Конструкции лопастных насосов

Центробежные насосы в силу целого ряда своих качеств являются, пожалуй самыми распространенными из всех типов насосов. Широкий диапазон подач (до десятков кубических метров в секунду) и напоров (нескольких тысяч метров), высокая частота вращения, доходящая до десятков тысяч оборотов в минуту и сравнительно высокий КПД (80 – 85 %) позволяют использовать их в самых различных отраслях.

 

Рисунок 6. Консольный одноступенчатый центробежный насос:

1 – уплотнительное кольцо; 2 – рабочее колесо; 3 – корпус; 4 – вал; 5 – уплотнительный сальник; 6 – подшипники; 7 – соединительная муфта.

На рисунке 6 изображен продольный разрез простейшего центробежного насоса. Основными элементами указанной конструкции насоса являются: корпус 3, внутри которого на валу 4 насажено рабочее колесо 2, подшипники 6, наружное уплотнение вала 5.

Характеристики некоторых типов центробежных насосов.

Таблица 1

Насосы центробежные нефтяные секционные горизонтальные

Насос	Подача, м^3/ч	Напор, м	К.п.д., % не менее	Высота всасы- вания, м	Число ступеней
НС35/500				3,32
НСД35/500				3,2
НС65/500				3,1
НСД65/500				3,1
НC65/750				4,2
НСД65/750				4,2
НС120/750				4,5
НСД120/750				4,5
НС210/700				5,5
НСД210/700				5,5
НС360/750				5,2
НСД360/750				5,2

Примечание. Параметры насосов приведены при частоте вращения вала 2950 об/мин.

Таблица 2

Насосы центробежные нефтяные консольные горизонтальные

 

Насос	Подача, м^3/ч	Напор, м	К.п.д., % не менее	Высота всасы- вания, м	Число ступеней
НК35/50				2,8
НК35/80				2,8
НК35/125				2,8
НК35/240				2,8
НК65/50				3,1
НК65/80				3,1
НК65/125				3,1
НК65/240				3,1
НК120/50
НК120/80
НК120/125
НК120/200
НК120/370
НК120/500
НК210/50
НК210/80
НК210/125
НК210/200
НК210/370
НК210/500
НК360/50				4,8
НК360/80				4,8
НК360/125				4,8
НК360/200				4,8
НК360/320				4,8
НК360/500				4,8
НК600/50				5,8
НК600/80				5,8
НК600/125				5,8
НК600/200				5,8
НК600/320				5,8
НК600/500				5,8

Примечание. Параметры насосов приведены при частоте вращения вала 2950 об/мин.

Таблица 3

Насосы центробежные нефтяные горизонтальные типа Н

 

Насос	Подача, м^3/ч	Напор, м	К.п.д., % не менее	Высота всасы- вания, м	Число ступеней
4Н-5х2				3,5
51,5
4Н-5х4				3,5
5Н-5х2				3,5
5Н-5х4				3,5
6Н-7х2				3,5
6Н-10х4				3,5

 

Примечание. Параметры насосов приведены при частоте вращения вала 2960 об/мин.

 

Таблица 4

Насосы центробежные нефтяные секционного типа ЦНС

 

Насос

Подача, м^3/ч

Напор, м

К.п.д., % не менее

Высота всасы- вания, м

Частота вращения вала, об/мин

Число ступеней

ЦНС 38-44

3,6

ЦНС 38-86

ЦНС 38-88

ЦНС 38-110

ЦНС 38-132

ЦНС 38-154

ЦНС 38-176

ЦНС 38-198

ЦНС 38-220

ЦНС 60-50

ЦНС 60-75

ЦНС 60-100

ЦНС 60-125

ЦНС 60-150

ЦНС 60-175

ЦНС 60-200

ЦНС 60-225

ЦНС 60-250

ЦНС 60-66

4,5

ЦНС 60-99

ЦНС 60-132

ЦНС 60-165

ЦНС 60-198

ЦНС 60-231

4,5

ЦНС 60-264

ЦНС 60-297

ЦНС 60-330

ЦНС 105-98

5,5

ЦНС 105-147

ЦНС 105-196

ЦНС 105-245

ЦНС 105-294

ЦНС 105-343

ЦНС 105-392

ЦНС 105-441

ЦНС 105-490

ЦНС 180-85

ЦНС 180-128

ЦНС 180-170

ЦНС 180-212

ЦНС 180-255

ЦНС 180-297

ЦНС 180-340

ЦНС 180-383

ЦНС 180-425

ЦНС 180-500

ЦНС 180-600

ЦНС 180-700

ЦНС 180-800

ЦНС 180-900

ЦНС 300-120

4,5

ЦНС 300-180

ЦНС 300-240

ЦНС 300-300

ЦНС 300-360

ЦНС 300-420

ЦНС 300-480

ЦНС 300-540

ЦНС 300-600

ЦНС 300-650

ЦНС 300-780

ЦНС 300-910

ЦНС 300-1040

 

 

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

 

Основные параметры (расход, напор, мощность, коэффициент быстроходности) центробежного насоса могут быть определены по известным геометрическим размерам рабочего колеса и заданному числу оборотов.

Для этого необходимы следующие данные:

n – скорость вращения рабочего колеса, об/с;

D₁ – диаметр лопаток на входе в колесо (рис.1);

D₂ – диаметр лопаток на выходе из колеса;

b₁ – ширина канала на входе;

b₂ – ширина канала на выходе;

z – число лопаток колеса;

δ₂ – толщина лопатки на выходе (по срезу);

β_1к – конструктивный угол лопатки на входе;

β_2к – конструктивный угол лопатки на выходе;

 

Рисунок 1

Геометрические размеры рабочего колеса могут быть определены посредством замера или заданы преподавателем. Для расчета принимаем:

α ₁ – угол выхода жидкости в колесо, α ₁ = 90⁰;

η₀ – объемный к.п.д., η₀ = 0,97;

η_Г – гидравлический к.п.д., η_Г = 0,90;

η_А – дисковый к.п.д. насоса, η_А = 0,93;

η_М – механический к.п.д., η _М = 0,97.

Ход расчета

 

Будем предполагать, что насос работает в оптимальном режиме. В этом случае гидравлические углы потока совпадают с конструктивными углами рабочего колеса, т.е. β _1Г = β _1К.

Рисунок 2

 

1. Строим план скоростей на входе жесткости в рабочее колесо (рис.2) по углам β _1Г = β_1К, α₁ и окружной скорости u₁,

u₁= πD₁n.

2. Определяем теоретический расход жидкости внутри колеса Q_Т,

Q_Т = C_1mF₁,

Где C_1m – меридиальная скорость на входе, определяемая по плану скоростей (рис.2);

F₁ – площадь сечения проточной части рабочего колеса на входе,

F₁ = π D₁ b₁.

3. Вычисляем производительность насоса Q_o при оптимальном режиме

Q_o=Q_Т η₀.

Рисунок 3

4. Строим план скоростей на выходе жидкости из рабочего колеса (рис.3) по скорости u₂, C_2m, ΔW₂ и углу β₂=β_2К..

Причем окружная скорость u₂=πD₂n, а меридиональная скорость на выходе из колеса

Где F₂ – площадь межлопаточных каналов на выходе.

F₂ =(π D₂ - δ₂Z) b₂.

 

Окружная составляющая скорости W₂ относительного межлопаточного вихря определяется по формуле А. Стодола:

Δ W₂=u₂ .

5. Вычисляем полезный напор насоса

η _Г

6. Мощность на валу насоса

7. Коэффициент быстроходности насоса для оптимального режима его работы вычисляем по формуле:

,

где n - в об/мин.

По полученному коэффициенту быстроходности необходимо определить тип насоса, согласно действующей классификации.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. М., «Машиностроение», 1970.

2. Богданов А.А. Погружные электроцентробежные насосы. М., «Недра», 1969.

3. Дурнов П.И. Насосы и компрессорные машины. М., Машгиз, 1960.

4. Есьман И.Г. Насосы. М., Гостоптехиздат, 1954.

5. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. М., «Недра», 1970.

6. Плевако Н.А. Основы гидравлики и гидравлические машины. Ростехиздат, 1960.

7. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. Изд-во Харьковского гос. университета, 1966.

8. Мищенко И.Т., Муравьев И.М. Эксплуатация электроцентробежных насосов на вязких жидкостях и газожидкостных смесях. М., «Недра», 1969.

9. Черкасский В.М. и др. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М., «Энергия», 1968.