Осевой насос , или АФП, является распространенным типом насоса , который по существу состоит из винта (осевое рабочее колесо ) в трубе. Пропеллер может приводиться в движение непосредственно герметизированным двигателем в трубе или электродвигателем или бензиновыми / дизельными двигателями, установленными на трубе снаружи, или угловым приводным валом, который проходит через трубу.
Частицы жидкости в процессе прохождения через насос не меняют своего радиального положения, поскольку изменение радиуса на входе (так называемое «всасывание») и на выходе (так называемое «нагнетание») насоса очень мало. Отсюда и название «осевой» насос.
Операция
Насос осевого типа имеет пропеллерное рабочее колесо, работающее в кожухе. Давление в осевом насосе создается потоком жидкости по лопастям рабочего колеса. Жидкость проталкивается в направлении, параллельном валу рабочего колеса, то есть частицы жидкости, протекая через насос, не меняют своего радиального положения. Это позволяет жидкости поступать в рабочее колесо в осевом направлении и выпускать жидкость почти в осевом направлении. Пропеллер осевого насоса приводится в движение двигателем.
Заметки
- Неподвижные лопатки диффузора используются для удаления вихревой составляющей () скорости нагнетания рабочего колеса и для преобразования энергии в давление.
- Лопатки рабочего колеса могут быть регулируемыми.
- Машина может быть оснащена лопатками перед входом, чтобы исключить предварительное вращение и сделать поток чисто осевым.
Работа, проделанная с жидкостью на единицу веса [1] =
где - скорость лопасти.
Для максимальной передачи энергии, , это,
Следовательно, из треугольника выходных скоростей имеем
Следовательно, максимальная передача энергии на единицу веса осевым насосом =
Конструкция клинка
В насосе с осевым потоком лопасти имеют аэродинамический профиль, по которому течет жидкость и создается давление. [2] Для постоянного расхода имеем
Таким образом, максимальная передача энергии жидкости на единицу веса будет
Для постоянной передачи энергии по всему размаху лопасти приведенное выше уравнение должно быть постоянным для всех значений . Но, будет увеличиваться с увеличением радиуса , поэтому для поддержания постоянного значения равное увеличение должно иметь место. С, постоянно, поэтому должен увеличиваться при увеличении . Итак, лезвие скручивается при изменении радиуса.
Характеристики
Рабочие характеристики осевого насоса показаны на рисунке. Как показано на рисунке, напор при нулевом расходе может в три раза превышать напор в точке максимальной эффективности насоса. Кроме того, потребность в мощности увеличивается по мере уменьшения потока, при этом максимальная мощность потребляется при нулевом расходе. Эта характеристика противоположна характеристике центробежного насоса с радиальным потоком, где потребляемая мощность возрастает с увеличением расхода. Также требования к мощности и напору насоса увеличиваются с увеличением шага, что позволяет насосу настраиваться в соответствии с условиями системы для обеспечения наиболее эффективной работы.
Преимущества
Основное преимущество осевого насоса состоит в том, что он имеет относительно высокий напор (расход) при относительно низком напоре (вертикальном расстоянии). [3] Например, он может перекачивать до 3 раз больше воды и других жидкостей на высоте менее 4 метров по сравнению с более распространенными радиальными или центробежными насосами . Его также можно легко настроить для работы с максимальной эффективностью при низком расходе / высоком давлении и высоком расходе / низком давлении, изменив шаг гребного винта (только для некоторых моделей).
Эффект вращения жидкости в осевом насосе [4] не слишком велик, а длина лопастей рабочего колеса также мала. Это приводит к меньшим гидродинамическим потерям и более высокому КПД ступени . Эти насосы имеют самые маленькие размеры среди многих обычных насосов и больше подходят для работы с низким напором и большим расходом.
Приложения
Одно из наиболее распространенных применений AFP - это обработка сточных вод из коммерческих, муниципальных и промышленных источников.
На парусных лодках AFP также используются в перекачивающих насосах, используемых для плавания балласта . На электростанциях они используются для откачки воды из водохранилища, реки, озера или моря для охлаждения основного конденсатора. В химической промышленности они используются для циркуляции больших масс жидкости, например, в испарителях и кристаллизаторах . При очистке сточных вод AFP часто используется для внутренней рециркуляции смешанного щелока (т. Е. Для переноса нитрифицированного смешанного щелока из зоны аэрации в зону денитрификации).
В сельском хозяйстве и рыболовстве AFP очень большой мощности используются для подъема воды для орошения и дренажа. В Восточной Азии миллионы мобильных единиц меньшей мощности (6–20 л.с.) приводятся в действие в основном одноцилиндровыми дизельными и бензиновыми двигателями. Они используются более мелкими фермерами для орошения сельскохозяйственных культур, дренажа и рыболовства. Конструкция рабочего колеса также была улучшена, что повысило эффективность и снизило затраты на электроэнергию для сельского хозяйства. Ранние конструкции были менее двух метров в длину, но в настоящее время они могут достигать 6 метров и более, что позволяет им более безопасно «дотянуться» до источника воды, позволяя использовать источник энергии (часто используются двухколесные тракторы ). держите в более безопасных и устойчивых положениях, как показано на рисунке рядом.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Valan Arasu (2012). Турбомашины (2-е изд.). Издательство Викас. п. 342. ISBN. 9789325960084.
- ^ Рама С.Р. Горла; Айджаз А. Хан (2003). Конструкция и теория турбомашин (иллюстрировано ред.). CRC Press. п. 59. ISBN 9780203911600.
- ^ Мерл К. Поттер; Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан (2011 г.). Механика жидкостей (4-е изд.). Cengage Learning. п. 609. ISBN 9780495667735.
- ^ С.М. Яхья (2005). Турбины, компрессоры и вентиляторы (3-е изд.). Тата Макгроу-Хилл Образование. п. 9. ISBN 9780070597709.
Библиография
- С. М. Яхья "Турбины, компрессоры и вентиляторы, 3-е издание", Tata McGraw-Hill Education, 2005 г.
- Валан Арасу "Турбо-машины, 2-е издание", издательство Vikas Publishing House Pvt. ООО