Тепловые двигатели и нагнетатели

№ 33

от коэффициента быстроходности рабочие колёса лопастных насосов условно разделены на

пять типов.

колеса на выходе и уменьшение относительного диаметра, т.е. РК преобразуется

последовательно из радиального в осевое.

Из формулы коэффициента быстроходности




видно, что колесо центробежного насоса с заданными напором и подачей, при увеличении частоты вращения увеличивают быстроходность.

приводных двигателей при высоком КПД агрегатов. Поэтому применение РК с

высоким nS (типы 3, 4, 5) экономически более целесообразно.

При заданной частоте вращения тем выше, чем больше подача и меньше напор, развиваемые РК.

РК с высоким коэффициентом быстроходности являются низконапорными и дают большую подачу (типы 3, 4, 5).

РК типов 1, 2 характерны для малых подач и высоких напоров.

одного рабочего колеса.

Общий вид формулы для определения быстроходности РК многоступенчатого

многопоточного насоса будет




где Q и Н – полные подача и напор насоса;
z – число потоков;
i – число ступеней давления насоса.

этом случае заданная подача Q распределяется поровну между правой и левой его

половинами. При этом коэффициент быстроходности уменьшается в раз и колесо становится менее быстроходным.

Условия работы лопастей колёс различной быстроходности неодинаковы.

Например, в тихоходном колесе типа 1 струйки потока жидкости движутся практически в одинаковых условиях, входная кромка лопасти лежит на цилиндрической поверхности, а сама лопасть является цилиндрической. Это особенность радиальных центробежных колёс.

область поворота потока жидкости, т.е. в ту зону, где направление

потока изменяется от осевого к радиальному. Это обстоятельство вызывает превращение цилиндрической лопасти в лопасть с поверхностью двоякой кривизны.

Резко выраженными формами лопастей двоякой кривизны обладают диагональные насосы (тип 4).

Общие требования, предъявляемые к конструктивной форме сечения лопасти: соблюдение расчётных углов входа и выхода, минимальное гидравлическое сопротивление и достаточная прочность.

движения и неодинаково в отдельных точках сечений проточной полости.

в цилиндрическое сечение рабочего колеса на вогнутой стороне лопастей, т.е.

там, где относительная скорость w и соответствующая ей кинетическая энергия, достигают наибольших значений (зона А).

Если в зоне А давление оказывается равным или меньшим давления насыщения, соответствующего температуре всасываемой жидкости, то возникает явление кавитации.

и в последующей конденсации пузырьков при выносе кипящей жидкости в

область повышенного давления.

При этом кавитационный процесс распространён по некоторой длине потока.

Кавитация может быть местным процессом, характерным для короткого участка потока, в тех случаях, когда давление в сечении пульсирует около его среднего значения, равного давлению насыщенного пара при температуре всасываемой жидкости.
В этом случае процессы вскипания и конденсации паровых пузырьков протекают с большой частотой, пульсирующим образом.

его жидкость устремляется к центру пузырька (центру конденсации) и в

момент смыкания его объёма производит вследствие малой сжимаемости жидкости резкий точечный удар.

Давление в точках смыкания паровых пузырьков при их конденсации в кавитационных процессах достигает нескольких мегапаскалей.

Если пузырёк пара в момент его конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится на эту поверхность и вызывает местное разрушение металла, называемое питтингом.

поверхностей проточной части насосов.

Характер питтинга зависит от материала, из которого

изготовлена проточная часть насоса.

Питтинг чугунных деталей, например рабочих лопастей низконапорных насосов, даёт губчатую структуру с весьма неровной поверхностью и извилистыми узкими щелями, проникающими глубоко в металл и нарушающими прочность детали.

выполненными из обычных конструкционных и легированных сталей, питтинг проявляется в

виде гладких, как бы проточенных впадин и канавок.

Материалов, абсолютно устойчивых против кавитации, не существует.

Очень плохо противостоят кавитации неоднородные хрупкие материалы, такие как чугун и керамика.

Наиболее устойчивы к кавитации легированные стали, содержащие хром и никель.

в кавитационном режиме внешне проявляется шумом, внутренним треском, повышенным уровнем

вибрации, а при сильно развившейся кавитации – ударами в проточной части, опасными для насоса.

Кавитационный процесс можно разделить на три стадии.
В начальной стадии зона кавитации заполнена смесью жидкости и более или менее крупных пузырьков пара. Во второй стадии в кавитационном потоке на ограничивающей поверхности образуются крупные каверны, срываемые потоком и вновь образующие. Третья стадия – суперкавитация: весь обтекаемый элемент гидромашины лежит в области каверны.

детали насоса изготовлены из кавитационно – устойчивых материалов.

В стадиях развитой

кавитации и суперкавитации работа насоса становится ненадёжной и поэтому недопустима.

Кавитация возникает обычно во всасывающем тракте насоса на лопастях рабочего колеса, однако кавитационные процессы могут возникать и в напорных потоках в местах срыва жидкости с рабочих лопастей, направляющих лопаток, регулирующих органов.

насосов, применение радиальных форм сечений проточной полости и профилей лопастей,

эксплуатация насосов в режимах, близких к расчётным.

В многоступенчатых насосах наиболее подвержено кавитации первое по ходу жидкости рабочее колесо, потому что на входе в него давление наименьшее.

Чтобы повысить кавитационные качества таких насосов, перед первой ступенью их устанавливают предвключенное осевое колесо или шнек, состоящий из двух – трёх витков. Они выполняются из кавитационно–устойчивых материалов и развивают на входе в первое колесо многоступенчатого насоса давление, препятствующее возникновению кавитации.

испытанием на специальных стендах.

Основной мерой против кавитации в насосах любых

типов и конструкций является соблюдение такой высоты всасывания насоса, при которой кавитации не возникает.

Такая высота всасывания называется допустимая.

исключением специальных конструкций определены ГОСТ.

воды с подачей от 6 до 1000 м/ч и напором

от 40 до 2000 м.

Обозначение насоса включает три буквы:

Ц – центробежный,
Н – насос,
С – секционный
и два числа,
первое – подача Q , м/ч,
второе – напор Н, м ст. жидкости.

Например, ЦНС – 22 – 88 означает: центробежный насос секционного типа с подачей 22 м/ч и напором 88 м.

Подача и напор даются в марке, так же как и

в секционных насосах.

Например: Д – 2000 – 100 - центробежный насос двустороннего входа с подачей 2000 м/ч и напором 100 м.

Насосы типа Д охватывают область подач от 200 до 12500 м/ч и напоров до 100 м; КПД этих насосов до 92%.

следующие группы:

1) насосы для чистой воды, одноступенчатые и многоступенчатые;
2) конденсатные;
3)

питательные;
4) насосы для кислых сред;
5) насосы для подачи смесей жидкостей и твёрдых частиц.


Рассмотрим характерные черты указанных групп насосов.

водоснабжения электрических станций и промышленных предприятий. Они бывают одноступенчатыми и

многоступенчатыми.

Простейшим типом одноступенчатого насоса является консольный насос, обозначаемый буквой К.

1 – крышка корпуса; 2 – корпус; 3 – сменное уплотняющее кольцо; 4 – рабочее колесо; 5 – шпонка и гайка; 6 – сальник; 7 – сменная защитная втулка; 8 –грундбукса; 9 – вал насоса; 10 – опорный кронштейн; 11 – шарикоподшипники

Схема консольного насоса одностороннего всасывания типа К

вала, вращающегося в двух широко расставленных шариковых подшипниках.

Корпус спиральный с

осевым подводом жидкости.

Сальник здесь имеется только на стороне подачи.

Насосы этого типа рассчитаны на подачу 10 – 360 м/ч.

Создаваемые ими напоры лежат в пределах 10 – 100 м, частота вращения 1450 – 2900 об/мин, диаметр рабочих колёс 132 – 328 мм, полный КПД находится в пределах 50 – 84%.

малоагрессивных жидкостей.

РК одностороннего всасывания подвержены воздействию осевой силы, которая направлена

в сторону входа жидкости в рабочее колесо.

Осевая сила возникает из-за того, что расположенная против входного сечения колеса площадь F = πD12/4 передней стороны заднего диска находится под действием давления всасывания р1, а также по величине площадь задней стороны этого диска – под давлением нагнетания р2.

диаметр входа в РК; D2 – диаметр вала.

Осевая сила

надежно воспринимается упорным подшипником.

Данный тип насосов устанавливается на фундаменте, обвязка насосов трубопроводами производится без усилий на корпус насоса. Насос имеет задвижки на всасе и напоре, на напорном трубопроводе, между присоединительным фланцем насоса и напорной задвижкой, устанавливается обратный клапан.

широкое применение получили данные насосы в моноблочном исполнении.

Насосы маркируются следующим

образом: К или КМ 8/18. Буквы в маркировке имеют следующее значение – консольный (консольный моноблочный), цифры означают – производительность, м3/ч, и напор, м.

Данный тип насосов выпускается по производительности от 18 -290 м3/ч, и напором от 18 до 55 м.

Насосы данного типа нашли широкое применение в системах тепло- и водоснабжения.

п = 2900 об/мин.

Для внесения большого разнообразия в рабочие параметры

насосов заводы широко практикуют обрезку рабочих колёс; это даёт возможность изменения параметров при сохранении конструкции и габаритов насоса.

Приведённые на рисунке характеристики относятся к насосам трёх различных диаметров, отмеченных на графике.

2 – гидравлическое кольцо; 3 – корпус; 4 - подшипник

заложенный в конструкции данного насоса – это эффективный способ разгрузки

ротора.

Применение насосов с колесами двухстороннего всасывания – типа Д, у которых благодаря симметрии не возникает осевого усилия.

У этих насосов имеется раздваивающийся полуспиральный подвод.

В рабочем колесе эти потоки соединяются и выходят в общий спиральный отвод.

валу сменными втулками.
Сальники, уплотняющие подвод насоса, имеют кольца гидравлического затвора.
Радиальная

нагрузка ротора воспринимается подшипниками скольжения.
Для фиксации вала в осевом направлении и восприятия осевого усилия, которое может возникнуть при неодинаковом изготовлении или износе одного из уплотнений рабочего колеса, в левом подшипнике имеются радиально-упорные шарикоподшипники.

спиральной безлопаточной формой направляющих аппаратов и присоединением всасывающего и напорного

патрубков к нижней половине патрубков к нижней половине корпуса при горизонтальной плоскости его разъёма.

расположением вала и РК одностороннего входа.

Насосная установка типа НЦС –

насос циркуляционный самовсасывающий

Схема центробежного самовсасывающего насоса

1 – фильтр; 2 – всасывающий рукав; 3 – корпус насоса; 4 – напорный патрубок; 5 – электродвигатель; 6 – рама

внутреннего сгорания.

Основное применение насосы данного типа нашли во многих производствах

и хозяйствах как откачивающие насосы грунтовых вод и в аварийных ситуациях.

Производительность насосов данной сери имеет широкий диапазон от единиц до 90м3/ч откачивающей жидкости.

Основным условием безотказной работы насосов данной конструкции является: герметичность соединений деталей насоса; чистота фильтра и рабочего колеса; целостность клапана фильтра сальника вала.

7 метров.

Электродвигатель работает от сети переменного тока с напряжением 380

В через пусковой прибор.

Характеристика насоса НЦС-1

насосы с колёсами одностороннего входа), насосы с колёсами одностороннего входа

и горизонтальным разъёмом корпуса, насосы с первым колесом двустороннего входа и остальными колёсами одностороннего входа и горизонтальным разъёмом корпуса.

Многоступенчатые насосы этих типов развивают подачу от 5 до 1000 м/ч при напорах от 35 до 100 м.

Специальные конструкции могут быть выполнены с основными параметрами, выходящими за указанные пределы.

дренажные насосы бойлерных установок. Они предназначены для перекачивания конденсата и

дренажа при температуре до 393 К.


Питательные насосы применяются для подачи питательной воды в паровые котлы. В большинстве случаев это центробежные многоступенчатые насосы высокого давления, приспособленные к работе с водой с высокой температурой.


Насосы для кислых сред изготовляются из специальных нержавеющих сталей. Подача у них от 5 до 300 м/ч при развиваемых напорах от 7 до 500 м.

таких насосов специфичны.

Поток жидкости. Содержащей твёрдые частицы, проходя с большой

скоростью через проточную полость, истирает внутреннюю поверхность насоса.

Поэтому к конструкциям и материалам таких насосов применяются особые требования.

В теплоэнергетике такие насосы применяются для перекачки золосмесей и шлакосмесей в системах гидрозолоудаления, и также при производстве работ по очистке гидротехнических сооружений станций (каналов, колодцев).