Принцип работы центробежного насоса

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса.

Режим работы центробежного насоса на трубопровод определяется подачей и давлением. В зависимости от технологического процесса они могут меняться в широких пределах. Изменение режима работы насоса с целью установления и поддержания необходимых параметров перекачки достигается регулированием центробежных насосов.

Основными способами регулирования является: 1) регулирование изменения характеристики трубопровода и 2) регулирование изменением характеристики насоса.

Центробежные насосы целесообразно использовать в области больших подач жидкости Q и низких и средних напоров жидкости Н.

Рассечем лопастный аппарат плоскостью, перпендикулярной к оси вращения, и получим на ней сечения лопастей (профили), образующие круговую решетку (рис. 2.1, а). Она характеризуется отношением r₂/r₃, числом лопастей z, углами β_1Ли β_2Л. Углы наклона лопастей (индекс «л») измеряются в крайних точках профиля между касательными к средней линии профиля и к окружности. В центробежных насосах углы β_1Ли β_2Л только острые (обычно меньше 40°), а в компрессорах и вентиляторах применяют также радиально оканчивающиеся лопасти (β_2Л=90°) и загнутые вперед (β_2Л>90°). В каждом случае форма межлопастного канала получается различной (рис. 2.1, б, в, г), и при этом изменяются свойства машины. Если лопасти наклонены назад, расширение канала менее интенсивное, чем в остальных случаях, что благоприятствует формированию безотрывного потока и повышению к.п.д. С увеличением β_2Л при прочих равных условиях давление насоса увеличивается. Для заданного давления вентилятору требуется меньшая частота вращения, и он работает бесшумнее, а компрессор, выполненный с β_2Л=90°, при равной частоте вращения вала становится более компактным. Кроме входного и выходного углов наклона лопастей, на эффективность машины влияет их форма. Профиль лопасти может иметь постоянную или переменную толщину, быть искривленным или прямым. Входная кромка скруглена, а выходная скошена. Профилирование лопасти обеспечивает повышение к. п. д., а упрощение формы (плоская лопасть) — удешевление изготовления. Число лопастей в центробежных насосах обычно не превышает девяти. Это связано с относительным шагом ṫ_ср = t_ср/b_n где t_ср — средний шаг, b_n — длина профиля. В редкой решетке поток жидкости не получает необходимого направления β_2Л, а в густой - чрезмерно стеснен. Оптимальное значение ṫ_ср = 0,3—0,5 (меньшие значения при β_2Л > 40°, а большие при β_2Л = 20—25°). Приспосабливая лопасти к повороту потока перед входом в решетку, в меридиональном сечении входную кромку лопастей во многих случаях выполняют скошенной или сферической формы, вследствие чего входной угол по длине кромки несколько изменяется вместе с окружной скоростью.