Расчёт основных параметров и рабочего колеса центробежного насоса

Исходными данными являются:

подача Q = 20 м 3 /час;

напор H = 25 м;

число оборотов n = 2900 об/мин;

жидкость – вода 20єС.

Для определения типа конструкции насоса рассчитываем коэффициент быстроходности ns:

Далее по формуле определяем объёмный КПД зо:

где коэффициент а зависит от соотношения между диаметрами входа и выхода и составляет a=0,68

Затем вычисляем приведённый диаметр D1п

Гидравлический КПД зг вычисляем по формуле

Механический КПД змех принимаем за змех = 0,93

Находим полный КПД з по формуле

Определяем мощность насоса N по формуле

Момент M вычисляем по формуле

Диаметр вала dв определяем по формуле

где [ф] допустимое напряжение материала вала при кручении

Принимаем dв = 25 мм.

Вычисляем диаметр ступицы dст по формуле

Принимаем dст = 40 мм.

Диаметр входа в колесо D1 вычисляем по формуле (Рис.2.1)

Длину ступицы lст вычисляем по формуле

Рис.2.1. Схема рабочего колеса центробежного насоса.

Рис.2.2. Схема параллелограмных скоростей.

Окружную скорость на входе в рабочее колесо u1 определяем по формуле (Рис.2.2)

Скорость входа в рабочее колесо с1 вычисляем по формуле (Рис.2.2)

Из входного параллелограмма находим в1 по формуле (Рис.2.2)

При коэффициенте стеснения входного сечения межлопастных каналов м1 =0,9 определяем ширину лопасти b1 на входе по формуле (Рис.2.1)

Принимаем в2=36є и определяем окружную скорость u2 на выходе из колеса

Определяем диаметр D2 на выходе из колеса по формуле (Рис. 2.1)

Ширину лопасти b2 на выходе определяем по формуле (Рис. 2.1)

Число лопастей Z определяем по формуле

Выбор прототипа проектируемого центробежного насоса

Для выбора прототипа для заданного насоса необходимо использовать поле характеристик выпускаемых промышленностью насосов К. Из этого рисунка находим, что при Q = 20 м 3 /с и H = 25 м, прототипом является насос марки 2К-6а. Габаритный рисунок насосного агрегата приведён на рис. 3.3 для которого основные размеры следующие.

Размеры L = 831 мм, L1 = 561 мм, L3 = 193 мм, B = 331 мм, B2 = 270 мм, B4 = 174 мм, С =98 мм, C2 = 346 мм, С4 = 290 мм, H = 375 мм, H1 =339 мм, n =225 мм, масса агрегата 99 кг.

Размеры всасывающего патрубка: D = 50 мм, D1 =90 мм, D2 = 110 мм, D3 = 140 мм.

Размеры нагнетательного патрубка: D4 = 40 мм, D5 =80 мм, D6 = 100 мм, D7 = 130 мм.

Технические данные насоса: диаметр рабочего колеса 148 мм, подача Q = 20 м3/ч, 5,5 л/с; полный напор H = 25,2 м. ст. жидк; допустимая вакуумметрическая высота всасывания Н доп = 6 м. вод. ст; допустимый подпор 2 кгс/см2; КПД насоса 65,6 %; мощность на валу насоса 2,1 кВт; частота вращения 2900 об/мин; масса ЛО 2-31-2 – 31 кг; ЛОЛ 2-31-2 – 26 кг, тип электродвигателя 4А90LA; мощность N =3 кВт; частота вращения 2840 об/мин; масса 28,7 кг.

Тип электродвигателя у этого насоса АОЛ 2-31-2.

Рис.3.1 Сводный график полей H-Q для консольных насосов.

Рис.3.2 Центробежный насос 2К-6а.

Рис. 3.3. Характеристика центробежного насоса типа К.,

Рис 3.4. Габаритные размеры центробежного насоса типа К.

Роль рабочего колеса в центробежном насосе и особенности различных конструкций узла

Во многих отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и в частном домовладении очень часто используется такой вид вспомогательного оборудования, как насосы.

Как правило, насосные агрегаты предназначены для перемещения жидкостей различных видов. Вот поэтому и неудивительно, что насосное оборудование имеет множество разновидностей, среди которых особое место занимают центробежные насосы.

Широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека центробежные агрегаты заслужили благодаря своим эффективным характеристикам, которые заключаются в следующих моментах:

Для того, чтобы эффективно и правильно использовать центробежные насосы, прежде всего, необходимо знать, как устроен агрегат, а также из каких узлов он состоит. Основным конструктивным элементом насосного оборудования этого вида является рабочее колесо.

Поэтому в этой статье мы подробно расскажем о том, что собой представляет рабочее колесо, какое его устройство, а также опишем существующие виды этого конструктивного элемента.

Назначение и устройство

Конструктивные элементы рабочего колеса. (Для увеличения нажмите) Рабочее колесо является важнейшим узлом в конструкции центробежного насоса.

Основное его назначение заключается в передаче энергии от вращающего вала к жидкости.

Иначе говоря, рабочее колесо является генератором центробежной силы, с помощью которой и создается давление, двигающее поток жидкости.

Как правило, рабочее колесо состоит из следующих основных элементов:

Как функционирует

Принцип действия рабочего колеса заключается в следующих важных моментах:

При этом стоит отметить, что весь описанный процесс проходит циклично, что в свою очередь, способствует стабильной и бесперебойной работе всего центробежного насоса в целом.

Интересную статью о консольных центробежных насосах читайте здесь.

На сегодняшний день существуют следующие варианты исполнения рабочих колес:

    Отличительной особенностью открытого рабочего колеса является то, что оно имеет сравнительно небольшой коэффициент полезного действия, который в среднем составляет около 40%.

И это отнюдь не недостаток, а скорей всего преимущество, которое заключается в том, что такой тип колес имеет высокий уровень износостойкости, а также эффективного может очищаться от различного рода засорений.

Открытое колесо состоит из таких элементов:

Как правило, рабочие колеса этого типа применяются для перекачивания загрязненных или густых жидкостей.

  • Конструкция полузакрытых рабочих колес центробежного насоса состоит из следующих элементов:
    • диск, который расположен противоположно всасывающему входу;
    • лопастная крыльчатка на диске расположена таким образом, что непосредственно примыкает к корпусу центробежного насоса, имея при этом небольшой зазор.

    Рабочие колеса этого типа применяются в центробежных насосах, призванных перекачивать загрязненные и низкокислотные жидкости.
    Отличительной особенностью конструкции закрытых рабочих колес является то, что лопасти крыльчатки, расположенные между двумя дисками, могут находиться под разными углами.

    Такое расположение лопастей способствует повышенному коэффициенту полезного действия всего насоса, что в свою очередь, делает центробежные агрегаты с таким типом рабочим колесом весьма востребованными.

    Стоит также знать о том, что закрытые колеса также различают в зависимости от способа их изготовления:

    • штамповка;
    • литье;
    • клепка;
    • точечная сварка.

    Насосы с закрытым колесом могут применяться, как для перекачки чистых, так и загрязненных жидкостей.

    Познавательную статью о центробежных насосах для воды читайте здесь.

    Таким образом, мы подробно рассказали о типах рабочих колес, а также об их конструкции и применении. Надеемся, информация статьи окажется для вас достаточно полезной.

    Смотрите интересное видео, демонстрирующее работу нового рабочего колеса центробежного насоса Grundfos:

    Конструкции и расчет центробежных насосов высокого давления
    (Михайлов А.К., Малюшенко В.В. )

    Оглавление

    Глава 1. Назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в теплоэнергетике, горно-шахтной и нефтяной промышленности
    § 1. Принцип действия, классификация и области применения насосов
    § 2. Основные технические параметры насосов
    § 3. Формы лопастных колес различной удельной быстроходности
    § 4. Выбор насоса для эксплуатации
    § 5. Требования, предъявляемые к насосному оборудованию высокого давления
    § 6. Факторы, определяющие конструкцию и влияющие на работу насоса
    Глава 2. Основные положения теории и гидравлический расчет рабочих колес насосов
    § 7. Теоретический напор лопастных насосов
    § 8. Теоретическая схема бесконечного числа лопастей (струйная теория Эйлера)
    § 9. Влияние конечного числа лопастей на напор насоса
    § 10. Выбор и расчет основных размеров центробежного колеса
    § 11. Проектирование меридианного сечения колеса
    § 12. Профилирование колес с цилиндрическими лопастями
    § 13. Профилирование колес с пространственными лопастями
    § 14. Объемные потери в насосе
    § 15. Расчет гидравлического разгрузочного устройства
    § 16. Механические потери в насосе
    § 17. Гидравлические потери в насосе
    Глава 3. Гидравлический расчет отводящих устройств насосов
    § 18. Конструкции и назначение отводящих устройств
    § 19. Влияние отвода на рабочую характеристику насоса
    § 20. Расчет спиральных отводов
    § 21. Расчет лопастных отводов
    § 22. Лопастные отводы с кольцевым пространством между лопастями
    диффузоров и подводящих каналов
    § 23. Лопастной отвод с безлопастным диффузорным пространством
    Глава 4. Гидравлический расчет всасывающих устройств насосов
    § 24. Конструктивные схемы и назначение всасывающих устройств
    § 25. Анализ работы полуспирального подхода и выбор его размеров
    § 26. Схема расчета полуспирального подвода
    § 27. Влияние всасывающего устройства на работу центробежного насоса
    Глава 5. Моделирование и немодельная корректировка рабочих органов насоса
    § 28 Условия геометрического и кинематического подобия
    § 29. Условие силового подобия в насосах
    § 30. Условие подобия по кавитации
    § 31. Объемные и механические потери при моделировании
    §32. Влияние относительной шероховатости и размера на гидравлический к. п. д.
    § 33. Систематизация и нормативные данные для гидравлического расчета насоса
    § 34. Немодельные изменения рабочих органов насосов и их характеристики
    Глава 6. Высота всасывания и кавитация в насосах
    § 35. Физическая природа кавитации
    § 36. Механизм кавитационного износа материалов и мероприятия по уменьшению кавитации
    § 37. Кавитационные испытания
    § 38. Условия подобия по кавитации. Навигационный коэффициент быстроходности
    § 39. Расчет минимального антикавитационного запаса энергии на всасывании
    § 40. Термодинамический критерии навигации
    Глава 7. Силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание
    § 41. Осевые силы в центробежных насосах
    § 42. Разгрузка осевых сил в одноступенчатых насосах
    § 43. Разгрузка осевых сил в многоступенчатых насосах
    § 44. Радиальные силы в насосе
    Глава 8. Корпусные детали
    § 45. Спиральный корпус
    § 46. Секционный корпус
    § 47. Двойной корпус
    § 48. Фланцевые соединения и неподвижные уплотняющие стыки
    § 49. Фундаментная плита
    Глава 9. Детали ротора
    § 50. Ротор в сборе
    § 51. Вал
    § 52. Рабочие колеса
    § 53. Разгрузочный диск
    § 54. Втулки
    § 55. Соединительные муфты
    § 56.Момент сопротивления и выбор электродвигателя
    Глава 10. Уплотнения и опоры
    § 57. Концевые уплотнения
    § 58. Уплотнения рабочих колес
    § 59. Подшипники
    § 60. Узел гидравлической разгрузки осевого усилия
    Глава 11. Конструкции насосов высокого давления
    § 61. Основные конструктивные схемы насосов
    § 62. Насосы для горнодобывающей промышленности
    § 63. Насосы для нефтяной промышленности
    § 64. Насосы для теплоэнергетики
    Литература

    Читайте также:  Садовые дорожки из пластиковых бутылок своими руками

    Предисловие

    Современное развитие теплоэнергетики высоких и сверхвысоких параметров пара, атомных станций, нефтяной, горнорудной, угольной, металлургической и химической промышленности связано с применением различных типов многоступенчатых центробежных насосов широкого диапазона подач и давлений. Только для теплоэнергетики создаются и находятся в эксплуатации центробежные насосы с давлением нагнетания 200; 300 и 400 кГ/см2 и единичной мощностью 8000; 12 000 и 20 000 квт. Углубление шахт в угольной и горнорудной промышленности требует увеличения давления нагнетания центробежных насосов, используемых для водоотлива.

    Аналогичная картина имеет место в остальных ведущих отраслях промышленности – растут давление и подача применяемого насосного оборудования. Переход на повышенные параметры, интенсификация и появление новых процессов и производств ставят перед проектными научно-исследовательскими организациями и насосостроительными заводами задачу создания новейшего оборудования, отвечающего требованиям современной науки и техники. Создание и выпуск крупных и энергоемких машин требуют решения целого комплекса вопросов, касающихся расчета и конструирования насосных агрегатов, а также их экономичности и надежности в эксплуатации.

    Развивающееся ускоренными темпами производство насосов высоких параметров остро нуждается в специальной литературе по проектированию, расчету, профилированию рабочих органов центробежных насосов высокого давления. В предлагаемой книге сделана попытка объединить изложение теории, расчетов и конструирования насосов.

    Центробежные насосы – принцип работы и классификация

    Центробежные насосы – самая большая группа устройств, применяемых в быту для перекачки жидкостей. Они широкого используются в системах водоснабжения и водоотведения домов. Также их применяют для откачки воды из скважин (ЭЦВ – модели, оснащенные приводом электродвигателя).

    Под центробежным насосом понимают устройство, в котором требуемое давление и напор жидкости достигается за счет центробежной силы, возникающей в результате действия лопастей рабочего колеса на воду.

    Главная рабочая часть агрегата – колесо, насажденное на вал и вращающееся внутри корпуса. Колесо состоит из двух дисков (заднего и переднего), расположенных на некотором удалении друг от друга. Между лопастями имеется механизм, который соединяет колеса воедино.

    Принцип работы центробежного насоса

    Межлопастные каналы (плоскость внутри лопасти и дисков) во время работы агрегата заполняют жидкостью. При вращении устройства на жидкость, находящуюся в межлопостном пространстве действует центробежная сила, результате чего из-под рабочей ступени вытекает вода. Это способствует возникновению разрежения непосредственно в центре ступени, и также повышению давления на периферии.

    Жидкость идет по всасывающему трубопроводу и попадает в насос через патрубок. Перемещение воды во всасывающем трубопроводе осуществляется за счет разности давления в центральной области колеса и приемном бассейне. Жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса, поступает в спиральную камеру, после чего перемещается в напорный патрубок, который соединен с напорным трубопроводом.

    Чем больше диаметр колеса и выше частота вращения, тем больше центробежная сила, а соответственно и напор насоса. В качестве привода для агрегата используется электродвигатель.

    Основные разновидности центробежных насосов

    Сегодня данные устройства выпускаются для самых разных целей. Существуют 18 типов центробежных насосов, наиболее популярными среди которых являются:

    – консольные,
    – погружные,
    – вихревые,
    – осевые,
    – шламовые и др.

    По уровню создаваемого давления центробежные насосы делятся на следующие типы:
    – низкого,
    – среднего,
    – высокого давления.

    По расположению вала и способу разъема корпуса есть следующие типы водяных насосов::
    – горизонтальные,
    – вертикальные.

    Особенностью вертикальных моделей является наличие бокового входа. С помощью такого агрегата производятся перекачивание гидросмесей, содержащих в большом количестве песок, твердые вкрапления и т.п.

    Также есть модели с одно- или двусторонним подводом жидкости, с мокрым и сухим ротором. Двусторонние агрегаты называется насосами двойного всасывания.

    По количеству рабочих колес имеются следующие разновидности оборудования:
    – одноступенчатые,
    – многоступенчатые.

    В одноступенчатых вариантах расположение вала консольное, поэтому их еще называют консольными.

    Типы консольных центробежных насосов:

    – К – устройства с горизонтальным валом, размещенным на отдельной стойке;
    – КМ – агрегаты с горизонтальным валом с электродвигателем, моноблочные.

    Устройства КМ и К используются для перекачки жидкостей, которые по плотности и вязкости схожи с водой. Температура рабочей среды может достигать 85°С, при этом допускается наличие механических примесей, размер которых не превышает 0,2 мм, с содержанием – не более 0,1% от общего объема.

    Всасывающий патрубок (1), кольцо уплотнительное (2), колесо рабочее (3) корпус спиральный (4), опорный кронштейн (5), втулка (6), сальник (7), крышка сальника (8), вал (9), подшипник насоса (10), полумуфты (12), патрубок напорный (12).

    По создаваемому напору насосы бывают:

    – низконапорные (до 20 мм водяного столба);
    – средненапорные – (до 60 мм водяного столба);
    – высоконапорные – (более 60 мм водяного столба).

    По способу отвода вода из рабочего колеса устройства классифицируются на:
    – спиральные,
    – турбинные.

    По типу погружения центробежные насосы бывают:

    – погружные (устройство полностью опускаются в воду)
    – поверхностные (монтируются сверху скважин и колодцев).

    Центробежные модели используются для подачи воды из различных резервуаров, накопителей для полива и водоснабжения домов и дач. Погружные модели можно применять для подачи воды на высоту около 200 метров. Мощные модели способны полностью удовлетворить потребности небольшого дома.

    Для откачки нечистот и борьбы с затоплениями предусмотрены фекальные и дренажные модели. Они отличаются высокой производительностью, способны создавать высокое давление.

    К преимуществам центробежных насосов относятся:

    – высокая надежность,
    – конструктивная простота;
    – долговечность,
    – доступная стоимость.

    К недостаткам – восприимчивость к содержащимся в перекачиваемой жидкости примесям, а также невысокий КПД. Для достижения требуемых параметров КПД можно использовать более мощные электродвигатели.

    Установка центробежного насоса должна производиться в месте, которое защищено от негативного атмосферного влияния.

    Калькулятор расчета центробежного насоса

    Данный калькулятор способен расчитать основные параметры насоса при изменении частоты вращения. Для этого необходимо внести в первую таблицу четыре параметра:

    • Исходную подачу, м 3 /ч
    • Напор, (м. в. ст.)
    • Обороты электродвигателя, (об/мин)
    • Частота, (Гц)

    Далее, нужно ввести новые обороты электор двигателя, при которых должны расчитываться параметры. Все вычисления происходят по формулам, представленым ниже. Три нижних пустых поля используются для вывода результатов. Также вы сможете увидеть всё на графике.
    Индексами 1 и 2 помечены начальные и новые параметры соответственно. Для того, чтобы подсчитать напор или подачу, в обязательном порядке необходимо заполнить исходную подачу, исходный напор, обороты электродвигателя исходные n1 и новые n2.


    где F – частота, H – напор, Q – подача, n – обороты электродвигателя

    При организации водоснабжения и отопительных комплексов элемент – жидкость циркулирует по всей системе. Этот процесс обеспечивают множество компонентов, включая самый основной – центробежный насос(ЦН). Силовой агрегат выполняют наиболее важную задачу по транспортировке воды и отопительного элемента по трубопроводу и топливным радиаторам. Однако для получения успешного результата необходимо провести качественный расчет центробежного насоса.

    Принцип работы таких агрегатов заключается в перекачке жидкости за счет центробежной силы. Однако стоит помнить, что выбирать ЦН необходимо правильно, в противном случае компонент не сможет выполнить поставленные на него задачи. Также на выбор влияет специфика задач, для которых будет применять центробежный насос.

    Алгоритм функционирования не отличается сложностью, что делает использование агрегата наиболее простым и в то же время крайне эффективным. Принцип работы центробежного насоса заключается в следующих действиях:

    • жидкость поступает к центру рабочего колеса(РК). Это происходит за счет всасывающей трубы – патрубка;
    • крыльчатка рабочего колеса начинает функционировать благодаря работе электрического двигателя;
    • создается центробежная сила, за счет которой жидкость от крыльчатки прижимается к стенкам, создавая давление;
    • далее, жидкость проходит через нагнетательный патрубок.

    Производительность центробежного насоса зависит от напора, потребляемой мощности, объема рабочего колеса и высоты, для которых также необходим правильный расчет. Непосредственно подсчет характеристик центробежного насоса для отопительной системы производится с учетом тепловой нагрузки и температурного графика. Напор рассчитывается гидравлическим сопротивлением системы.

    Читайте также:  Пропала фаза в трехфазной сети - что делать?

    Что такое кавитация в отопительной системе?

    Этот показатель – образование пузырьков пара в перекачиваемой жидкости во время снижения гидростатического давления(СД) и схлопывания этих пузырьков, где СД имеет повышенный показатель.

    Особенностью кавитации в центробежных насосах является тот факт, что она образуется на входной кромке РК в месте, где скорость перемещения потока максимальная, а гидростатическое давление минимальное.

    Кавитация имеет характерные особенности. Вследствие ее возникает шум, треск, возникновение вибрационного воздействия. Этот процесс сопровождается и падением напора, мощности, что сказывается на КПД.

    Важно: Нет материалов, которые имеют повышенную устойчивость к кавитации. Поэтому при ее возникновении необходимо останавливать работу насоса так, как этот процесс может спровоцировать поломку всей системы.

    Как правильно рассчитать необходимый насос

    Для того, чтобы выполнить гидравлический расчет центробежного насоса следует рассчитывать каждый параметр, включая производительность (W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2), напор (N = (h2 – h1)/(p * g) + Ng + sp), потребляемую мощность (M = p*g*s*N), пиковую высоту всасывания воды или любого другого отопительного элемента (Nv = (h1 – h2)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N).

    Но, как показывает практика, расчет центробежного насоса по заданным формулам занимает крайне много времени и не всегда является точным так, как всегда есть вероятность возникновения ошибки из-за человеческого фактора. Поэтому, для решения этой проблемы мы на сайте предоставляем калькулятор центробежных насосов, включающий все необходимые параметры.

    Преимущества калькулятора центробежных насосов от «CNP»

    Наша компания занимается компонентами водоснабжения и отопительной системы свыше 5-лет, а потому специалисты точно знают, как правильно рассчитывать необходимые параметры центробежного насоса для того, чтобы он выполнял любую специфику задач, включая обеспечение теплом.

    В структуру калькулятора вошли все необходимые для правильного расчета напора, мощности, высоты, рабочего колеса центробежного насоса. Указав базовые параметры, вы получите максимально точный результат и потратите минимальное количество времени – до двух минут.

    Калькулятор отличается многофункциональностью, что немаловажно для подсчета. Ранее, чтобы выполнить расчет, необходимо было пользоваться сразу несколькими калькуляторами. Теперь вам доступен многофункциональный продукт, который является и максимально точным конвектором. Используя калькулятор центробежных насосов, вы сможете одновременно переводить единицы измерения в любые другие, наиболее удобные для проведения расчета.

    Наш калькулятор абсолютно бесплатный и доступен для каждого. Пользуйтесь им и выполняйте расчеты правильно, что сэкономит вам массу денег и времени.

    • Главная
    • О компании
    • Новости
    • Каталог
    • Документация
    • Где купить
    • Контакты

    Адрес: г.Москва, Каширское ш, д. 3, корп. 2, стр. 2

    Центробежные насосы устройство и принцип действия

    Принцип действия

    Центробежные насосы – одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

    Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

    Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

    Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

    Рис.1 – Центробежный насос

    Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

    Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

    Поэтому эти насосы называются центробежными.

    Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов:

    • плотности жидкости:
    • частоты вращения рабочего колеса:
    • диаметра рабочего колеса:

    После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

    Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

    Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

    Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

    По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

    Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление.

    Конструкция

    Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

    Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

    1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
    2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

    Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

    • вид колеса;
    • вид подшипника;
    • расположение корпуса;
    • крепление двигателя;
    • число ступеней.

    Корпус

    Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

    Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

    Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

    Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

    Рабочее колесо

    Есть 3 вида рабочих колёс:

    • открытые,
    • полузакрытые
    • закрытые

    Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

    Открытое колесо

    Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

    Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

    Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

    Полузакрытое колесо

    Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

    Закрытое колесо

    Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

    Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

    Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

    Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

    Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

    Вал и подшипники

    Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

    1. Консольно
    2. Симметрично

    Консольное закрепление

    При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

    Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

    Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

    Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

    Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

    Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

    Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

    Симметричное крепление

    Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

    Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

    Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

    Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

    Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

    Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

    Читайте также:  Особенности рюмки-лафитника

    Расположение вала

    Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.

    Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

    Тип присоединения вала

    Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

    Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

    Соединение муфтой

    Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

    Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

    Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

    Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

    Второй способ соединенияпрямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

    Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

    Количество ступеней

    Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

    Ротор многоступенчатого насоса

    Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

    Расчет рабочего колеса центробежного насоса

    Сущность и назначение питательного насоса, конструктивное исполнение, применение на тепловых станциях. Определение энергетических параметров центробежного насоса, геометрических размеров рабочего колеса. Особенности построения его основных сечений.

    РубрикаФизика и энергетика
    Видкурсовая работа
    Языкрусский
    Дата добавления08.06.2016
    Размер файла612,0 K
    • посмотреть текст работы
    • скачать работу можно здесь
    • полная информация о работе
    • весь список подобных работ

    Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Размещено на http://allbest.ru

    насос центробежный питательный

    Питательные насосы — обеспечивают подачу питательной воды в котел при высокой температуре и давлении.

    Питательные насосы предназначены для подачи химически очищенной питательной воды в котел. По выполняемым функциям в тепловой схеме современной электростанции они относятся к основному энергетическому оборудованию.

    К питательным насосам предъявляется ряд специфических требований:

    1. Конструкция насоса должна иметь внешнюю и внутреннюю герметичность и допускать температурное расширение при переменной температуре перекачиваемой жидкости.

    2. Насос должен быть динамически устойчивым во всем диапазоне рабочих ре жимов.

    3. Насосы должны работать надежно и длительно (не менее 10 тыс. ч) без заметного снижения параметров и замены основных деталей и узлов.

    4. Для устойчивой работы в системе, особенно при параллельном включении в систему, насосы должны иметь стабильную форму напорной характеристики в интервале подач от 30% До номинальной с крутизной не более 30%.

    5. Для предотвращения обратного вращения и недопустимого нагрева воды при малых подачах насосы должны снабжаться обратными клапанами с линией рециркуляции. Питательные насосы играют решающую роль на тепловых электростанциях. Они потребляют порядка от 3 до 5 % вырабатываемой станцией энергии, являясь наибольшими потребителями энергии на электростанции. Помимо высокого КПД, важнейшими параметрами этих насосов являются надежность, срок службы и техническая готовность. За последние десятилетия увеличение мощности блоков электростанций привело к значительному росту мощности питательных насосов. Отдельные этапы в развитии питательных насосов можно охарактеризовать следующим образом:

    * в 60-е годы – акцент на исследования динамики ротора и компенсацию осевых сил вследствие увеличения мощности энергоблоков;

    * в 70-е годы – исследования, порожденные необходимостью решения проблем кавитационной эрозии, связанной с высокими периферийными скоростями в рабочем колесе первой ступени;

    * в 80-е годы – контроль температурных деформаций, связанных с нестационарной работой в режимах пусков и остановов;

    * в 90-е годы – внедрение конструкторских решений, облегчающих обслуживание и обеспечивающих максимально возможную надежность работы.

    Собранная Северо-американским Советом по Надежности статистика показала, что проблемы с питательными насосами были третьей по величине причиной незапланированных простоев больших тепловых электрических станций. Было подсчитано, что только стоимость недовыработанной электроэнергии из-за простоев, связанных с проблемами питательных насосов, составляет более 400 миллионов долларов ежегодно.

    На ТЭС в качестве питательных насосов применяются гидравлические насосы центробежного действия, имеющие весьма высокий коэффициент повышения напора, особенно многоступенчатого исполнения. Механическая энергия подводится в виде вращающегося момента и передается жидкости через лопатки вращающегося рабочего колеса. Действие лопаток на жидкость, заполняющую рабочее колесо, вызывает повышение гидродинамического давления и заставляет жидкость перемещаться в направлении от центра рабочего колеса к периферии, выбрасывая её в спиральный кожух. В дальнейшем движении жидкость поступает в напорный трубопровод. Отсюда следует, что основным рабочим органом центробежного насоса является свободно вращающееся внутри корпуса лпастное колесо.

    1.Исходные данные

    – Назначение насоса: Питательный

    – Подача насоса: Q = 100 м 3 /ч, Q = 0,0278 м 3 /с

    – Напор насоса: Н = 580 м;

    – Частота вращения вала насоса: n = 3000 об/мин;

    – Температура перекачиваемой среды: t = 150 С;

    – Число параллельных потоков в насосе:

    – Число ступеней насоса:

    – Плотность среды при заданной температуре: = 958,38 кг/м 3 ;

    – Ускорение свободного падения: g = 9.81 м/с 2 ;

    2.Расчет рабочего колеса насоса

    1) Подача РК Q1, м 3 /с,

    3) Коэффициент быстроходности насоса

    т.к. , то тип насоса является центробежный нормальный.

    4) Угловая скорость , рад/с,

    5) Приведенный диаметр РК , мм,

    6) Гидравлический КПД насоса,

    7) Теоретический напор насоса м,

    8) Объемный КПД насоса,

    9) Теоретическая подача м 3 /с,

    10) Механический КПД, учитывающий дисковое трение,

    11) Механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках и сальниках,

    12) Общий КПД насоса,

    13) Мощность насоса N, кВт,

    Ш С учетом перегрузки

    14) Скорость жидкости во входном сечении РК в первом приближении м/с,

    16) Диаметр вала мм,

    17) Диаметр втулки РК , мм,

    18) Диаметр входа жидкости в РК , м,

    19) Окружная скорость на входе в РК м/с,

    где, – диаметр входа жидкости на рабочие лопатки; .

    20) Окончательная скорость м/с,

    21) Коэффициент стеснения потока на входе в колесо принимаем

    22) Меридианная составляющая на входном радиусе , м/с,

    23) Угол безударного входа на лопасть, град,

    24) Входной угол лопасти, град,

    где, i – угол атаки, принимаем i = 6.

    25) Ширина канала на входе м,

    26) Коэффициент окружной скорости на выходе из РК

    Для типовых конструкций центробежного РК принимаем .

    27) Окружная скорость на наружном диаметре РК в первом приближении м/с,

    28) Наружный диаметр РК м, в первом приближении

    29) Коэффициент стеснения потока на выходе из РК

    30) Меридианная составляющая абсолютной скорости на выходе из РК принимается в пределах

    31) Угол выхода лопатки определяем по зависимости

    Где отношение относительных скоростей .

    32) Число рабочих лопаток z

    где – радиусы соответствующих диаметров

    т.к. число лопаток должно быть целым, то округляем z = 7.

    33) Технологический коэффициент

    34) Корректив Р, учитывающий конечное число лопаток,

    35) Теоретический напор при бесконечном число лопаток м,

    36) Окружная скорость на выходе из РК м/с,

    37) Диаметр выхода РК ,м, во втором приближении

    38) Ширина канала на выходе м,

    39) Коэффициент стеснения на выходе (проверка)

    где – толщина лопатки, принимаем = 0,005.

    Сравнивая значения и разница с заданной точностью меньше 5%.

    40) Коэффициент стеснения на входе жидкости в РК

    где – толщина лопатки, принимаем = 0,005.

    Сравнивая значения и , они совпадают с заданной точностью.

    Получаем, что данное отношение равно с заданной точностью.

    42) Расчет протечек через переднее уплотнение РК , м,

    Где – коэффициент расхода; – радиус колеса на месте уплотнения, м;

    – радиальный зазор в уплотнении, м; – изменение (падение) напора в зазоре, м.

    Изменения напора в зазоре , м,

    Коэффициент расхода для простого щелевого уплотнения

    где – коэффициент трения, принимаем ; – длина щели, м.

    Радиальный зазор = 0,0002 м.

    Проверка объёмного КПД

    Сравниваем и , получаем, что погрешность КПД 4%, что является допустимым в пределе 5%

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *