Схема устройства и принцип действия центробежного насоса.

Основным рабочим элементом центробежного насоса (рис. 11.18) является рабочее колесо 1 с изогнутыми лопастями 2, расположен­ное на валу внутри корпуса 3. Корпус насоса соединен со всасы­вающим 4 и нагнетательным 5 трубопроводами. Перед пуском насо­са корпус его и всасывающий трубопровод заполняют жидкостью. При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся между ло­пастями, под действием центробежной силы отбрасывается к пери­ферии, выходит в спиральную камеру и далее в нагнетательный трубопровод. В центральной части насоса, перед входом в рабочее колесо, возникает разрежение, и вода -.под действием атмосферного давления.направляется из источника по всасывающему трубопрово­ду в насос.

Классификация центробежных насосов. Центробежные насосы классифицируют по ряду признаков.

По напору различают насосы низконапорные (до20м), средненапорные (от 20 до 60 м) и высоконапорные (более 60 м).

По числу колес насосы делят на одноколесные и много­колесные. Многоколесными, как правило, делают высоконапорные насосы.

По расположению вала насосы бывают горизонталь­ные и вертикальные.

В зависимости от перекачиваемой жидкости различают насосы водопроводные (водяные), канализационные (фекальные), песковые, грязевые (землесосные) и пр.

По назначению различают насосы общего назначения, шахт­ные, артезианские (предназначенные для работы в скважинах) и др.

Существует классификация центробежных насосов и по другим признакам.

Высота всасывания и напор, развиваемый насосом. Для нормальной работы центробежных насосов вакуум в их всасывающем пат­рубке не должен превышать определенной величины, зависящей от их конструкции, частоты вращения колеса и других параметров.

Эту величину называют допустимой вакуумметрической высо­той всасывания. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания указывается в каталогах насосов и обычно не превышает 6— 7 м.

При проектировании насосных установок различают геометри­ческую высоту всасывания Н_с.вс и вакуумметрическую высоту вса­сывания И_вак. Геометрическая высота всасывания —это разность отметок центра колеса и уровня воды в источнике. Вакуумметрическая высота всасывания складывается из геометрической высоты всасывания, потерь, напора во всасывающем трубопроводе h_пот.вс и скоростного напора при входе в насос V²/ (2g).

Вакуумметрическая высота всасывания во избежание кавита­
ции не должна превышать допустимой вакуумметрической высоты
всасывания, т. е.

 

(11.12)

Рис. 11.18 Схема центробежного насоса

 

Полный напор Н, который должен создавать центробежный на­сос, складывается из следующих величин (рис. 11.19): геометри­ческой высоты всасывания Н_Г.вс, геометрической высоты нагнета­ния Н_Г.Н, потерь напора во всасывающем трубопроводе (с арма­турой) h_пот.вс, потерь напора в напорном трубопроводе (с арма­турой) h_пот.н. Следовательно:

 

(11.13)

 

Мощность насоса и его КПД. Полезная (эффективная) мощность насоса, кВт, выражается соотношением

 

(11.14)

 

где — удельный вес жидкости, Н/м³;

Q - подача насоса; м³/с;

Н — пол­ный (рабочий), напор насоса, м.

Мощность на. валу насоса (потребляемая мощность), кВт:

 

(11.15)

где — полный КПД насоса.

Полный КПД учитывает гидравлические, объемные и механи­ческие потери.

Рабочие характеристики центробежного насоса. На рис. 11.20 приведены рабочие характеристики насоса. Эти характеристики показывают, как изменяются напор, мощность на валу насоса и КПД с изменением расхода.

Точка 1 характеристики Q - η называется оптимальной точкой, т. е. точкой, отвечающей оптимальному режиму работы насоса.

 

Рис. 11.19. Схема насосной установки 1 — приемный клапан; 2— всасывающий трубопровод; 3— вакуумметр; 4— насос; 5 — манометр; 6 — обратный клапан; 7 — задвижка; 8— напорный трубопровод

Рис.11.20 Рабочие характеристики центробежного насоса

Характеристика трубопровода. Характеристику трубопровода (или системы трубопроводов) можно представить в виде двучлена

 

, (11.16)

 

где — геометрическая высота подачи воды, т. е. разность отметок уров­ней йоды в источнике и в напорном баке (см. рис. 11.19);

— сумма по­терь напора во всасывающем и напорном трубопроводах.

Графически характеристика трубопровода представляется в виде параболы с вершиной на оси ординат, расположенной на расстоя­нии Н_Т от оси абсцисс. Для определения оптимального режима ра­боты насоса с заданным трубопроводом строят совместные харак­теристики насоса и трубопровода.

На рис. 11.21 показана характеристика насоса Q — Н. Проведя параллельно оси Q прямую CD на расстоянии от нее и прибавив к величины , соответствующие тем или иным значениям расхода Q, получим характеристику трубопровода СЕ. Точка 1 пе­ресечения характеристик насоса и трубопровода, называемая ра­бочей точкой, характеризует подачу Q₁, напор Н₁ , КПД η₁ и мощ­ность N₁, насоса, работающего на заданный трубопровод. Насос нуж­но подбирать таким образом, чтобы рабочая точка лежала в области наиболее высоких значений КПД.

Параллельная работа центробежных насосов. Рассмотрим параллельную работу двух одинаковых насосов. Характери­стики Q – H таких насосов приведены на рис. 11.22.

Рис. 11.21. Совместные характеристики насоса и трубопровода

 

Так как насосы одинаковы, то их характеристики совпадают. Для построения суммар­ной характеристики при параллельной работе двух одинаковых насосов нуж­но удвоить абсциссы харак­теристики одного насоса при одинаковых напорах.

Затем строится харак­теристика трубопровода СЕ и находится рабочая точка 1. При параллельной работе насосов суммарная подача их равна Q_1+H, a напор H₁=H_H. Напор Н₁ и подача Q₁, каждого насоса определяются со­ответственно ординатой и абсциссой точки 2. При этом напор каждого насо­са численно равен напору, развиваемому обоими на­сосами, а подача каждого насоса равна половине их суммарной подачи. В случае, когда в тот же трубо­провод подает воду толь­ко один насос, режим его работы определяется точ­кой 1’, соответствующей подаче Q и напору Н. Каквидно, суммарная подача насосов, работающих параллельно в общую сеть, меньше, чем сумма подач этих насосов при раздель­ной их работе.

Рис. 11.22. Характеристики параллельной работы двух одинаковых насосов

 

КПД двух одинаковых параллельно работающих насосов равен КПД одного насоса и соответствует точке 3. На рис. 11.22 он опре­деляется следующим образом: из точки Е проводится прямая, па­раллельная оси абсцисс, до пересечения с характеристикой Q - H одного насоса (точка 2). Из этой точки проводится прямая, параллель­ная оси ординат, до пересечения с кривой Q - η в точке 3. Точка 4 будет характеризовать КПД насоса работающего отдельно.