Характеристика лопастных насосов. Характеристика насоса для воды.

Характеристикой динамического насоса называется зависимость между его основными техническими показателями. Обычно она представлена графически при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкости на входе в насос (рис. 3.1, а). Характеристика насоса – документ, которым завод, изготавливающий насос, снабжает свое изделие. Её получают при испытании насоса на заводском стенде или на месте эксплуатации.

Характеристика позволяет определить:

1) подачу насоса при заданном полезном сопротивлении – по кривой Q-H;

2) затраты энергии – по кривой Q – N. Кривая Q – η служит для оценки экономичности действия насоса. Эту кривую легко построить из первых двух простым расчётом, и поэтому она не является обязательной.

Максимум кривой Q – η соответствует оптимальному режиму. Значения подачи, напора, мощности и к.п.д., приводимые в справочниках, обычно относятся именно к этому режиму. Зона, в пределах которой рекомендуется эксплуатация насоса, называется рабочей частью характеристики (вблизи максимума к.п.д.).

Среди разнообразия динамических насосов рассмотрим три наиболее распространенных типа: центробежный, осевой и вихревой. Общая конструктивная особенность центробежного и осевого насосов — наличие лопастных систем: вращающейся (ротор) и неподвижной (статор). Поэтому их относят к группе лопастных насосов. В вихревом насосе только ротор лопастный (с плоскими лопатками), а статор имеет профилированные каналы. По ГОСТ 17398—72 он относится к группе динамических насосов трения.
В рассматриваемых насосах общим является то, что в межлопастных каналах ротора посредством лопастей жидкость разгоняется (ее скорость увеличивается), а в каналах статора тормозится (скорость снижается), преодолевая давление, действующее навстречу потоку жидкости в статоре. Другими словами, работа против сил давления в статоре совершается за счет кинетической энергии, приобретенной жидкостью в роторе (по обиходному выражению: «кинетическая энергия преобразуется в давление»).
Процесс разгона и торможения жидкости может совершаться однократно в одной ступени лопастного насоса или многократно, как это происходит в одной ступени вихревого насоса или последовательно в нескольких ступенях лопастного. В последнем случае насос называется многоступенчатым.
В центробежном насосе лопастный аппарат ротора радиального типа, в котором жидкость перемещается от центра к периферии. Такое же устройство используется в центробежных вентиляторах и компрессорах. В осевом насосе поток жидкости параллелен оси вращения, а лопастные аппараты ротора и статора представляют собой элементы многозаходных, по числу лопастей, винтов.
В принципе действия центробежного и осевого насоса существует различие, связанное с направлением движения потока. В центробежном насосе понижение давления вокруг оси вращения, благодаря чему возникает постоянный приток жидкости из подводящего патрубка, связано с действием центробежных сил во вращающейся жидкости. В осевом насосе центробежные силы действуют в направлении, перпендикулярном к течению жидкости, и не играют роли в создании потока. Принцип действия вихревых насосов следующий. В кольцевой полости, соединенной с всасывающим и нагнетательным патрубками, жидкость увлекается в круговое движение благодаря интенсивной передаче импульса ее частиц, движущихся в межлопаточных ячейках рабочего колеса, потоку жидкости в примыкающем к нему канале. Вследствие неуравновешенности центробежных сил, действующих на частицы жидкости,
(заметим, что это вращение может быть осуществлено не только лопастями в так называемом дисковом насосе жидкость увлекается во вращение трением о близко расположенные безлопастные диски), в межлопаточных ячейках колеса и в боковых каналах, по периферии колеса (в сечении) возникают продольные вихри, которые накладываются на вихри, формирующиеся за лопатками. Траектории частиц жидкости, образуют винтовые шнуры. Поступая в рабочее колесо, жидкость «разгоняется», а, выходя в боковой канал, «тормозится» перепадом давления. Поскольку этот процесс многократный, в вихревом насосе при равных размерах и частотах вращения вала преодолевается перепад давления более высокий, чем в центробежном.
Лопастные насосы не обладают способностью самовсасывания, иначе говоря, воздух, наполняющий первоначально подводящую трубу и насос, не может быть удален самим насосом для создания вакуума, достаточного для подъема жидкости с нижнего уровня и заполнения ею, насоса. Поэтому перед пуском лопастный насос следует заполнять жидкостью извне или же снабжать устройством для создания нужного вакуума (вакуумным насосом или эжектором).
Вихревой насос в этом отношении отличается от лопастного, так как центральным расположением входного и выходного отверстий и профилированием бокового канала ему придается способность самовсасывания.