводу 7 в сосуд 8. Таким образом, при многократном возвратно-поступательном движении поршня, осуществляемом при помощи шатунно-криво-шипного механизма, жидкость попеременно всасывается из со­суда 6 и нагнетается в сосуд 8,

Совершенно очевидно, что для нормальной работы насоса клапаны должны плотно запирать всасывающую линию в начале хода нагнетания (во избежание вытеснения жидкости из цилиндра в эту линию) и нагнетательную линию — в начале хода всасыва­ния (во избежание обратного притока жидкости в цилиндр из нагнетательной линии). Кроме того, поршень должен плотно при­легать к внутренней поверхности цилиндра, что достигается тща­тельной обработкой этой поверхности и применением специальных уплотняющих устройств (эластичные манжеты, поршневые кольца). Так как надежное уплотнение поршня при давлениях нагнетания выше 0,4—0,6 МПа связано с конструктивным усложнением и

Рис. 11-2. Схемы иасосов двойного действия:

а — поршневой насос; б — плун­жерный насос.

недоступно наблюдению, то при более высоких давлениях поршень заменяют сплошным или полым плунжером 2' (скалкой). Последний движется внутри цилиндра, не касаясь его стенок, и уплотняется с помощью сальника 10 в месте выхода из цилиндра (рис. 11-1» б), доступном для наблюдения. Будучи в изготовлении и конструктивно более простым, плунжерный насос при

₁

том же диаметре цилиндра требует для вытеснения одинакового объема жидкости большей длины хода, чем поршневой.

Длина пути поршня между двумя его крайними положениями (S) называется ходом поршня. За один полный оборот насосного вала 9 поршень совершает, следовательно, два хода. Рассмотренный нами насос за один полный оборот вала один раз всасывает жидкость (при ходе слева направо) и один раз нагне­тает ее (при ходе справа налево); он называется насосом про­стого действия.

Для лучшего использования рабочего объема насосного ци­линдра последний снабжают крышкой с сальником для прохода штока и по правую сторону поршня располагают еще одну пару клапанов (рис. 11-2). В этом случае поршень работает обеими своими сторонами: при его движении вправо жидкость всасывается с левой стороны и нагнетается с правой, а при обратном ходе всасывание происходит справа и нагнетание слева. Таким образом, за полный оборот вала насос дважды всасывает и дважды нагне­тает, подавая примерно двойное количество жидкости, почему он и называется насосом двойного действия.

Прерывистое нагнетание жидкости является причиной нерав­номерной производительности поршневых (плунжерных) насосов. Эта неравномерность, очевидно, меньше у насосов двойного дей­ствия, чем у насосов простого действия. Для большего умень­шения неравномерности подачи жидкости применяют насосы тройного и четверного действия. Насос тройного дей­ствия представляет собой агрегат, состоящий из трех насосов простого действия с общими линиями всасывания и нагнетания, а также с общим коленчатым валом, причем кривошипы простых насосов смещены на 120° один относительно другого. Насос четверного действия состоит из двух насосов двойного действия с общими линиями всасывания и нагнетания, а также с общим коленчатым валом, причем кривошипы насосов двойного действия смещены друг относительно друга на 90° (когда поршень одного из насосов находится в каком-либо крайнем положении, поршень второго находится посредине хода). Насосы с большей кратностью действия практического применения не получили.

Кроме кратности действия и конструкции поршня, поршневые насосы классифицируют еще по следующим признакам: по поло­жению рабочего цилиндра — горизонтальные и вертикальные; по скорости вращения вала —тихоходные (40—60 об/мин), нор­мальные (60—120 об/мин), быстроходные (120—180 и более об/мин); по производительности —малые (до 15 м³/ч), средние (15— 60 м³/ч), большие (свыше 60 м³/ч); по развиваемому давлению — низкого (до 1 МПа), среднего (1—2 МПа) и высокого давления (свыше 2 МПа). Насосы чаще всего приводятся в действие электро­двигателями через промежуточную передачу или паровой маши­ной, поршень которой расположен на общем штоке с поршнем насоса.