Устройство и принцип действия центробежных насосов. Схема и принцип действия центробежного насоса
Схема устройства и принцип действия центробежных насосов.
Насосы динамического действия состоят из двух основных элементов: корпуса и рабочего колеса. Корпус предназначен для формирования и подвода рабочей среды к рабочему колесу, сбора и отвода ее после его. Корпус центробежных машин изготавливают в виде спирали.
Рабочее колесо приводится во вращение от электродвигателя через вал. Рабочее колесо закрытого типа состоит из двух дисков (переднего и заднего) между которыми находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности лопастей образуют, так называемые, межлопастные каналы колеса, которые при пуске насоса в работу должны быть заполнены жидкостью.
Рис. 4 Схема устройства центробежного насоса.
1-лопасть рабочего колеса; 2-уплотнительное кольцо рабочего колеса; 3-подводящий патрубок; 4-передний диск; 5-рабочее колесо; 6-корпус; 7-задний диск; 8-сальниковое уплотнение; 9-вал; 10-диффузор.
При вращении рабочего колеса на каждый объем жидкости массой m, находящийся в межлопастном пространстве на расстоянии r от оси вала, будет действовать центробежная сила, определяемая выражением:
Fц=mw2r, 
, (10)
где w - угловая скорость вала, рад/с.
Под действием этой силы жидкость начинает перемещаться от центра к периферии колеса, вследствие чего по условиям неразрывности потока в центре колеса создается разряжение, а на периферии - избыточное давление. Для обеспечения непрерывного движения жидкости необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабочему колесу и отвод ее от него.
Жидкость подводят к колесу через отверстие в переднем диске его с помощью всасывающего патрубка и всасывающего трубопровода. Движение жидкости по всасывающему трубопроводу осуществляется вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости и в центральной области насоса.
Для отвода жидкости в большинстве насосов корпус насоса имеет расширяющийся спиральный канал в виде улитки, в который поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральный канал переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединяющийся с напорным трубопроводом.
Одна из особенностей центробежного насоса – невозможность пуска его в действие без предварительного залива перекачиваемой жидкостью, так как наличие зазора между уплотнительным кольцом рабочего колеса и корпусом не позволяет создавать необходимого разрежения и обеспечить поступление жидкости к рабочему колесу.
Анализ уравнения 10 показывает, что центробежная сила, следовательно, и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше частота вращения и диаметр рабочего колеса.
Похожие статьи:
poznayka.org
Устройство и принцип действия центробежных насосов
Центробежный насос – это лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.
Простейший одноступенчатый насос (рис. 3.6) состоит из рабочего колеса 1, помещенного на валу 3 внутри неподвижного корпуса 4 спиральной формы. Рабочее колесо состоит из двух дисков – переднего и заднего; между дисками находятся 
лопатки 2, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен патрубками с трубопроводами – всасывающим 5 и нагнетательным 8. В начале всасывающей трубы устанав-ливаются сетка 7 и обратный клапан 6.
Перед пуском насос и весь всасывающий трубопровод заливаются жидкостью; обратный клапан 6 всасывающей трубы при этом закрыт. При быстром вращении рабочего колеса 1, приводимого в действие двигателем, развивается центробежная сила, под влиянием которой жидкость между лопатками колеса перегоняется к его периферии и, выходя из колеса, поступает в спиральную камеру насоса, а из нее – в нагнетательный трубопровод. Одновременно в насосе и во всасывающей трубе давление понижается, обратный клапан 6 открывается и жидкость по всасывающей трубе 5 поступает в насос под действием внешнего давления р0 на свободную поверхность источника. При непрерывном вращении рабочего колеса образуется непрерывный поток жидкости в насос, а из него – к месту подачи.
Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны. Имеются насосы, у которых ось вращения рабочих органов расположена горизонтально. Такие насосы
называются горизонтальными. Если же ось вращения рабочих органов насоса расположена вертикально, то такие насосы называются вертикальными.
По числу ступеней и потоков центробежные насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, однопоточные, двухпоточные и многопоточные.
В одноступенчатом насосе жидкая среда перемещается одним комплектом рабочих органов (рис. 3.6). Для увеличения напора применяются двухступенчатые и многоступенчатые насосы, в которых жидкая среда перемещается соответственно двумя или несколькими комплектами рабочих органов (рабочих колес). Многоступенчатый насос показан на рис. 3.7.
Насос, у которого жидкая среда подается через один подвод, называется однопоточным насосом (рис. 3.6).
Для увеличения подачи применяются двухпоточные и многопоточные насосы, в которых жидкая среда подается соответственно через два или несколько подводов.
На рис. 3.8 показан насос двустороннего входа, у которого жидкая среда подводится к рабочему колесу с двух противоположных сторон.
По месту установки центробежные насосы могут быть стационарными, встроенными и передвижными. По располо-жению насоса они могут быть погружными, когда весь насос устанавливается ниже уровня жидкости, скважинными, когда погружной насос устанавливается в скважине. Двигатель и насос в такой конструкции соединены промежуточным трансмиссионным валом.
Похожие статьи:
poznayka.org
Принцип работы центробежных насосов для скважин воды: схема, фото и видео
Доступный способ обеспечить загородный домик или данный участок водой заключается в приобретении надежного и одновременно с этим экономного насоса. Если вода располагается на высоких горизонтах в скважине или ее можно качать из ближайшего водоема, то для этих целей подойдет поверхностный насос.
.jpg)
Поверхностный самовсасывающийся агрегат
Аппарат рассчитан на эксплуатацию рядом с источником воды. Он способен решить бытовые проблемы с водой за меньшую сумму, чем это делают его аналоги. Благодаря такому качеству его активно применяют во многих домохозяйствах.
Эксплуатационные характеристики
Насос достаточно прост в эксплуатации и обслуживании. При этом демонстрирует эффективную работу на всех режимах и имеет значительный производственный ресурс. Аппарат должен устанавливаться на поверхности без погружения корпуса в водоем. Принцип действия центробежного насоса заключается в том, чтобы через заборный шланг, подсоединенный к входному патрубку насоса, перекачивать необходимый объем воды, выдавая его по подающему шлангу, соединенному с выходным патрубком.
Принцип работы
Перекачку, как правило, проводят из таких резервуаров:
- стационарный бассейн;
- искусственный или природный пруд;
- неглубокие колодцы.
Максимальной глубиной погружения всасывающего шланга у большинства моделей является 10 м. Это связано с тем, что для большей глубины требуется более мощный двигатель, что значительно увеличивает аппарат в объеме и повышает расход электроэнергии.
Самовсасывающийся насос: 1 – воздух, 2 – смешение, 3 – разделение, 4 - вода
С этой статьей читают: Насосная станция или погружной насос
Конструкционные особенности
Принцип работы центробежного насоса подразумевает в отдельных моделях устанавливать встроенный либо выносной эжектор. Он оказывается эффективным при откачке воды со скважины либо во время выкачки горячей жидкости. За счет его установки осуществляется работа с водой за счет разряженной жидкости.
Основным недостатком агрегатов с эжекторами является их чрезмерный шум во время работы, что вынуждает ставить насосы в звукоизолированном помещении или проводить максимальную изоляцию агрегата.
Основными материалами, из которых изготовлен насос, являются:
- серый чугун;
- конструкционная и нержавеющая сталь;
- высокопрочный пластик.
Применение пластика позволяет избавиться от дополнительных очагов коррозии в конструкции, повысить устойчивость к влажной среде.
ВИДЕО: Самовсасывающий насос Aspir 200 motor 15 kw
Позитивные и негативные характеристики
Принцип работы центробежного насоса подразумевает наличие у аппарата достаточного числа плюсов и минусов.
Положительные качества:
- комфортное регулярное обслуживание и простота ремонта заключаются в том, что аппарат располагается на поверхности и легкодоступен для манипуляций с ним;
- насос прост в монтаже, так как для его запуска достаточно подкинуть к входному и выходному патрубку шланги и поставить аппарат на устойчивую ровную поверхность;
- за счет относительно небольших размеров и массы бытовых моделей насос можно переставлять в любом месте на усадьбе или на даче;
- доступная цена практически лишает его конкурентов в своем сегменте, так как погружаемые аналоги (при сравнении по мощности) стоят до 2-3 раз дороже;
- такой насос можно эксплуатировать в режиме насосной станции.
Отрицательные качества:
- всасывание без эжектора ограничивается 7-8 метрами глубины, а наличие этого завихрителя добавляет 2-3 метра к паспортному значению;
- напора, который формируется насосом достаточно для применения его в качестве орошения участка, но мало для эффективного водоснабжения домостроение;
- поверхностный насос вихревые очень чутко реагирует на загрязненность воды, в отличие от центробежных;
- отдельные модели обладают высокими шумовыми характеристиками.
Весомым недостатком является проблемная эксплуатация конструкции с воздушными пузырьками. Всасывающая сила не генерируется при наличии воздушных пробок в рабочей полости. Также и в рукаве нельзя допускать появление воздушных полостей.
Выбирая для себя одну из моделей, стоит внимательно изучить ее характеристики.
Как работает аппарат
Принцип работы самовсасывающего насоса для воды заключается в таких этапах:
- всасывающий трубопровод и корпус наполняется водой, после этого начинается вращение главного колеса;
- параллельно формируется центробежная сила, которая выталкивает от центра колеса жидкость, прижимая ее к наружному диаметру;
- такое усилие переносит воду от периферийной зоны к выходному патрубку;
- за счет удаления жидкости из центральной части рабочего колеса, в этой области появляется разряженный объем, который втягивает в себя очередную порцию жидкости из входного патрубка, после чего цикл повторяется.
Такое устройство и работа характерны и для бытовых, и для промышленных образцов гидравлических аппаратов данного типа. При наличии одной крыльчатки принято называть насосы одноступенчатыми, если используется две и более, то это – многоступенчатые экземпляры.
Важным свойством является высокий КПД аппаратов и способность перекачивать достаточно немалые объемы.
С этой статьей читают: Советы по выбору дренажного насоса для грязной воды
Тонкости монтажа
Часто монтаж самовсасывающих насосов проводится вместе с аппаратами, работающими от ручной тяги. Когда требуется откачать воду из более глубоких уровней, то применяют ручные аппараты, подняв воду для автоматического аппарата.
В схеме, которая предполагает наличие поверхностного насоса, принято устанавливать пару обратных клапанов.
Также обязательной является установка грязевых фильтров грубой очистки. Они обезопасят конструкцию от частых сбоев.
Для скважин или колодцев, имеющих небольшой приток свежей воды, принято монтировать на выходной части насоса шаровые краны. Такой запорной арматурой удастся откорректировать выход жидкости из насоса в соответствии с его мощностью.
Работать на глубинах ниже 10 м центробежные насосы не смогут, эта величина включает и горизонтальную часть насоса, по которой 10 м длины приравнивается к 1 м глубины. Если источник воды расположен далеко, то понадобится в цепи установить дополнительную подкачку к насосу. Часто в этой ситуации подходит погруженная модель насоса.
ВИДЕО: Монтаж и сборка центробежного насоса
Отличие вихревых и центробежных агрегатов: какой из них выбрать
В отличие от вихревого аппарата центробежный работает практически бесшумно, но при этом достаточно громоздкий и максимальная высота, на которую он поднимает воду, не превышает 10 метров, если не считать эжектор. При этом не стоит забывать о малой производительности.
В конструкции вихревого насоса предусмотрен эжектор, что позволяет работать с гораздо большими глубинами, чем центробежному. Минимальная глубина погружения составляет 16-20 метров, но можно опускать шланг и глубже, если это предусмотрено техническими характеристиками. Но при этом работа вихревого агрегата очень шумная, соответственно, монтировать его можно исключительно отдельно от жилых помещений. С учетом эжектора и, соответственно, импеллера производительность этого агрегата в 7-9 раз больше, чем центробежного.
Вихревой поверхностный
Для промышленности и производства, где требуется большой забор воды и глубина более 10 метров, следует выбирать вихревой насос. Для неглубоких скважин, предназначенных для бытовых нужд, вполне достаточно будет центробежного, который можно будет устанавливать и в доме, благодаря его бесшумной работе.
Именно на эти параметры и следует ориентироваться при выборе насосного оборудования – глубина погружения, производительность, уровень шума в процессе работы.
ВИДЕО: Как работает многоступенчатый центробежный насос
www.portaltepla.ru
Устройство и принцип действия центробежных насосов
В простейшем виде центробежный насос (Рис. 3,а) состоит из колеса с лопатками 1 в форме изогнутых цилиндрических поверхностей, сидящего на валу 2 внутри улиткообразного корпуса 3, Последний имеет два патрубка — центральный 4 и тангенциальный 5; первый присоединяется к всасывающему трубопроводу 6, а второй — к нагнетательному 7. Отверстия 8 в корпусе, через которые проходит вал, уплотняются при помощи сальников; в малых насосах колесо иногда сидит на консольном валу и корпус имеет лишь одно сальниковое уплотнение. Рабочее колесо образуют два диска, соединенные между собою загнутыми назад лопатками 1, разделяющими пространство между дисками на ряд криволинейных каналов. Правый диск 2 — сплошной, левый 3 — с отверстием для входа перекачиваемой жидкости внутрь колеса. Вал насоса соединяется при помощи муфты с валом электродвигателя.
а б
Рис. 3. Схемы центробежных насосов: схема установки насоса
Перед пуском корпус насоса (следовательно, также колесо) и всасывающий трубопровод, снабженный на нижнем конце обратным клапаном, заливают жидкостью. После включения электродвигателя жидкость в каналах между лопатками благодаря быстрому вращению рабочего колеса отбрасывается под действием центробежной силы от центра и вытекает с большой скоростью в улиткообразный корпус, а оттуда — в нагнетательный трубопровод. При этом в центральной части насоса создается разрежение, и жидкость из расходного сосуда под действием внешнего давления на ее свободную поверхность устремляется непрерывным потоком по всасывающему трубопроводу внутрь насоса. Таким образом, в отличие от поршневого насоса центробежный насос производит непрерывное всасывание и нагнетание жидкости в приемный сосуд.
Насос, изображенный на Рис. 3,а имеет одностороннее всасывание жидкости (слева). Для увеличения производительности (пропускной способности рабочего колеса) применяют насосы с двухсторонним всасыванием.
Для контроля работы насоса к всасывающему патрубку присоединяется вакуумметр, а к нагнетательному — манометр. Кроме того, на нагнетательной линии устанавливается задвижка, которая служит для отключения насоса и регулирования подачи жидкости. Для защиты насоса от гидравлического удара при внезапной остановке нагнетательный трубопровод снабжается часто обратным клапаном.
Пуск центробежного насоса производится обязательно при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе — во избежание перегрузки двигателя. Затем медленным открыванием задвижки постепенно переводят насос на подачу жидкости в нагнетательный трубопровод. Чем длиннее последний, т. е. чем больше масса жидкости, которую нужно привести в движение, тем медленнее должны открывать задвижку, добиваясь при этом установления нормального рабочего режима, характеризующегося отсутствием ударов и резкого шума в трубопроводе.
Рис. 4. Схема многоступенчатого центробежного насоса (четырехступенчатый насос с односторонним всасыванием):
1 – рабочее колесо; 2 – направляющий аппарат.
Рассмотренные насосы, где требуемый манометрический напор достигается при прохождении жидкости через одно рабочее колесо, называются одноступенчатыми. Этот напор обычно не превышает 50 м и редко бывает более 70 м. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, состоящие из нескольких одинаковых колес, вращающихся на общем валу (Рис.4). Жидкость, последовательно пройдя через все колеса, получает напор, равный сумме напоров, создаваемых каждым колесом. Теоретически, увеличивая число колес, можно достигнуть любого напора; практически он не превышает в настоящее время 20 МПа.
Центробежные насосы изготовляют из разнообразных конструкционных материалов: металлических (чугуны, стали, специальные сплавы, цветные металлы) и неметаллических (вплоть до керамических и фарфоровых), в зависимости от химической агрессивности перекачиваемой жидкости.
studfiles.net
Устройство и принцип действия центробежного насоса
Схема центробежного насоса представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1
Рабочее колесо 1, которое состоит из переднего диска 1а, который установлен на валу, и переднего 1в, скрепленных между собой лопатками 1с. Рабочее колесо находится внутри корпуса 3, который в периферийной части имеет спиральную камеру 5 для отвода жидкости в напорный патрубок 4. Жидкость вводится в рабочую камеру 6 через всасывающий патрубок 2.
Принцип действия центробежного насоса основан на использовании центробежных сил, действующих на жидкость во вращающихся межлопаточных каналах, при котором происходит преобразование механической энергии рабочего колеса в гидравлическую энергию потока жидкости.
Напорный патрубок также служит и для преобразования кинетической энергии потока в потенциальную (давление), т.к. напорный патрубок выполняют в виде диффузора.
К числу основных деталей центробежных насосов относятся рабочее колесо, корпус, отводы (направляющий аппарат), вал, подшипники и сальники. Рабочие колеса бывают закрытые (а), открытые (в), с односторонним (а, в) и двусторонним входом жидкости (с), (рисунок 3.2).
а в с
Рисунок 3.2
Открытые рабочие колеса в отличие от закрытых не имеют переднего диска. Рабочее колесо с двусторонним входом жидкости имеет два передних диска и один задний с втулкой для посадки на вал.
Подводящие и отводящие жидкость устройства, как правило, выполняют в монолите с корпусом насоса.
Корпус насоса может иметь горизонтальный (осевой) разъем, когда плоскость разъема проходит через ось насоса, или торцевой разъем, когда плоскость разъема перпендикулярна оси насоса.
Подводящее устройство, заканчивающееся входным патрубком, предназначено для подвода жидкости во всасывающую область рабочего колеса с наименьшими гидравлическими потерями и асимметричным распределением скоростей по живому сечению входного отверстия.
Отводящее устройство служит для сбора и отвода жидкости в напорный трубопровод или в следующее рабочее колесо, а также для частичного превращения кинетической энергии в потенциальную (давление) за счет торможения потока. Поэтому все отводы выполняют в виде диффузорных каналов (спиральных или лопаточных).
Различают спиральный, полуспиральный, двухзавитковый и кольцевой отводы, а также направляющий аппарат с лопатками.
Спиральный отвод - это постепенно расширяющийся канал, охватывающий рабочее колесо (рисунок 3.3).
Кольцевой отвод (рисунок 3.4) имеет постоянное сечение. Такие отводы применяют главным образом в малых насосах и насосах для перекачки загрязненных жидкостей. В кольцевом отводе гидравлические потери больше, чем в спиральном.
Полуспиральный отвод - это кольцевой отвод, переходящий в спиральный.
Двухзавитковый отвод состоит из двух спиральных симметрично расположенных каналов и одного канала постоянного сечения.
Рисунок 3.3 Рисунок 3.4
Направляющий аппарат устанавливается внутри корпуса насоса (рисунок 3.5) и представляет собой два диска, между которыми устанавливаются лопатки 2. Лопатки, образуют ряд диффузорных каналов для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса 3. Далее поток жидкости поступает в межлопаточные каналы 4, по которым жидкость направляется на вход в следующее рабочее колесо или в напорный патрубок. Направляющие аппараты более сложны по устройству, чем спиральные и кольцевые отводы, они увеличивают гидравлические потери, их применяют в многоступенчатых насосов.
Рисунок 3.5
В корпусе насоса в местах выхода вала устанавливаются концевые уплотнения, которые могут быть разнообразных конструкций: сальниковые, торцовые, плавающие и др.
Вал насоса является весьма ответственной деталью, на нем крепятся рабочие колеса, устанавливаются защитные втулки в местах размещения сальниковых уплотнений, установочные гайки крепления колес.
Похожие статьи:
poznayka.org
4. Регулирование работы насосов дросселированиям.
При частичном закрытии задвижки потери напора в ней увеличиваются. Вследствие этого увеличиваются и общие потери напора в трубопроводе (увеличивается Sприв). При этом характеристика трубопровода станет более крутой и пересечение ее с характеристикой насоса произойдет при меньшем расходе.
Регулирование работы насосов напорной задвижкой неэкономично, т.к. дополнительное сопротивление, которым является прикрытая задвижка, вызывает дополнительные потери энергии, что снижает коэффициент полезного действия насосной установки.
Потерянная на задвижке мощность (кВт) при потерях напора в задвижке hзадв = Нб - Нбв. При дроссельном регулировании следует применять насосы с пологой характеристикой.
- Схема метода дроссельного регулирования работы насосу.
5. Схема строения и принцип действия центробежного насоса.
Конструкций центробежных насосов очень много и не все они применяются в системах водоснабжения и канализации. Главным рабочим органом насоса является рабочее колесо 1, которое насажено на вал 9 так, чтобы оный могло свободно вращаться внутри корпуса 3 насоса. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), между которыми размещаются лопатки (лопасті) 2.
Схема строения центробежного насосу
1 - рабочее колесо; 2 - лопатка рабочего колеса; 3 - корпус; 4 - всасывательный трубопровод; 5 - приемный клапан; 6 - напорный трубопровод; 7 - задвижка; 8 - штуцер для заливания насоса; 9 - вал, на который насажено рабочее колесо .
Перед пуском весь корпус и всасывательный трубопровод центробежного насоса необходимо заполнить жидкостью, которую будет перекачивать насос (залить насос). Если после заливания насоса начать вращать рабочее колесо, то вместе с им начнет вращаться и жидкость, которая находится внутри міжлопасних каналов. Одновременно на каждый объем жидкости массой m, который находится внутри міжлопасного канала на расстоянии r вот осы вращения рабочего колеса, будет действовать центробежная сила. Под действием этой силы жидкость будет выбрасываться из міжлопасних каналов в спиральный канал корпуса насоса. К тому же в периферийных зонах рабочего колеса и в спиральном канале будет создаваться повышенное давление, а в центре рабочего колеса будет возникать разжижение. Для нормальной работы центробежного насоса необходимо обеспечить отведение жидкости из спиральной камеры насоса и подачу ее к центра рабочего колеса.
6. Теоретическая подача центробежного насоса.
Теоретическую подачу центробежного насоса QT, м3/ч, можно вычислить по уравнению неразрывности потока
где: F - площадь поперечного сечения потока; Vcp - средняя скорость потока, нормальная этому сечению.
Площадь живого сечения потока на выходе из рабочего колеса центробежного насоса можно вычислить (без учета стеснения его лопастями) как боковую поверхность цилиндра диаметром, равным диаметру колеса D2, и высотой, равной ширине канала колеса b2, т. е. F=πD2b2. Скорость потока
v2r=u sin a2. Если принять, что в рабочем колесе имеется бесконечно большое число бесконечно тонких лопастей, то эта скорость во всех точках цилиндрической поверхности будет одинаковой и равной средней скорости на выходе (v2r=vcp). Подставляя полученные значения F и vср в уравнение расхода, получим формулу для определения теоретической подачи насоса QT = π2D2b2V2r
studfiles.net
