Принцип дії і характеристики вихрових насосів.

Вихрові насоси - це динамічні насоси тертя, в яких рідина переміщується завдяки силам тертя.

Рис 2.23. Принципова схема вихрового насоса:

1 – робоче колесо; 2 – корпус; 3 – кільцевий проточний канал; 4 – всмоктувальний патрубок; 5 – роздільна перемичка (ділянка); 6 – напріний патрубок. 

 

 

 

На рис. 2.23 показана принципова схема вихрового насоса, за допомогою якої пояснюється принцип роботи цих насосів.

Насос складається з робочого колеса 1, виконаного у вигляді диска з вифрезеруваними пазами по зовнішньому діаметру й розташованого в корпусі 2.

У корпусі улаштований кільцевий канал 3, який перекривається перемичкою 5. Перед пуском насос заповнюється рідиною.

Принцип його роботи полягає в наступному. При обертанні робочого колеса в напрямку, показаному на рис. 2.23, рідина під дією відцентрової сили викидається з пазів у канал і, завдяки силам тертя, знову повертається в пази, здійснюючи таким чином вихровий рух, показаний стрілками на рис. 2.23. При кожному викиданні з робочого колеса рідина отримує приріст енергії.

Отже, у кільцевому каналі формується безперервний рідинний джгут, який рухається від усмоктувального патрубка до роздільної перемички 5. Оскільки між перемичкою і робочим колесом відсутній канал,то перед ним, як перед перепоною, рідина направляється в напірний патрубок 6.

Напір вихрового насоса визначається залежністю

H=ψ ,                (2.47)

де ψ- коефіцієнт напору, ψ= 3,5...4,5; u - окружна швидкість на виході з робочого колеса.

Напір, який створюється вихровими насосами, у 4...6 разів більший напору, створюваного відцентровими насосами за тих же умов (при тих же габаритах і частоті обертання). Подача у вихрових насосів 1,8...22,7 м³/год при напорі 16...40м. На рис. 2.24 показана конструкція вихрового насоса.

Рис 2.24. Конструкція вихрового насоса: 1 – робоче колесо; 2 – лопаті робочого колеса; 3 – корпус; 4 – концентричний кільцевий канал; 5 – роздільна перемичка; 6- всмоктувальний патрубок; 7 – нагнітальний патрубок; 8 – вузол всмоктування; 9 – ковпак; 10 – повітропровід.

 

Більшість вихрових насосів є самоусмоктувальними, тобто вони здатні при пуску усмоктувати рідину з висоти до 4 м без попереднього заповнення рідиною підвідного трубопроводу. Для цієї мети в ковпаку 9 розташований повітропровід 10. Наявність у комплекті насоса вузла 8 дозволяє використовувати їх в якості вакуумних для заповнення рідиною перед пуском відцентрових насосів.

Перевагою вихрових насосів є і те, що вони після зупинки не можуть самоспорожнитися, оскільки усмоктувальний і нагнітальний патрубки розташовані вище корпусу, а це зручно при автоматизації управління роботою насоса.

 

 

 

 

Рис 2.25. Схема робочих характеристик вихрового насоса.

 

З робочих характеристик вихрових насосів (рис.2.25) видно, що, згідно з потужнісною характеристикою, насос слід запускати при відкритій засувці, оскільки споживана потужність при цьому мінімальна.

Струминні насоси.

Струминні насоси - це динамічні насоси, в яких рідина переміщується завдяки використанню кінетичної енергії струмини робочої краплинної рідини, газу чи пари.

Якщо робочою рідиною є вода, вони називаються струминними; газ або повітря - ежекторами; пара - інжекторами; гаряча вода - гідроелеваторами.

На рис. 2.26 показана принципова схема струминного насоса.

Згідно з нею, принцип роботи цих насосів полягає в наступному. Робоча рідина або повітря чи пара 1, які подаються з напірного бака, по підвідній трубі 2 надходять у сопло 3. При виході з сопла потік набуває максимальної кінетичної енергії. У перерізі II-II створюється вакуумметричний тиск, завдяки якому рідина з джерела по усмоктуючій трубі 7, з витратою Q, м /с, надходить у камеру змішування 4, де відбувається турбулентне змішування потоків робочої рідини і рідини, яка перекачується.

 

Рис 2.26. Схема струминного насоса: 1 – робоча рідина; 2 – підвідна труба; 3 – сопло; 4 – камера змішування; 5 – дифузор; 6 – відвідний трубопровід; 7 – всмоктувальна труба.

Суміш обох рідин через дифузор 5 надходить у відвідний трубопровід 6. У дифузорі частина кінетичної енергії перетворюється на потенціальну. Якщо до перерізів I-I і II-II та площини порівняння 0-0 (рис. 2.26) застосувати рівняння Бернуллі, то вакуум метричний напір у камері 4 визначиться за залежністю

H_вак= , (3.48)

 

де Q_p - витрата робочої рідини, м³/с; D — діаметр підвідної труби, м; d -діаметр вихідного отвору сопла, м; ζ - коефіцієнт опору ділянки між перерізами І-ІіІІ-П.

Співвідношення Q/Q_p = а називається коефіцієнтом підмішування (інжекції), а Н/ H_p = β - коефіцієнтом напору, де Н, Н_p - відповідно висота підняття й робочий напір, м. ККД струминних насосів складає 0,25...0,3, тобто порівняно низький, що і є суттєвим їхнім недоліком. Застосовуються ці насоси в багатьох галузях техніки й у сільськогосподарському виробництві, зокрема для підняття підземних вод у сільськогосподарському водопостачанні.

 

 

Лекція №12.