(9-9)

Используя (9-8) и (9-9), найдем формулу, определяющую м о щ-ность насоса N, кВт, необходимую для его привода:

(9-10)

Для чистой воды р= 1000 кr/м^ g = 9,81 м/с^ и формула мощности принимает вид:

(9-10)

Пример 9-1. Определить мощность насоса, характеризующегося подачей Q= 20 л/с чистой воды, напором = 45 м,-г] = 75%. Решение. По (9-10) для Q = 0,02 mVc

9 ,81.0,02.45 3 0,75

Пример 9-2. Определить мощность насоса, перекачивающего пульпу; плотность пульпы р= 1200 кг/м^, подача Q - 1100 л/с, напор Я = 60 м, Г1=70 /о.

Решение. По (9-10)

1200.9,81.1,1.60 ,

1000.О,7

9-3. ВИДЫ НАСОСОВ

Общий анализ условий работы насосов показывает, что в них должен осуществляться обмен энергией между жидкостью и каким-либо движущимся рабочим органом, к которому подводится энергия. Видов, типов и конструкций насосов имеется огромное количество, но по используемому принципу действия все они в основном могут быть разделены на два вида: объемные и динамические.

Объемные насосы

Объемные насосы перемещают жидкость путем периодического изменения объема Заполняемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным патрубками.

Это общий принцип. Поясним его^ некоторыми конкретными схе.ма.ми.

Плунжерный насос (рис. 9-3) состоит из корпуса /, плунжера 2 диаметром d, совершающего от внешнего привода возвратно-поступательное движение (ход s), и двух клапанов: всасывающего 3 и напорного 4. Привод к плунжеру от электродвигателя может быть осуществлен посред-

В.макс -/т-- ---

Цикл I

\ К I-/-

к

Рис. 9-3. Плунжерный насос.

ством кривошипно-шатунного механизма. Когда плунжер движется вправо, объем камеры К возрастает, давление в ней падает и в нее всасывается жидкость из нижнего водоема. При этом всасывающий клапан открывается потоком воды. Как только направление движения плунжера изменится, он пойдет влево и начнет уменьшать объем камеры /С, всасьтающий клапан закроется, а жидкость начнет вытесняться из камеры через напорный клапан. За каждый цикл в напорную трубу поступает объем жидкости, равный

Следовательно, если число циклов в минуту составляет п^, то средняя теоретическая подача такого насоса составит:

C . .P = s-=J-. (9-11)

Одна из особенностей такого насоса состоит ъ том, что подача осуществляется толчками (пульсирующая), причем Q aKc значительно превосходит Qp (рис. 9-3).

Поршневой насос двустороннего действия (рис. 9-4) состоит из цилиндра 1 диаметром d, внутри которого совершает возвратно-поступательное движение поршень 2 со штоком 3. На цилиндре имеются две группы клапанов: нагнетательные 4 и всасывающие 5. Привод поршня осуществляется кривошип-но-шатунным механизмом, состоящим из шатуна 6, ползуна 7 и маховика 8 с приводным пальцем, установленных на радиусе г. За каждый оборот маховика 8 поршень совершает двойной ход на 2г.

Поршневой насос работает следующим образом. При движении штока и поршня 2 вправо открывается левый всасывающий клапан 5

Здесь р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м'; g - ускорение свободного падения, м/с*; Q - подача насоса, м'/с.

Не вся мощность, потребляемая насосом Л', передается жидкости. В насосе обязательно существуют потери энергии, которые учитываются коэффициентом полезного действия (к. п. д.) т|:

9.р

7 Обороты Z

-2 1

Рис. 9-4. Поршневой насос двустороннего действия.

тесняется, а в правую всасывается. Таким образом на каждый оборот, как видно из приведенного графика, в напорный трубопровод поступают две порции объема воды. Подача пульсирующая, но

перерывы меньше, чем в насосе на рис. 9-3 одностороннего действия. Средняя подача, если не учитывать площади штока 3, составляет:

Qep =

2г

(9-11)

Здесь п - частота вращения, об/мин.

Шестеренный насос (рис. 9-5). Рабочим органом этого насоса являются две шестерни / и 2, размещенные в корпусе 3 с небольшими радиальными и торцевыми зазорами. При вращении шестерен, как показано на рисунке, жидкость будет двигаться из левого трубопровода 4 в правый 5. Такие насосы широко используются в системах смазки.

Винтовой насос (рис. 9-6). Рабочим органом этого насоса являются три винта (трехвинтовой): центральный, ведущий /

Рис. 9-5. Шестеренный насос.

И замыкающие, ведомые 2 и 3, помещенные в корпус 4. Расточка (сечение А-А) выполнена так, что зазор между корпусом и внешней поверхностью мал. Винты имеют специальную форму резьбы

Рис. 9-6. Винтовой насос.

(деталь А), при которой обеспечивается непрерывное касание между сопрягающимися поверхностями. Благодаря этому между гребнями винтов и корпусом создается несколько замкнутых полостей а, а;... . . . ; Ь, Ь; . . . ; с, с.....перемещающихся при вращении винтов по стрелке слева направо. Жидкость из входного патрубка ВП через отверстия в корпусе попадает к винтам, запблняег полости а, Ь, с, выносится в правую часть и далее подается к напорному патрубку НП.

И правый напорный клапан 4. Вода из всасывающего трубопровода заполняет левую полость, а из правой вытесняется в напорный трубопровод. При обратном движении вода из левой полости вы-

Винтовые насосы могут развивать высокое давление, дают равномерную подачу, но в основном используются для перекачки смазывающих жидкостей. Такие насосы, например, устанавливаются на маслонапорных установках (МНУ) (см. рис. 8-1).

Выпускаются винтовые насосы и с двумя винтами (двухвинтовые), которые несколько проще трехвинтовых и могут использоваться для перекачки и несмазывающих жидкостей.

Приведенные схемьГдостаточно характеризуют принцип объемных насосов. Развиваемый объемными насосами напор теоретически ничем не ограничен и в действительности может быть очень большим. Он зависит от усилия, которое может быть создано на рабочем органе, и от прочности элементов. В связи с этим ни в коем случае нельзя закрывать вентиль на напорном трубопроводе при работе объемного насоса. Плунжерные и поршневые насосы, как отмечалось, имеют неравномерную, пульсирующую подачу, что является известным недостатком. С целью выравнивания подачи часто ставят специальные воздушные котлы (колпаки).

Динамические насосы

К динамическим относятся такие насосы, в которых жидкость движется под силовым воздействием в камере, имеющей постоянное сообщение с входным и выходным патрубками. К динамическим относится очень большая группа лопастных насосов, имеющих широкое применение, а также вихревые, струйные и другие насосы. Рассмотрим принципиальные схемы некоторых из них.

Лопастные насосы осуществляют преобразование энергии за счет динамического взаимодействия между потоком жидкости и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом.

На рис.>9-7 показана схема центробежного насоса, состоящего из рабочего колеса / с криволинейными лопастями, насаженного на вал 2, и камеры 3, в которой располагается рабочее колесо. Вода поступает в насос через входной патрубок ВП 4 к центральной части рабочего колеса и выбрасывается из него в спиральную камеру - отвод 3, переходящую в короткий диффузор (напорный патрубок Я/7).

Рабочее колесо вращается в направлении п, при этом жидкость увлекается лопастями и отбрасывается к периферии (это послужило основанием называть такой насос центробежным). Динамическое воздействие лопастей на поток приводит к тому, что давление в напорном патрубке ЯЯ будет больше, чем давление во всасывающем патрубке ВП, т. е. такой насос создает напор Я, который, очевидно, должен зависеть от частоты вращения колеса. В общем, чем больше частота вращения, тем больше и создаваемый напор.

Привод насоса можно осуществить непосредственно от вала электродвигателя, что весьма удобно.

На рис. 9-8 показана схема осевого насоса. Рабочее колесо / этого насоса состоит из втулки а, на которой укреплено

Рис. 9-7. Схема центробежного насоса.

Развертка uunuti8pu4Ei:itsiO ссчепаи С

\\ 1 t t j

Рис. 9-8. Схема осевого насоса.

несколько рабочих лопастей б (их число 4-6). Вал 2 вращается в подшипниках 3 и 4, причем нижний подшипник опирается на радиально поставленные лопасти (решетку), так называемый в ы-правляющий аппарат 5. Рабочее колесо и выправляю-