Материал: Шелегов Насосное оборудование АЕС 2011

бочим колесом и корпусом насоса (утечка Qy1 ) и разгрузочное отверстие Qy2 на вход насоса. Часть жидкости через уплотнения удаляются наружу Qy3 . Утечки через нормально отрегулирован-

ные уплотнения малы по сравнению с другими утечками, поэтому Qy3 =0. Утечки Qy1 и Qy2 обусловлены тем, что давление на вы-

ходе рабочего колеса P2 выше, чем во всасывающем патрубке P2 ,

и являются неизбежными. Эти утечки тем меньше, чем меньше зазоры δy между рабочим колесом и корпусом насоса, больше их

длина ly . И, очевидно, следует уменьшать зазоры до минимума,

допустимого технологией изготовления, деформацией вала и корпуса при их работе.

Рис. 2.8. Схема утечек жидкости из полостей насоса

Гидравлические потери обусловлены преодолением гидравлического сопротивления в подводе, рабочем колесе, отводе и зависят от совершенства проточной части насоса, правильности выбора его геометрических размеров, режимов его работы.

Для агрегатов, где насос и двигатель соединены через муфту или жесткое соединение вала, в каталогах приводится зависимость мощности P2 от расхода. При этом по максимальной мощности P2

производится выбор электродвигателя.

41

Если насос и двигатель представляют собой единый блок (например, как у насосов с мокрым ротором), то в каталогах приводится мощность, потребляемая всем насосным агрегатом P1 . Мощ-

ность P1 – это мощность, которая подводится к клеммам электро-

двигателя и, таким образом, тратится на привод электродвигателя и самого насоса. В этом случае КПД насоса с электродвигателем можно записать как

где ηH = NH P2 – КПД насоса; ηэл.дв = P2 P1 – КПД электродвигателя; P2 – мощность на валу рабочего колеса насоса (рис. 2.9).

двигатель из электросети, т.е. отражает эксплуатационные расходы (расходы на электроэнергию) на работу насосного агрегата. Если из каталогов известна мощность P1 , то для того, чтобы определить затраты на электро-

энергию (эксплуатационные расходы), т.е. рассчитать экономическую эффективность, можно воспользоваться формулой

где КПД электродвигателя ηэл.дв , приводится в каталогах для выбранного типа насоса.

42

2.3. Принцип действия лопастных насосов

Насосами называются устройства, передающие механическую энергию от рабочего колеса жидкости. Эта энергия может быть в виде потенциальной (подъем жидкости на высоту, повышение давления), кинетической (увеличение скорости струи воды, например, в фонтане или системах для тушения пожаров) или тепловой (повышение температуры).

В водоснабжении, системах теплоснабжения, водооткачки и других наибольшее применение нашли лопаточные центробежные насосы. Основным рабочим органом лопаточного насоса является рабочее колесо, снабженное лопатками. Передача энергии от рабочего колеса к жидкости происходит за счет динамического взаимодействия лопаток насоса с обтекающей их жидкости. На рис. 2.10 показана схема центробежного насоса.

Рис. 2.10. Схема центробежного насоса:

A – закрытое рабочее колесо; В – полуоткрытое рабочее колесо; С – открытое рабочее колесо; 1 – осевой подвод; 2 – рабочее колесо; 3 – улитка отвода; 4 – диффузор отвода; 5 – радиальный или in-line подвод; а – ведомый; б – ведущий диск рабочего колеса; в – лопатки рабочего колеса

Проточная часть насоса состоит из трех основных частей: подвода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. Основное назначение подвода обеспечить равномерную подачу жидкости из всасывающего трубопровода к рабочему колесу насоса с минимальными потерями.

Наибольшее распространение на практике получил осевой и радиальный или in-line подводы. Осевой подвод прост в изготовлении, обеспечивает высокие энергетические и кавитационные показатели насосов. Насосы с in-line подводами имеют малые размеры. Они просты и удобны при монтаже.

43

Рабочее колесо закрытого типа (см. рис. 2.10,А) состоит из двух дисков: ведомого (а) и ведущего (б), между которыми устанавливаются лопатки в, изогнутые в сторону противоположную направлению вращения колеса. Полуоткрытое рабочее колесо выполняется без переднего ведомого диска а (см. рис. 2.10,В). Открытые рабочие колеса не имеют ведущего или заднего диска б (см. рис. 2.10,С). В этом случае лопатки крепятся к валу. Полуоткрытые и открытые колеса нашли широкое применение в дренажных насосах.

Врабочем колесе происходит передача энергии от привода к жидкости. При этом жидкость под действием центробежных сил движется от центра к периферии рабочего колеса и затем в отвод.

Отвод состоит из спирального сборника 3, диффузора 4 и предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, преобразования кинетической энергии потока в энергию давления с минимальными потерями и направления ее в напорный трубопровод.

Влопастных насосах преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости происходит в рабочем колесе и расположенном за ним отводе, служащем для преобразования части кинетической энергии жидкости в энергию давления.

Принцип действия центробежного лопастного насоса (рис. 2.11) заключается в следующем. Вода из подводящего устройства через конфузорный патрубок 1 поступает во входное устройство рабочего колеса 2. В межлопаточных каналах в результате взаимодействия потока жидкости с лопастной системой, вращающейся с угло-

вой скоростью ω, проявляются центробежные силы и силы Кориолиса, приводящие к изменению момента количества движения массы жидкости.

Взаимодействие лопасти с потоком жидкости происходит на площади, ограниченной на входе диаметром D1 и шириной b1 , а на

выходе – D2 и b2 . Жидкость выходит из рабочего колеса с абсолютной скоростью v2 , равной геометрической сумме относительной скорости w2 и окружной скорости u2 :

v2 = w2 +u2 .

44