Центробежные насосы

     ФГОУ  ВПО

     Санкт-Петербургский  государственный Аграрный Университет

     Кафедра: Строительного Производства 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реферат

     на  тему:

     "Центробежные насосы" 
 
 

                                          Выполнила: Спирина  А.В.

                                          гр. 9312

                                          Проверил: Джерихов Н.В. 
 
 
 
 
 
 

     Пушкин, 2010 год

 

     

     1. Насосы. Общие сведения 

     Насосы - устройства для напорного перемещения  главным образом жидкостей с  сообщением им энергии. Обычно насосами подаются гомогенные жидкости (вода, нефтепродукты), но могут перекачиваться также двухфазные среды и газы.

     По  принципу действия насосы подразделяют на динамические и вытеснительные (объемные). В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

     В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин. К динамическим относятся лопастные и струйные насосы, а к вытеснительным — поршневые и роторные.

     Работа  любого насоса характеризуется следующими величинами:

     Объемная  подача - Q, [м3/с] - объем жидкости подаваемый насосом в напорный трубопровод за единицу времени.

     Напор (удельная работа) - H, [Дж/кг] - полное количество энергии, сообщаемое 1 кг рабочего среды в насосе. Выраженный в метрах показывает высоту на которую можно поднять жидкость с помощью насоса.

     Частота вращения (для насосов имеющих  вращающийся ротор) - n [об/мин]

     Состояние среды на входе: (температура и  давление); плотность среды - [кг/м3]

     Мощность, N [Вт] - полная энергия подводимая к насосу в единицу времени.

     Коэффициент полезного действия КПД,- отношение  полной энергии, подведенной к насосу, к энергии переданной жидкости.

 

     2. Лопастные насосы

     центробежный  насос энергия лопастный

     Лопастные (а среди них — центробежные) — основной тип насосов как с точки зрения производительности и универсальности, так и их распространенности (не менее 75% промышленных насосов). Самые маленькие можно взять в руку, а самые большие достигают нескольких метров в диаметре. Работа этих насосов основана на общем принципе - силовом взаимодействии лопастей рабочего колеса с обтекающим их потоком перекачиваемой жидкости. Мощность центробежных насосов может составлять от долей киловатта до многих тысяч киловатт.

     Центробежные  насосы - самые распространённые насосы, они предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса.

     Основной  параметр насоса — количество жидкости, перемещаемое в единицу времени, т. е. осуществляемая объёмная подача Q. Для большинстванасос важнейшими техническими параметрами также являются: развиваемое давление p или соответствующий ему напор H, потребляемая мощность N и кпд h. 

 

     3. Устройство и способ работы центробежных насосов 

     Основным  рабочим органом центробежного  насоса (рис 6) является свободно вращающееся внутри корпуса колесо 1, насаженное на вал 2. Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего 3 и заднего 4), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти 5, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

     Внутренние  поверхности дисков и поверхности  лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.

     Ротор - вал с насаженными на него вращающимися деталями - вращается в подшипниках 6. Между вращающимися и неподвижными деталями могут быть установлены  сальники - уплотнения 7 для снижения утечек из насоса и уплотнения 8 для уменьшения циркуляции внутри насоса. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), находящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала и движущуюся со скоростью v, будет действовать центробежная сила: 

       

     Под действием этой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разряжение, а в периферийной его части - повышенное давление. Для обеспечения непрерывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабочему колесу и отвод от него. Жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему трубопроводу (подводу 9). Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в центральной области колеса (разряжение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спиральная камера (в форме улитки), куда поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральная камера (отвод 10) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок 11, соединяемый обычно с напорным трубопроводом. 

     Схема центробежного насоса.

       

     Центробежный  насос должен быть оборудован следующей  арматурой и приборами:

     - приемным обратным клапаном с сеткой, предназначенным для удержания в корпусе и всасывающем патрубке насоса воды при его заливе перед пуском;

     - сетка служит для задержания крупных взвесей, плавающих в воде;

     - задвижкой на всасывающем патрубке, которая устанавливается около насоса;

     - вакуумметром, для измерения разрежения на всасывающей стороне. Вакуумметр устанавливается на трубопроводе между задвижкой и корпусом насоса;

     - краном для выпуска воздуха при заливе (устанавливается в верхней части корпуса);

     - обратным клапаном на напорном трубопроводе, предотвращающем движение воды через насос в обратном направлении при параллельной работе другого насоса;

     - задвижкой на напорном трубопроводе, предназначенной для пуска в работу, остановки и регулирования производительности и напора насоса;

     - манометром на напорном патрубке для измерения напора, развиваемого насосом;

     - предохранительным клапаном (на рисунке не указан) на напорном патрубке за задвижкой для защиты насоса, напорного патрубка и трубопровода от гидравлических ударов;

     - устройством для залива насоса.

     В связи с тем, что насосные установки  часто включаются в основной комплекс оборудования для регулирования  режимов работы различного назначения, они могут быть оборудованы разнообразными приборами автоматики. 

     4. Классификация центробежных насосов 

     

1. числу колес [одноступенчатые (одноколесные), многоступенчатые (многоколесные)]; кроме того, одноколесные насосы выполняют с консольным расположением вала — консольные;
2. напору [низкого напора до 2 кгс/см2 (0,2 МН/м2), среднего напора от 2 до 6 кгс/см2 (от 0,2 до 0,6 МН/м2), высокого напора больше 6 кгс/см2 (0,6 МН/м2)] напор насоса измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости;
3. способу подвода воды к рабочему колесу [с односторонним входом воды на рабочее колесо, с двусторонним входом воды (двойного всасывания)];
4. расположению вала (горизонтальные, вертикальные);
5. способу разъема корпуса (с горизонтальным разъемом корпуса, с вертикальным разъемом корпуса);
6. способу отвода жидкости из рабочего колеса в спиральный канал корпуса (спиральные и турбинные). В спиральных насосах жидкость отводится непосредственно в спиральный канал; в турбинных жидкость, прежде чем попасть в спиральный канал, проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);
7. степени быстроходности рабочего колеса (тихоходные, нормальные, быстроходные);
8. роду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, кислотные и щелочные, нефтяные, землесосные и др.);
9. способу соединения с двигателем [приводные (с редуктором или со шкивом), непосредственного соединения с электродвигателем с помощью муфт]. Насосы со шкивным приводом встречаются в настоящее время редко.

 

     5. Основные характеристики центробежных насосов 

     Одной из важных практических характеристик  рабочих колёс центробежных и некоторых др. насосов является коэффициент быстроходности ns — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче Q = 75 л/сек развивает напор Н = 1 м. Классификация рабочих колёс центробежных насосов по быстроходности характеризуется отношением внешнего диаметра Dвн к диаметру его входного отверстия Doтв.

     Для создания больших напоров применяют  многоступенчатые насосы, в которых  жидкость проходит последовательно  несколько рабочих колёс, получая  от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных насосов является непосредственная зависимость напора, а также мощности, кпд и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа насос выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками. Кпд центробежного насоса при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается.

     Крупнейшие  центробежные насосы отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м3/ч при напоре 18,5 м, потребляя мощность 7,5 Мвт, максимальный кпд равен 88—92%. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт. 

     6. Историческая справка 

     Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый насос для тушения пожаров, который изобрёл древнегреческий  механик Ктесибий, был описан в 1 в. до н. э. древнегреческим учёным Героном  из Александрии в сочинении "Pneumatica", а затем М. Витрувием в труде "De Architectura". Простейшие деревянные насосы с проходным поршнем для подъёма воды из колодцев, вероятно, применялись ещё раньше. В дальнейшем в связи с ростом потребностей в воде и необходимостью увеличения высоты её подачи, особенно после появления паровой машины, насос постепенно стали вытеснять водоподъёмные машины. Требования к насосам и условия их применения становились всё более разнообразными, поэтому наряду с поршневыми насосами стали создавать вращательные насосы, а также различные устройства для напорной подачи жидкостей. Таким образом, исторически наметились три направления их дальнейшего развития: создание поршневых насосов, вращательных насосов и гидравлических устройств без движущихся рабочих органов.

     Первый  вихревой насос, названный центробежным самовсасывающим, был предложен в 1920 в Германии инженером С. Хиншем, затем появились и др. разновидности.