Насоси інших типів

Пропелерні (осьові) насоси. Ці насоси застосовують для перекачування великих кількостей рідин при невеликих напорах. Пропелерні насоси застосовують головним чином для створення циркуляції рідин у різних апаратах, наприклад, під час випарювання. Робоче колесо 1 насоса (рис. 3-22), за формою близьке до гребного гвинта, розміщене в корпусі 2, рідина захоплюється лопатями робочого колеса і переміщується в осьовому напрямку, одночасно приймаючи участь в обертовому русі. За насосом встановлений направляючий апарат 3 для перетворення обертального руху рідини в поступальний.

Рис. 3.22. Схема пропелерного насоса: 1 – робоче колесо; 2 – корпус; 3 – направляючий парат

Вихрові насоси. У цих насосів для передачі енергії від робочого колеса до рідини і створення напору застосовується енергія вихрового руху рідини. Створюючий напір частково забезпечується відцентровими силами, проте більша його частина визначається енергією вихрів, які утворюються в рідині під час обертання робочого колеса.

На рис. 3-23 схематично показана одна з конструкцій вихрового насоса. У корпусі 1 обертається робоче колесо 2 з вифрезерованими лопатями. По периферії колеса в корпусі насоса є кільцевий канал 3, який закінчується нагнітальним патрубком 4. Область вхідного вікна А і напірний патрубок відділяються ущільнюючою ділянкою корпуса В. На цій ділянці зазор між корпусом і колесом не перевищує 0,2 мм. Таким чином створюється ущільнення, яке запобігає перетік рідини з порожними нагнітання в порожнину всмоктування насосу. Рідина надходить через вікно А до основи лопатей, відкидається відцентровою силою в кільцевий канал, в якому отримує вихровий рух, і переміщується вздовж каналу до вихідного патрубка. На цьому шляху рідина неодноразово потрапляє в простір між лопатями, де їй додатково надається механічна енергія. У результаті багаторазового контакту між перекачуваною рідиною і робочим колесом досягаються більш високі напори, ніж у відцентрових насосів.

Рис. 3.23. Схема вихрового насоса: А – вхідне вікно; В – ущільнююча ділянка; 1 – корпус, 2 – робоче колесо, 3 – кільцевий канал, 4 – нагнітальний патрубок

У вихрових насосах деяких конструкцій (зі спеціальними пристосуваннями) можливе засмоктування рідини. Особливою відмінністю вихрових насосів є також різке збільшення напору і споживаючої потужності зі зменшенням продуктивності.

Лабіринтні насоси. У цих насосах у напір перетворюється вихровий рух рідини. Основним робочим органом лабіринтного насосу є гвинт із багатозаходною нарізкою, який обертається в нерухомій втулці з такою ж нарізкою, проте протилежного напряму. Лабіринтні насоси відрізняються простотою форм робочих органів і відсутністю механічного тертя між гвинтом і втулкою, що дозволяє виготовляти ці насоси з різноманітних матеріалів (пластмас, кераміки, графіту, резини і т.п.) і застосовувати їх для перекачування різних хімічно активних середовищ.

Шестеренні насоси (рис. 3-24). У корпусі 1 такого насосу встановлені дві шестерні 2, одна з яких (ведуча) приводиться в рух від електродвигуна. Коли зуби шестерен виходять із зачеплення, утворюється розрідження, під дією якого відбувається всмоктування рідини. Вона надходить в корпус, захоплюється зубами шестерен і переміщується вздовж стінок корпуса в напрямку обертання. В області, де зуби знову входять в зачеплення, рідина витісняється і надходить в напірний трубопровід.

Рис. 3.24. Схема шестерного насоса: 1 — корпус; 2 — шестерні.

Гвинтові насоси. Робочим органом гвинтового насоса (рис.3-25) є ведучий гвинт 1 декілька ведомих гвинтів 2, розміщених в обоймі 3, встановленій всередині корпуса 4.

Переважне застосування в промисловості отримали насоси, які мають три гвинта – один ведучий і два ведомих (як показано на рисунку). Обойма 3 має порожнину, всередині якої обертаються три гвинта, які мають паралельні вісі: середній – ведучий – і два однакових ведомих гвинта меншого зовнішнього діаметра. Гвинти розміщені з зачепленні. Нарізка гвинтів має спеціальну форму і утворює в місцях взаємного торкання гвинтів герметичні ущільнення, які розділяють насос по довжині на ряд замкнутих порожнин. Напрям нарізки кожного ведомого гвинта протилежний напряму нарізки ведучого. Так, наприклад, якщо ведучий гвинт має праву нарізку, то – ведомий – ліву. Всі гвинти зазвичай виконуються двохзаходними. Співвідношення розмірів гвинтів вибрані такими, що ведомі гвинти отримують обертання не від ведучого гвинта, а під дією тиску перекачуючої рідини. Тому немає необхідності в установці зубчатої передачі між ведучим і відомим гвинтами.

Під час обертання гвинтів рідина, заповнюючи впадини в нарізках, переміщується за один оберт вздовж осі насоса на відстань, яка дорівнює кроку гвинта. Ведомі гвинти при цьому відіграють роль герметизуючи ущільнюючих обгорток, які перешкоджають перетіканню рідини з камери нагнітання в камеру всмоктування. З камери нагнітання рідина витісняється в напірний трубопровід. Як видно з описаного принципу дії гвинтових насосів, вони повинні бути віднесений до об'ємних насосів.

Тиск, що розвивається гвинтовими насосами, залежить від кількості кроків гвинтової нарізки і збільшується зі зростанням відношення довжини гвинта до його діаметра.

Рис. 3-25. Схема гвинтового насоса: 1- ведучий гвинт; 2 – ведомий гвинт; 3 – обойма; 4 – корпус

Одногвинтові (героторні) насоси (рис.3-26). У корпусі 1 насоса, в якому укладений циліндр 2з внутрішньою профільованою гвинтовою поверхнею, названою обоймою, встановлюється однозахідний гвинт 3. Між обоймою і гвинтом утворюються замкнуті порожнини, які заповнюються під час роботи насоса рідиною; при обертанні гвинта вони переміщуються уздовж осі насоса.

У довільному січенні насоса, у тому числі і в січенні, відповідному входу рідини в насос, при обертанні гвинта об'єм порожнини 4 не залишається постійним, змінюючись від 0 до деякого максимального значення (при визначеному вузлі повороту гвинта). Зі збільшенням об’єму порожнини 4відбувається всмоктування рідини, яка захоплюється гвинтом і переміщується в осьовому напрямку до напірного трубопроводу 5.

Обойми одногвинтових насосів і гвинти можуть бути виготовлені з різних корозійностійких матеріалів, що дозволяє використовувати ці насоси для перекачування агресивних рідин.

Пластинчаті насоси (рис.3-27). Такий насос являє собою масивний циліндр 1з прорізами постійної ширини (ротор), який розташований ексцентрично в корпусі 2. Вал ротора через сальник у торцевій кришці виводиться з корпусу для з'єднання з валом електродвигуна. У прорізі циліндра вставляються прямокутні пластини 3, які під час обертання ротора під дією відцентрової сили щільно притискаються до внутрішньої поверхні циліндра, розділяючи серповидний робочий простір 4 між корпусом і ротором на камери. Об'єм кожної камери збільшується під час руху пластини від всмоктувального патрубка 5 до вертикальної осі насоса, у результаті чого в камері створюється розрідження, і відбувається всмоктування рідини через патрубок 5.Під час руху пластини від вертикальної осі у напрямку обертання об'єм камери зменшується і рідина витісняється з насоса в напірний трубопровід 6.

Рис. 3-27. Схемапластинчатого ротаційного насоса: 1– ротор; 2 – корпус; 3 – платини; 4 – робочий простір; 5 – всмоктувальний патрубок; 6 — нагнітальний патрубок.	Рис. 3-28. Струменевий насос: І - робоча рідина; ІІ - перекачувальна рідина; ІІІ – суміш; 1 – сопло; 2 – корпус насоса; 3 – дифузор.

Струменеві насоси (рис.3-28). У цих насосах для переміщення рідин і створення напору використовують кінетичну енергію іншої рідини, яку називають робочою. Як робочі рідини застосовують пару або воду.

Робоча рідина І надходить з великою швидкістю з сопла 1через камеру змішення 2в дифузор 3, захоплюючи за рахунок поверхневого тертя перекачуючу рідину ІІ. У найвужчій частині дифузора

Рис 3-29. Монтежю: 1 – корпус; 2—6 — крани; 7 — труба для передавлювання.	Рис. 3-30. Повітряний підйомник: 1 – труба для подачі стислого повітря; 2 – змішувач; 3 – підйомна труба; 4 – відбійник; 5 – збірка.

швидкість суміші робочої і перекачуючої рідин досягає найбільшого значення, а статичний тиск потоку, відповідно до рівняння Бернуллі, стає якнайменшим. Перепад тиску в камері змішення і дифузорі забезпечує подачу рідини ІІ в камеру змішення зі всмоктувальної лінії. У дифузорі швидкість потоку зменшується, але збільшується потенційна енергія тиску, і рідина під натиском надходить в нагнітальний трубопровід.

Пароструменеві насоси застосовують у тих випадках, коли допустиме змішування перекачуючої рідини з водою, що утворюється під час конденсації пари, і одночасно її нагрівання. Такі насоси часто використовують для подачі води в парові казани.

Монтежю (рис. 3-29) являє собою горизонтальний чи вертикальний резервуар 1, в якому для перекачування рідини використовується енергія стисненого повітря або інертного газу. Монтежю працює періодично.

Рідина надходить у монтежю по трубі наповнення через відкритий кран 2, для чого відкривають кран-повітряник 3 (якщо наповнення відбувається під атмосферним тиском) або кран 4, сполучаючи монтежю з вакуум-лінією (якщо наповнення відбувається під вакуумом). При перетискуванні рідини закривають крани2, 3 і 4 і відкривають кран 6 на нагнітальній трубі 7 і кран 5 подачі стисненого газу, тиск якого контролюють за манометром. Після спорожнення монтежю закривають крани 5 і 6 і відкривають кран 3 для контакту монтежю з атмосферою.

Особливістю монтежю є відсутність в них рухаючих частин, які найбільш швидко руйнуються через стирання і корозію. Тому монтежю застосовують для перекачування забруднених, хімічно агресивних і радіоактивних рідин не дивлячись на низький ккд (10-20%).

Повітряні підйомники (ерліфти). Підйомник складається з труби 1для подачі стисненого повітря і змішувача 2(рис.3-30), де утворюється газорідинна суміш, яка внаслідок меншої питомої ваги підіймається по трубі 3.Навиході з неї газорідинна суміш обгинає відбійник 4.При цьомуз суміші виділяється повітря, а рідинапоступає в збірник 5.

Повітряні підйомники мають порівняно низький ккд (25-35%). Особливістю їх є відсутність рухаючих частин.

7. Порівняння і області застосування насосів різних типів

Дані про насоси, що випускаються вітчизняною промисловістю, зібрані в спеціальні каталоги. Вибір насоса здійснюють за заданою продуктивністю і напору, який розраховують відповідно до схеми трубопроводу. Двигун до насоса підбирають за усталеноюпотужністю і кількістю обертів.

Найбільше розповсюдження в хімічній промисловості отримали відцентрові насоси, які мають перед поршневими ряд важливих переваг. До них відносяться: 1) висока продуктивність і рівномірна подача; 2) компактність і швидкохідність (можливість безпосереднього приєднання до електродвигуна); 3) простота пристрою, що дозволяє виготовляти їх з хімічно стійких, важко піддаючихся механічній обробці матеріалів (наприклад, ферросиліду, кераміки і т. п.); 4) можливість перекачування рідин, що містять тверді зважені частинки, завдяки великим зазорам між лопатками і відсутності клапанів; 5) можливість установки на легких фундаментах.

Ккд найкрупніших і ретельно виготовлених відцентрових насосів досягає 0,95, а поршневих - 0,9. Проте відцентрові насоси невеликої і середньої продуктивності мають ккд на 10-15% нижче, ніж поршневі. Це обумовлено наявністю великих зазорів між порожнинами всмоктування і нагнітання, через які можливе перетікання рідини, а також витрати енергії на неминуче вихроутворення поблизу кромок лопаток обертаючого з великою швидкістю робочого колеса, яка перетвориться в тепло і розсіюється в навколишньому середовищі. Такі втрати різко зростають для високов'язких рідин, перекачування яких відцентровими насосами, внаслідок різкого зниження ккд, економічно невигідно. До недоліків відцентрових насосів слід віднести відносно низькі напори, а також зменшення продуктивності при збільшенні опору сітки і різке зниження ккд при зменшенні продуктивності (див. рис.3-6).

Поршневі насоси доцільно застосовувати лише при порівняно невеликих подачах і високому тиску (в діапазоні 50-1000 ат і вище), для перекачування високов'язких, вогне- і вибухонебезпечних рідин (парові насоси), а також при дозуванні рідких середовищ.

В області великих подач (до 1500 м³/хв) при невеликих напорах (до 10-15 м) застосовують пропелерні насоси, які відрізняються високим гідравлічним ккд, компактністю і швидкохідністю. Ці насоси придатні для переміщення забруднених рідин і таких, що кристалізувалися.

Гвинтові насоси можуть бути використані для перекачування високов'язких рідин, палив, нафтопродуктів і т.п. Ці насоси застосовують в області подач до 300 м³/год ітиску до 175 ат пришвидкості обертання до 3000 об/хв. Гвинтові насоси володіють багатьма перевагами: швидкохідністю, компактністю, безшумністю. Продуктивність гвинтових насосів практично не змінюється при зміні тиску. ККД цих насосів достатньо високий і досягає 0,75-0,80.

Область застосування одногвинтових (героторних) насосів обмежена продуктивністю 3,6-7 м³/год і тиском 10-25 ат. За вартістю виготовлення і експлуатаційними витратами ці насоси близькі до відцентрових насосів малої продуктивності, працюючих при тиску 3-5 ат, і значно економніші останніх, якщо тиск нагнітання перевищує 10 ат. Одногвинтові насоси використовують для перекачування забруднених і агресивних рідин, розчинів і пластмас із високою в'язкістю.

Пластинчаті насоси застосовують для переміщення чистих, не містячи твердих домішок рідин при помірних продуктивностях і напорах.

Для перекачування в'язких рідин, не містячих твердих домішок, при невеликих подачах (не вище 5-6 м³/хв) і високому тиску (100-150 ат) використовують шестеренні насоси.

Вихрові насоси застосовують для переміщення чистих малов’язких рідин з невеликими подачами (до 40 м³/год) і порівняно високими напорами (до 250 м), у декілька разів перевищуючими напори відцентрових насосів. До переваг вихрових насосів слід віднести простоту конструкції, компактність і можливість отримання більш високих напорів, ніж у відцентрових насосах. Недоліком вихрових насосів є низький ккд (η_н=20-50%), що обумовлено значними втратами при перенесенні енергії вихорами, а також непридатність для перекачування в'язких рідин і рідин, що містять тверді частинки.

Струменеві насоси, монтежю і повітряні підйомники використовують у виробництвах, де наявність частин, що рухаються і труться, неприпустиме. Як зазначалося, струменеві насоси можна застосовувати лише в тих випадках, коли допустиме змішування перекачуваної рідини з робочою. Струменеві насоси, монтежю і підйомники можуть бути виготовлений з хімічно стійких матеріалів, але низьким ккд. Л-ра: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. - С. 127-151

Поиск по сайту: