(Болгария). Диаметр рабочего колеса насоса 2090 мм, напор 748- 680 м, подача 5,7-6,9 м*/с, мощность 52 МВт, частота вращения 500 об/мин. Корпус сварно-литой, состоит кз двух частей, в расточку которого вставляются звенья каждой ступени - рабочие колеса 1, направляющие 2 и обратные 3 лопатки. Подпятник 4, воспринимающий осевое усилие, расположен внизу и опирается на бетон основания. На верхнем конце вала имеется специальная зубчатая муфта 5 для соединения с валом двигателя генератора. Она позволяет выключить насос, когда агрегат работает в генераторном режиме. Штанга включения внутреннего венца зацепления проходит через осевое отверстие в вале.

15-4. СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

Принципиальная схема струйного насоса (эжектора) была описана в § 9-3 (см. рис. 9-10).

Рассмотрим рабочий процесс струйного насоса и найдем соотношения, определяющие его параметры (рис. 15-15). Основным эле-

0--1

I-о

ш

Рис. 15-15. Гидравлическая схема струйного насоса.

ментом, В котором происходит преобразование энергии жидкости, является камера смешения (площадь f к. длина 1, с). Между сечениями /-/ и - происходит полное выравнивание скоростей двух потоков: - расход сопла (струи) а Q - подачи, поступающей в приемную камеру ПК через входной патрубок ВП. В сечении /-/ эпюра скоростей состоит из двух участков:

Ос .с

,-fc

рде f--площадь сечения струи. В сечении - скорость выровнена

Q + Qc

Установим некоторые соотношения.

Перепад давления в пределах камеры смешения

(15-8)

ДГГ Р2 PL

к. С pg pg

найдем с помощью уравнения количества движения, записанного для участка камеры смешения между сечениями /-/ и - . Проходящая секундная масса жидкости

m = p(Qe-fQ) (15-9)

(считаем плотность жидкостей и Q одинаковой). Если не учитывать осевые составляющие взаимодействия между жидкостью и стенками камеры (камера цилиндрическая; силы трения не учитываются), то получим:

pQcVc+ PQVi - Р (Qc-Q) 2 = -Fk. с (Рг-Pi)-Подставляя сюда выражения для скоростей и решая уравнение относительно перепада (15-8), находим:

2gfl fK,c

- (15-10)

f K. с \Qcj fc

с целью большей общности целесообразно ввести два безразмерных параметра:

геометрический параметр s, определяемый отношением площадей:

fK.C

/с

(15-11)

причем всегда s > 1;

режимный параметр q, представляющий собой отношение расходов

а = -. (15-12)

Учитывая, что у„ QJf и подставляя безразмерные параметры S и q в (15-10), получаем:

1 2

-(1+9)

(15-13)

Напор, развиваемый струйным насосом, согласно (9-1) представляет собой разность удельных энергий в выходном сечении 1П-П1 и во входном 0-0 для расхода Q перекачиваемой жидкости. Однако если потери не учитываются и находится идеализированный напор Не. и. ив, то он будет равен разности удельных энергий в сечении - и ej в сечении /-/ камеры смешения и представляется

формулой

0,8 0,6 0,f 0,2

О

0,4 0,3

- -2gL

S -2

Х(?-(1+#

(15-14)

Фактический напор струйного насоса Яс. будет, конечно, меньше, чем идеализированный по формуле (15-14), так как из него нужно вычесть потери в приемной камере Лп. к, в камере смешения Л^. в дифффу-зоре /гд фф:

с. н ~ -с. н. ид п. с к. с дифф.

(15-15)

Зависимость (15-14) позволяет проанализировать характеристики струйных насосов. Прежде всего она ясно показывает, что развиваемый струйным насосом напор пропорционален Ус/Зё, т. е. напору Н^, с которым подводится вода к соплу, так как и=

= ф y2gH. Кроме того, напор Яс. зависит от геометрического параметра s и режимного параметра q.

На рис. 15- 6, а даны характеристики для s = 1,5; 2,5 и 4, которые показывают, что с увеличением s снижается напор, развиваемый струйным насосом, но возрастает относительный расход.

К. п. Д. струйного насоса определяется отношением полезной энергии жидкости к подведенной и без учета потерь выражается формулой

2 , S -2 1 ,2

Рис. 15-16. Теоретические характеристики струйного насоса.

1с.1

. нд-

(S - 1)2 s S2

(15-16)

С целью оценок абсолютных значений на рис. 15-16, б построены кривые т)с. и. нд Ля S = 1,5; 2,5 и 4. Они показывают, что наивысший к. п. д. расположен в средней части характеристики и максимум его невелик. Для s = 2,5 и 4 . а^ = 0>27 0,35. Эти значе-

ния К. П. Д. учитывают только потери на смешение потоков с различными скоростями (на удар).

Если струйный насос используется для водоснабжения или охлаждения, то полезным является суммарный расход Q + Qc, поступающий в сечение III-III, и тогда к. п. д. будет выше.

Струйный насос (эжектор) по своему устройству весьма прост и доступен для изготовления в местных условиях. Нужно, однако.

Рис. 15-17. Примеры конструкций эжекторов.

иметь в виду, ЧТО для обеспечения хорошей его работы требуется правильный подбор размеров и тщательное изготовление. Существенное значение имеют форма сопла, расстояние от сопла до камеры смешения, форма приемной камеры, форма диффузора (дополнительно - см. [11, 14]).

На рис. 15-17, а показан эжектор для системы технического водоснабжения мощного агрегата гидроэлектростанции: вода в водосборник забирается из нижнего бьефа, а к соплу подводится по трубопроводу диаметром 100 мм из спиральной камеры с напором 90-100 м. На рис. 15-17, б представлен гидроэлеватор - эжектор, предназначенный для водоотлива при проходке шахтных

СТВОЛОВ. Подобные гидроэлеваторы могут применяться и для отсасывания пульпы из приямков, шахт или при разработке мелких грунтов для опускных колодцев. На рис. 15-17, в показан эжектор-ный грунтозаборный наконечник плавучего земснаряда с грунтовым насосом. Вода под напором через патрубок / по кольцевой полости 2 подводится к кольцевой щели 4 и создает эжектирующее действие на поток, поступающий через насадок 3 в камеру смешения 5 и далее в диффузор 6. Сопло 7 повышает интенсивность разработки грунта.

Применение эжектирующих устройств на всасывающих трубопроводах установок с грунтовыми и. обычными нас'Ьсами позволяет уменьшить вакуум во входном патрубке и тем исключить возникновение кавитации, а также может служить средством увеличения допустимой высоты всасывания.

15-5. ЭРЛИФТ

Эрлифт, или воздухоподъемник (рис. 15-18), состоит из вертикальной трубы /, конец которой на Нп погружен под уровень воды. По трубке 2 подается сжатый воздух от компрессора и распыляется через отверстия на конце. В результате в трубе образуется воздухо-водяная эмульсия, плотность которой меньше плотности воды р.

В нижнем, входном сечении трубы 1 давление воды составляет pgH , а давление столба эмульсии рз . {Н„ + Н), где Рэ . ср - средняя плотность эмульсии. Очевидно, что эмульсия будет подниматься по трубе / - всплывать, т. е. будет обеспечиваться подача воды к верхнему выходному концу трубы если

рЯп>Рэ . ср(Я„ + Я).

Отсюда можно определить напор эрлифта: Р (15-17)

Рэм. ср

Ряс. 15-18.Эрлифт.

Здесь /inoT - гидравлические потери в трубе /. Формула (15-17) показывает, что с увеличением требуемого напора эрлифта или высоты подъема воды, необходимо увеличивать заглубление входного отверстия под уровень, так как для обеспечения удовлетворительных условий работы плотность эмульсии не может быть слишком малой.

Давление воздуха Рвзд зависит от Яп и определяется формулой

Рвозд=Р^Яп-1-Ар, (15-18)

в которой Др - потери в трубопроводах от компрессора и в распылителе.

Как показывает опыт, наиболее выгодные условия работы эрлифта, характеризующиеся относительной глубиной погружения Н 1Н а относительным расходом воздуха Qb. aQ. где Ув.а - Расход воздуха при атмосферном давлении, зависят в основном от напора:

Н. м

До 20 40 60 80 100

Я„/Я

3-2,5 2,0 1,5 1,2 1,0

1,5-2 3,5-2

5-5,5 6,5-7

Устройство эрлифта чрезвычайно просто. Эрлифт не имеет подвижных частей и потому не боится попадания взвешенных частиц. Он особенно удобен для подъема воды из скважин, причем скважина может быть малого диаметра. Эрлифт можно легко собрать на строительстве, использовав для подачи воздуха передвижной компрессор. К недостаткам эрлифта следует отнести необходимость большого заглубления трубы под уровень, а также сравнительно низкий к. п. д., который по энергии подводимого сжатого воздуха обычно не превышает 40-50%, а по затрате электроэнергии с учетом потерь в компрессоре составляет 15-25%.