БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (НА)

Рабочие колёса Н. могут быть не только с односторонним подводом жидкости (см. рис. 5 ), но и с двухсторонним, что позволяет почти полностью уравнивать давление жидкости на внешние боковые поверхности колеса. Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных и некоторых др. Н. является коэффициент быстроходности n s — 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 Н. по быстроходности представлена в табл. 1, в которой каждый тип колеса характеризуется отношением внешнего диаметра D внк диаметру его входного отверстия D oтв.

Табл. 1. — Классификация рабочих колёс центробежных насосов по коэффициенту быстроходности

Значения n s < 50 имеют вихревые Н., а область n s = 400—1500 об/мин соответствует осевым, а также диагональным Н., занимающим промежуточное положение между центробежными и осевыми Н.

Для создания больших напоров применяют многоступенчатые Н., в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных Н. является непосредственная зависимость напора, а также мощности, кпд и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа Н. выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками ( рис. 6 ). Кпд центробежного Н. при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается. Крупнейшие центробежные Н. отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м 3/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 Н. с подачей 138 000 м 3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт .

Осевые Н. предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса ( рис. 7 ). Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в Н. до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Существуют 2 основных разновидности осевых Н.: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Н. обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого Н. имеют очень высокий коэффициент быстроходности ( n s от 500 до 1500 об/мин ). При малых подачах характеристики Н — Q и N — Q круто снижаются. Максимальные значения Н и N соответствуют режиму холостого хода. Крупнейший отечественный осевой поворотно-лопастной Н. рассчитан на Q = (45¸50)´10 3 м 3/ч при H от 13 до 10 м , N = 2 Мвт и 11 = 86%. Марка этого Н.: ОП2-185. где ОП — осевой поворотно-лопастной, 2 — тип рабочего колеса и 185 — диаметр рабочего колеса (по концам лопастей, в см ).

Вихревые Н. обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе Н. Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными Н. Существуют 2 разновидности вихревых Н.: закрытого и открытого типа. В вихревом Н. закрытого типа ( рис. 8 ) частицы жидкости из ячеек, расположенных по периферии рабочего колеса, под влиянием центробежных сил будут переходить в канал корпуса Н. и затем, передав часть своей кинетической энергии находящейся там среде, возвратятся в др. ячейки. Совершая винтообразное вихревое перемещение, каждая частица за время её нахождения в Н. несколько раз побывает в ячейках ротора и получит от него определенную энергию. В результате такого многоступенчатого действия вихревые Н. по сравнению с такими же (по размерам и скорости вращения) центробежными Н. развивают в 3—7 раз больший напор, но работают с более низким (в 2—3 раза) кпд. В вихревых Н. открытого типа жидкость подводится вблизи вала Н., проходит между лопатками рабочего колеса и отводится к выходному отверстию в корпусе из открытого (без перемычки) периферийного канала. В зарубежной литературе вихревые Н. называются фрикционными, регенеративными, турбулентными, самовсасывающими и др. Характеристики вихревого насоса показаны на рис. 9.

Поршневые Н. отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых Н. состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре Н. при соответствующем направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени. По способу сообщения рабочему органу поступательно-возвратного движения Н. разделяют на приводные (обычно с коленчатым валом и шатунным механизмом) и прямодействующие. Чтобы периодически соединять рабочий объём то со стороной всасывания, то со стороной нагнетания, в Н. предусмотрены всасывающий и нагнетательные клапаны. Во время работы Н. жидкость получает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению её нагнетания. Неравномерность подачи, связанная с изменением во времени скорости движения поршня или плунжера, уменьшается с увеличением кратности действия Н. и может быть почти полностью устранена применением воздушно-гидравлического компенсатора. Поршневые Н. классифицируют на горизонтальные и вертикальные, одинарного ( рис. 10 ) и многократного действия, одно- и многоцилиндровые, а также по быстроходности, роду подаваемой жидкости и др. признакам. По сравнению с центробежными Н. поршневые имеют более сложную конструкцию, отличаются тихоходностью, а следовательно, и бо'льшими габаритами, а также массой на единицу совершаемой работы. Но они обладают сравнительно высоким кпд и независимостью (в принципе) подачи от напора ( рис. 11 ), что позволяет использовать их в качестве дозировочных. Поршневые Н. могут создавать при нагнетании жидкости давления порядка 100 Мн / м 2(1000 кгс / см 2) и более.