Lektsia__12_Konspekt (лекции мжг Харитонов pdf)

Лекция № 12. НасосыСамые любимые и удивительные насосы в миреПлан лекции1. Классификация насосов2. Уравнение Эйлера для лопастных насосов3. Напорная характеристика центробежного насоса. Методика испытаний насоса.4. Энергетическая характеристика центробежного насоса. КПД, мощность насоса1. Классификация насосовГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» обязывает применять в документациивсех видов, в учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе всеперечисленные в нём термины. Их 192. Первым из них определено понятие «насос - машина длясоздания потока жидкой среды».

По толковому словарю машина происхождения, преобразующее энергию и/или характер движения.это устройство искусственногоТаким образом, природные механизмы для создания потоков жидкости в биологическихобъектах, не следует называть насосами, хотя они таковыми и являются по существу. Насосыпищеварительной, дыхательной, кровеносной, репродуктивной, мочевыделительной илимфатической систем живых существ вызывают восхищение своей экономичностью идолговечностью. Подъём воды в растениях основан на явлении осмоса и силах поверхностногонатяжения. Скорость подъёма воды в деревьях составляет около 1 м/ч (до 8 м/ч в высокихдеревьях).

Для того, чтобы поднять воду к вершине высокого дерева, требуется давление порядка40 атм. Следует иметь в виду, что одни только капиллярные эффекты способны поднять воду навысоту не более 3 м.Классификация насосов проводится по многих признакам: принципу действия, назначению,перекачиваемым средам, конструкции, параметрам и т.д.Классификация по принципу действия.Все насосы принято делить на две большие группы:- насосы динамические – в них жидкая среда перемещается под силовым воздействием нанеё в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса; повышение энергиижидкости внутри динамического насоса происходит за счёт увеличения её кинетической1составляющей в результате динамического взаимодействия потока жидкости и рабочего органанасоса;- насосы объёмные, в которых жидкая среда перемещается путём периодического измененияобъёма занимаемой ею камер, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса;повышение энергии жидкости внутри объёмного насоса происходит за счёт повышения давления.Динамические насосы в свою очередь подразделяются на лопастные насосы и насосытрения.К лопастным насосам относятся осевые и центробежные насосы.Слева: схемаосевого насосаСправа: демомодельцентробежногонасосаНасосы трения представлены вихревыми, дисковыми, шнековыми, вибрационными иструйными насосами.Вихревойнасоспосравнениюсцентробежнымобладаетследующимидостоинствами: создаваемое им давление в 3-7 разбольше при одинаковых размерах и частотевращения рабочего колеса; конструкция проще идешевле; обладает самовсасывающей способностью;может работать на смеси жидкости и газа.Недостаткаминасосаявляютсянизкий КПД,не превышающий в рабочем режиме 45%Дисковые насосы имеют в качестве рабочего органаплоские диски.

Преимуществом дискового пищевого насосаявляется то, что при перекачивании продуктов свключениями не происходит дробления и разрушениявключений (например, при перекачивании джемов скусочками плодов).2Пищевой шнековый насос предназначен длягустых текучих масс с допустимым вкраплениемвоздуха и твердых частиц. Шнековый пищевой насособеспечивает перекачивание продуктов, содержащихабразивные частицы.Бытовые вибрационные насосы применяются дляиндивидуальноговодоснабженияиполива.Предназначены для подъема и перекачивания чистой водыиз колодцев и скважин диаметром от 100 мм и более,глубиной до 50 м, а так же любых открытых водоемов.Наиболее надёжны насосы с верхним забором воды.Струйные насосыотличаются отсутствием подвижных частей, компактностью,высокой прочностью, устойчивостью к коррозии иабразивному износу, дешевизной. КПД струйной установкиприближается к КПД других гидравлических насосныхсистем.

Рабочие характеристики струйного насоса близки кхарактеристикам электропогружного насоса.Слева: схема струйного насоса в нефтяной скважине.1 – насосно-компрессорные трубы;2 – сопло;3 - каналы;4 - диффузор;5 – входная часть насоса;6 - подпакерное пространствоСправа: струйныйнасос для системхимводоочистки,откачки дренажных вод,подачирегенерационныхрастворов на фильтры.Основные параметры всех динамических насосов должны соответствовать ГОСТ 27854-88,в котором, в частности, регламентируется числовые ряды подачи насоса (до 100 000 куб.м/ч),напора (до 250 м), диаметров рабочего колеса (до 400 мм) и частоты вращения.3Объёмные насосы.Из всего разнообразия объёмных насосов я упомяну лишь четыре, наиболеераспространённые: поршневые, винтовые, шестерённые и шланговые.Впоршневом(плунжерном)насосевытеснителями являются один или несколькопоршней (плунжеров), совершающих возвратнопоступательное движение.Принципработыпоршневогонасосазаключается в следующем.

При движении поршнявправо в рабочей камере насоса создаётсяразрежение, нижний клапан открыт, а верхнийклапан закрыт, — происходит всасывание жидкости.При движении в обратном направлении в рабочейкамере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, —происходит нагнетание жидкости.Слева - станок-качалка, то-есть штанговый привод поршневого насоса, который опущен надно нефтяной скважины. Справа – поршневой буровой насос.

Широкое применение поршневыенасосы нашли в нефтедобывающей промышленности для нагнетания жидких сред (глинистых,цементных, солевых растворов), для буровых работ и для нагнетания воды в пласт с цельюинтенсификации добычи нефти. Поршневые насосы широко распространены во всех отрасляхпромышленности и в сельском хозяйстве, они могут обеспечить очень большие напоры.Винтовые насосы .В винтовых насосах перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль осивинта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса.

Винты, входявинтовыми выступами вканавки смежного винта,создают замкнутоепространство, не позволяяжидкости перемещатьсяназад. Применяютодновинтовые,двухвинтовые (справа) итрёхвинтовые (слева)конструкции винтовыхнасосов.4На рисунке показаны последовательные положенияодних и тех же канавок, заполненных жидкостью. Слева –сторона всасывания, справа – нагнетания.Винтовые насосы применяют для перекачиванияжидкостей различной вязкости при давлениях до 30 МПа.Наиболее распространёнными являются трёхвинтовыенасосы. Центральный ведущий винт берет на себя всю нагрузкупо перекачке жидкости. Два других ведомых винта совместно сцентральным приводом образуют отделенные друг от другаполости между нарезками и обоймой, в которые поступаетжидкость.

Это обеспечивает постепенное нарастание давления.Поскольку весь процесс подачи жидкости обеспечиваетсяработой центрального винта, крутящий момент, передаваемыйна ведомые роторы, расходуется только на преодолениесопротивления вязкой среды при передвижении в канале.Винтовые насосы обладают рядом достоинств:наиболее равномерная подача жидкости среди всехобъёмных насосов; способность перекачивать смеси изжидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдыхвключений в жидкости; способность к самовсасываниюжидкости; низкий уровень шума и вибрации при работе;огромная производительность приотносительноскромных размерах.Широко применяются на нефтепроводах.Шестерённые насосы.В гидравлических системах с относительнонизким уровнем давления (около 140-180 бар или 14-18МПа) чаще всего используются шестеренные насосы.Шестеренные насосы очень просты по устройству,надежны, относительно дешевы и менее чувствительныкзагрязнениямпосравнениюсдругимигидравлическими насосами.Благодаря простоте конструкции шестеренные насосыполучили широкое распространение для питаниягидроприводов небольшой мощности, в системахсмазки, для питания систем управления.

Шестеренныенасосыотличаютсякомпактностью,малымколичеством подвижных деталей, надежностью в работе. Большинство конструкций шестеренныхнасосов основано на шестернях с одинаковым числом зубьев. Жидкость из зоны всасываниянасоса в зону нагнетания переносится полостями, образующимися при зацеплении зубьевшестерен.

Зазоры между зубьями шестерен и корпусом насоса составляют доли миллиметра,поэтому утечки рабочей жидкости через них можно считать несущественными. Сцепление зубьевпредотвращает сток масла из зоны нагнетания в зону всасывания, однако, незначительная частьмасла все же запирается в объеме между ними. Этот эффект называют «обратной подачей», онснижает объемный КПД насоса (типичный КПД шестеренных насосов составляет порядка 85%).5Шланговые насосы.Основное преимущество шланговых насосов передостальными видами объемных насосов в том, что ониимеют максимальную самовсасывающую способность иподнимают жидкости с глубин до 9,5 метров всухую,успешноперекачиваюточеньвязкиежидкости,содержащие твердые включения и волокна.