Водоподъемное оборудование

Если источник воды поверхностный, то тогда ставятся центробежные или винтовые насосы. Если в качестве водоисточника колодец, то используется погружные центробежные или винтовые насосы, или водоподъемные установки.

НАСОСЫ

Насосы характеризуются следующими параметрами:

– расход;

– напор (давление)

–мощность насоса, – полезная мощность,

– мощность двигателя

– полное КПД насоса

– утечки жидкости через уплотнения

– учитывает потери на трение

– потери в подшипниках

В зависимости от того, какую энергию увеличивает насос, они делятся на три группы:

ü Если увеличивается – водоподъемные насосы

ü Если увеличивается – объемные насосы. К ним относятся поршневые, аксиально-поршневые, роторные, радиально-поршневые, пластинчатые, винтовые.

ü Если увеличивается – кинетическая энергия – динамические насосы (центробежные, осевые, диагональные).

Рассмотрим работу динамических насосов на примере центробежного:

– угол между каналом и средней линией на выходе

– угол на входе в рабочее колесо

Подвод предназначен для подвода жидкости к рабочему колесу с минимальными потерями.

Отвод – собрать жидкость за рабочим колесом, несколько уменьшить ее скорость и подвести к трубопроводу.

В рабочем колесе происходит преобразование механической энергии в энергию жидкости за счет динамического взаимодействия лопастей с потоком.

Рабочее колесо состоит из основного диска, направляющего диска и лопаток.

– ширина канала на входе.

Жидкость, проходя через рабочее колесо:

– вращательно–переносное движение

– движение переносное вдоль канала

– относительное движение по каналу

– треугольник скоростей на выходе –переносная скорость – относительная скорость – абсолютная скорость

на направлении называется окружной составляющей

Проекция абсолютной скорости на направляющие радиусы называется меридианной (расходной) составляющей абсолютной скорости.

Для вывода основного уравнения центробежного насоса предположим, что число лопастей , толщина лопасти , КПД , тогда мощность насоса равна мощности двигателя.

правая часть уравнения это мощность двигателя, а левая – полная мощность.

Пользуясь уравнением механики об изменении момента движения жидкости, получим:

уравнение Эйлера

Уравнение Эйлера справедливо для всех лопастных машин.

При осевом подводе , закрутка на входе отсутствует.

Теоретический напор при ,

Следует заметить, что напор лопастных машин не зависит от рода жидкости.

( из треугольника скоростей)

Для определения влияния величины построим характеристики для насоса при разных :

Увеличивается динамическая составляющая напора.

Увеличение скорости потока приводит к возрастанию потерь в неподвижных элементах насоса, что приводит к падению КПД насоса.

Поэтому центробежные колеса выполняются с углами

Характеристика реального насоса.

Относительный вихрь, накладываясь на движение жидкости в канале приводит к отклонению потока за колесом, в сторону противоположную вращению. В результате уменьшается окружная составляющая скорости , а, следовательно, и напор насоса во всем диапазоне подач.

Лопасть лучше выполнять в виде:

Если поток подходит под угол , то происходит отрыв потока от лопасти, приводящий к дополнительным потерям (ударным)

Регулирование и работа насоса в сети.

Это равенство представляется точкой пересечения двух характеристик: насоса и сети.

Рабочая точка определяет величину подачи или расхода и величину напора, которую создает насос.

Регулирование (изменение подачи или расхода) может быть обеспечено двумя способами:

1) изменяя характеристику сети

2) изменяя характеристику насоса.

1. Изменение характеристики сети (дросселирование)

Методом дросселирования можно получить изменение расхода в очень широком диапазоне. Метод прост, но неэкономичен (приводит к снижению КПД)

2. Изменение характеристики насоса.

– число оборотов

Этот метод позволяет изменить подачу в достаточно широком диапазоне и иметь при этом высокий КПД.

Недостаток.

В качестве привода требует либо электродвигатель постоянного тока, либо турбину.

Параллельная и последовательная работа насоса на центробежных

насосах.

а) Параллельная:

Увеличение подачи тем больше, меньше сопротивление сети (более пологая характеристика сети)

б) Последовательная:

Увеличение напора тем больше, чем круче характеристика сети.

Объемные насосы.

Поршневой насос.

Аксиально–поршневой насос.

1–блок цилиндр ход

2–плунжер

3–пружина – число поршней

4–наклонный диск z – нечетное

5–распределительный диск

насос нерегулируемый

насос регулируемый

z–нечетное

Достоинства

§ более быстроходны

§ обеспечивают более равномерную подачу

§ высокое развиваемое давление до 35 МПа.

1–распределительный диск 2–блок цилиндра 3–поршень 4–шатун 5–шарнир 6–упорный диск 7–вал насоса 8–прорез в распределительном диске 9–поршневое отверстие 10–карданный вал

Радиально–поршневой насос.

–центр вращения гидроцилиндра насоса

–центр статора насоса

е–эксцентриситет

1. –цапфа

2. –всасывающее отверстие

3. –нагнетательное отверстие

4. –корпус гидроцилиндра

5. –поршень

6. –обойма – выполняет роль внутренней втулки

7. –игольчатый или роликовый подшипник

8. –статор насоса

d–диаметр плунжера

е–эксцентриситет

z–число поршней (четное ( ))

Давление жидкости в рабочей камере насоса воспринимается с одной стороны подшипником скольжения (пара: цапфа–корпус гидроцилиндра), а с другой стороны игольчатым или роликовым подшипником позволяет развивать очень высокое давление до 50 МПа.

Для увеличения подачи и для уменьшения пульсации используют насос многократного действия, у которого за один поворот происходит два и более цикла всасывания и нагнетания. Также выполнение многорядного насоса, у которого один ряд поршней смещен относительно другого.

Многократные насосы – нерегулируемые, однократного и многоряднооднократные могут быть регулируемые.

Шестеренный насос.

В процессе вращения объем рабочей камеры уменьшается, давление в ней падает вплоть до вакуума. В результате этого происходит засасывание жидкости из гидробака. В процессе вращения жидкость транспортируется в направлении к камере Б, при этом давление не изменяется попадя в камеру Б жидкость вытесняется за счет дальнейшего изменения объема камеры Б и жидкость подается к потребителю.

D–диаметр основной окружности шестерни

– диаметр выступов шестерни

– диаметр впадин шестерни

n – частота вращения

z – число зубьев,

m – модуль

В – ширина зубьев

Особенности работы: В зоне зацепления зубьев имеется пространство, резкое, местное повышение давления (компрессия). В результате этого резко повышается радиальная составляющая, действующая на шестерни. При выходе зубьев из зацепления наоборот происходит резкое уменьшение радиального усилия на шестерни (явление гравитации). Эти знакопеременные нагрузки ведут к разрушению шестерен. Для устранения этого явления на корпусе насоса выполняются специальные канавки, соединяющие межзубное пространство с полостями всасывания.

Для насоса с прямозубыми шестернями при их внешним зацеплением характеризуются высокой пульсацией подачи. Для ее уменьшения применяются косозубые или шевронные передачи, а также имеются конструкции насосов с внутренним зацеплением.

Пластинчатый насос.

При вращении ротора в левой части насоса его рабочая камера, объем которой ограничен поверхностью статора и соседними пластинами уменьшается, при этом рабочая камера увеличивается. Это приводит к заполнению рабочей камеры жидкостью. Величина давления при выходе из насоса будет определяться гидравлическим сопротивлением сети, на которую работает насос.

е – эксцентриситет

b – ширина пластины

– толщина пластины

z – число зубьев

Особенности конструкции:

1. Сложность конструкции уплотнений.

2. При повышении давления жидкости в рабочей камере вследствие деформации пластины и корпуса насоса происходит раскрытие уплотнений.

3. Для работы насоса характерно одностороннее нагружение ротора, что требует установку более мощных подшипников.

Для уменьшения радиальных усилий на ротор насосы выполняют двухтактного действия.

– угол наклона пластины к радиусу

z – число пластин (8; 12; 16) – для наосов с неразгруженными пластинами

z=10; 12; 14; 16 – для разгруженных пластин

Неразгруженные пластины до 7 МПа.

При применяется разгрузка пластин или сдвоенные пластины.

Для увеличения подачи или создания двух или более независимых потоков жидкости применяются многоступенчатые насосы.