Центробежный насос является кинетической машиной , в которой энергия непрерывно передается на перекачиваемую жидкость посредством вращающегося рабочего колеса , винта или ротора , в отличии от поршневого насоса , в котором жидкость перемещается путем захвата фиксированного количества жидкости и выталкивание захваченного объема в слив насоса. [1] Примеры ротодинамических насосов включают добавление кинетической энергии к жидкости, например, с помощью центробежного насоса для увеличения скорости или давления жидкости. [2] [3]
Вступление
Насос - это механическое устройство, обычно используемое для подъема жидкости с нижнего уровня на более высокий. Это достигается за счет создания низкого давления на входе и высокого давления на выходе из насоса. Из-за низкого давления на входе жидкость поднимается оттуда, где она должна храниться или подаваться. Однако первичный двигатель должен выполнять работу, чтобы он мог передавать жидкости механическую энергию, которая в конечном итоге преобразуется в энергию давления. [4]
По основному принципу работы насосы можно разделить на две категории:
- Насосы прямого вытеснения.
- Поршневые насосы непрямого действия.
Классификация насосов
Насосы классифицируются следующим образом: [5]
Насос прямого вытеснения
Насос прямого вытеснения может работать, нагнетая фиксированный объем жидкости из секции давления на входе насоса в зону нагнетания насоса. Его можно разделить на два типа:
- Поршневой поршневой насос роторного типа:
- Насос с внутренним зацеплением
- Винтовой насос
- Поршневой поршневой насос:
- Поршневой насос
- Мембранный насос
Поршневой поршневой насос роторного типа
Ротационный насос прямого вытеснения может перемещать жидкость с помощью вращающегося механизма, который создает вакуум, который захватывает и втягивает жидкость. Роторные поршневые насосы можно разделить на два основных типа:
- Шестеренные насосы
- Пластинчато-роторные насосы
Поршневой поршневой насос
Поршневые насосы перемещают жидкость с помощью одного или нескольких колеблющихся поршней, плунжеров или мембран, в то время как клапаны ограничивают движение жидкости в желаемом направлении.
Насосы этой категории бывают простые с одним цилиндром и более. Они могут быть либо одностороннего действия с всасыванием в одном направлении движения поршня и нагнетанием в другом, либо двустороннего действия с всасыванием и нагнетанием в обоих направлениях.
Поршневой насос непрямого действия
В этом насосе объем жидкости, подаваемой для каждого цикла, зависит от сопротивления потоку. Насос создает силу, действующую на жидкость, постоянную для каждой конкретной скорости насоса. Сопротивление в линии нагнетания создает силу в противоположном направлении. Когда эти силы равны, жидкость находится в состоянии равновесия и не течет. Если выпуск поршневого насоса непрямого действия полностью закрыт, давление нагнетания возрастет до максимума для насоса, работающего на максимальной скорости.
Центробежные насосы
Центробежные насосы - это машины, которые используют центробежную силу для подъема жидкостей с нижнего уровня на более высокий за счет создания давления. Самый простой тип насоса включает крыльчатку, установленную на валу, вращающуюся в спиральном корпусе. Жидкость направляется в центр рабочего колеса (известное как `` проушина '' рабочего колеса), захватывается лопастями рабочего колеса и разгоняется до высокой скорости лопастями рабочего колеса и выбрасывается за счет центробежной силы в кожух, а затем из напорной трубы. Когда жидкость вытесняется от центра, создается вакуум, и больше жидкости получает энергию от лопастей и получает энергию давления и кинетическую энергию. Поскольку большое количество кинетической энергии на выходе из рабочего колеса нежелательно, в конструкции предусмотрено устройство для преобразования кинетической энергии жидкости в энергию давления перед тем, как жидкость попадет в выпускную трубу. [6]
Типы ротодинамических насосов
Ротодинамические насосы можно классифицировать по различным факторам, таким как дизайн, конструкция, области применения, обслуживание и т. Д. [7] [8]
- По типам этапов:
- Одноступенчатые насосы:
- Он известен как насос с одним рабочим колесом.
- Он прост по конструкции и удобен в обслуживании.
- Он идеально подходит для установок с большим расходом и низким давлением.
- Двухступенчатый насос:
- У него две рабочие колеса, работающие бок о бок.
- Он используется для приложений среднего использования.
- Многоступенчатые насосы:
- Он имеет три или более последовательно включенных рабочих колеса.
- Они используются для приложений с высоким напором.
- Одноступенчатые насосы:
- По типу корпуса - сплит:
- Осевой разрез:
- В этих типах насосов спиральный корпус разделен в осевом направлении, и линия разделения корпуса насоса проходит по центральной линии вала.
- Обычно они устанавливаются горизонтально из-за простоты установки и обслуживания.
- Радиальный разрез:
- В нем корпус насоса разделен радиально, разрез спирального корпуса перпендикулярен осевой линии вала.
- Осевой разрез:
- По типам конструкции крыльчатки.
- Одинарное всасывание:
- Он имеет одно всасывающее рабочее колесо, которое позволяет жидкости попадать в лопасти только через одно отверстие.
- Он имеет простую конструкцию, но рабочее колесо имеет более высокий дисбаланс осевого усилия из-за потока, проходящего через одну сторону рабочего колеса.
- Двойное всасывание:
- Он имеет крыльчатку двойного всасывания, которая позволяет жидкости поступать с обеих сторон лопастей.
- Это самые распространенные типы насосов.
- Одинарное всасывание:
- По типу улитки:
- Насос с одной спиральной камерой:
- Обычно он используется для насосов малой производительности, так как у него небольшой размер улитки.
- Отливка улитки небольшого размера затруднительна, но обеспечивает хорошее качество.
- У них более высокие радиальные нагрузки.
- Насос с двойной спиралью:
- Он имеет две улитки, разнесенные на 180 градусов.
- Он хорошо уравновешивает радиальные нагрузки.
- Это наиболее часто используемый дизайн.
- Насос с одной спиральной камерой:
- По ориентации вала:
- Горизонтальные центробежные насосы:
- Легко доступен.
- Простота установки, осмотра, обслуживания и ремонта.
- Подходит для низкого давления.
- Вертикальные центробежные насосы:
- Требуется большая высота для установки, обслуживания и ремонта.
- Он легко выдерживает более высокие нагрузки давления.
- Это дороже горизонтальных насосов.
- Горизонтальные центробежные насосы:
Работа ротодинамического насоса
Центробежный насос является наиболее распространенным насосным устройством в мире гидравлики . В котором вода поступает из резервуара в центре крыльчатки и выходит в верхней части насоса. Рабочее колесо называют сердцем системы. Которые имеют три типа: 1. Открытое рабочее колесо , 2. Полуоткрытое рабочее колесо , 3. Закрытое рабочее колесо , в котором закрытое рабочее колесо дает наилучшую эффективность. Закрытые рабочие колеса имеют ряд лопаток с загнутыми назад лопатками, установленных между двумя пластинами. Он всегда будет оставаться в воде. Когда рабочее колесо начинает вращаться, жидкость , в которой рабочее колесо лежит также вращаться. Когда жидкость начинает вращаться, в частицах жидкости возникает центробежная сила . Из-за центробежной силы давление и кинетическая энергия жидкости увеличиваются. Поскольку центробежная сила возникает в частицах жидкости, на стороне впускного сопла (на стороне всасывания) давление будет снижаться. Давление будет сравнительно ниже атмосферного. Такое низкое давление поможет отсосать жидкость из хранилища. Но если входное сопло (на всасывании) пустое или заполнено воздухом, это приведет к повреждению крыльчатки. Разница между давлением, создаваемым на впускном патрубке (на всасывании), и атмосферным давлением будет очень меньше для всасывания жидкости из резервуара. Рабочее колесо, если оно установлено внутри корпуса. Таким образом, жидкость должна находиться внутри корпуса. Корпус будет спроектирован таким образом, чтобы на выходе он давал максимальное давление. В обсадной колонне максимальный диаметр или пространство находится на выходе (напорном патрубке), и по мере того, как мы перемещаемся внутрь, диаметр будет постепенно уменьшаться. Из-за этого объем жидкости у выпускного сопла больше, поэтому скорость будет уменьшаться, а поскольку скорость и давление обратно пропорциональны, давление будет увеличиваться. А повышение давления требуется, потому что преодолевать сопротивление насосной системы. [9]
Если давление на впускном патрубке (на всасывании) опускается ниже давления пара жидкости, внутри кожуха образуются пузырьки воздуха. Эта ситуация очень опасна для насоса, потому что жидкость начинает кипеть и образовывать пузырьки. Эти пузыри ударяются о крыльчатку и испортят ее материал. Эта ситуация известна как кавитация . Для увеличения давления на входном патрубке (всасывании) необходимо уменьшить напор секции. [9] [10]
Эти три типа крыльчаток используются по-разному. Если жидкость более забита, то используется крыльчатка полуоткрытого или открытого типа. Но соответственно снизится и КПД. А также механическая конструкция насоса сложна. Вал используется для соединения крыльчатки и двигателя, который передает вращательное движение крыльчатке. Давление жидкости внутри корпуса очень высокое, требуется надлежащее уплотнение. [9] [11]
Приложения
Основные отрасли, в которых используются ротодинамические насосы, включают: [4]
- Общие услуги: охлаждающая вода, техническая вода, пожаротушение, дренаж.
- Сельское хозяйство: ирригация, скважина, дренаж земель
- Химическая / нефтехимическая промышленность: передача
- Строительство / строительные услуги: Повышение давления, водоотведение, циркуляция горячей воды, кондиционирование, питание котла.
- Молочные продукты / пивоварни: передача, сусло, промывка на ферментацию
- Бытовые: горячая вода
- Производство металлов: прокатная окалина, очистка печных газов, удаление окалины.
- Горнодобывающая промышленность / разработка карьеров: промывка угля, промывка руды, транспортировка твердых частиц, обезвоживание, водоструйная очистка
- Добыча нефти / газа: магистральный нефтепровод, загрузка танкера, закачка воды, подъем морской воды
- Переработка нефти / газа: перекачка углеводородов, поставка сырой нефти, загрузка танкера, продуктовый трубопровод, загрузка реактора
- Бумага / целлюлоза: масса средней / низкой плотности, древесная стружка, щелок / конденсат, масса в напорный ящик
- Производство электроэнергии: большая охлаждающая вода, удаление золы, процесс десульфуризации дымовых газов, извлечение конденсата, питание котла.
- Производство сахара: лайм / сироп, свекольные отходы, соки, цельная свекла.
- Сточные воды: неочищенные и осевшие сточные воды, песчаные стоки, ливневые воды.
- Водоснабжение: добыча сырой воды, распределение водоснабжения, повышение давления.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Определение ротодинамического насоса Гидравлическим институтом: http://www.pumps.org/content_detail_pumps.aspx?id=1768
- ^ «Конструкция ротодинамического насоса - Издательство Кембриджского университета» .
- ^ Саху, Г.К. (2000). Насосы: ротодинамические и поршневые: теория, конструкция и применение . ISBN 978-8122412246.
- ^ a b Руководство по выбору ротодинамических насосов . (2008). Получено с http://europump.net/publications/guides-and-guidelines
- ^ «Классификации насосов» . www.engineeringtoolbox.com . Проверено 16 апреля 2018 .
- ^ «Что такое центробежный насос | Введение в насосы» . Введение в насосы . Проверено 16 апреля 2018 .
- ^ «Решения для нестандартного оборудования» . powerzone.com . Проверено 16 апреля 2018 .
- ^ Насосы, Global. «Global Pumps Australia | Промышленные насосы и насосное оборудование» . globalpumps.com.au . Проверено 16 апреля 2018 .
- ^ а б в "http://www.learnengineering.org/2014/01/centrifugal-hydraulic-pumps.html" . www.learnengineering.org . Проверено 16 апреля 2018 . Внешняя ссылка в
|title=
( помощь ) - ^ Паркхерст, Брэд. "Что такое кавитация насоса?" . Проверено 16 апреля 2018 .
- ^ «Крыльчатка - Типы рабочих колес» . www.nuclear-power.net . Проверено 16 апреля 2018 .
Внешние ссылки
- http://www.pumps.org/Pump_Fundamentals/Rotodynamic.aspx
- http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/40703/8/08_chapter3.pdf
- http://nptel.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/machine/ui/Course_home-lec33.htm
- https://www.introtopumps.com/pump-terms/rotodynamic/
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-1217-8_1
- https://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/29394-the-basic-concept-construction-and-working-principle-of-hydraulic-pumps/
- http://www.roymech.co.uk/Related/Pumps/Centrifugal%20Pumps.html
- https://powerequipment.honda.com/pumps/pump-theory-1
- https://www.castlepumps.com/info-hub/positive-displacement-vs-centrifugal-pumps
- https://www.flowcontrolnetwork.com/piping-requirements-rotodynamic-pumps/
- http://indjst.org/index.php/indjst/article/view/100938/73724
- https://souzimport.ru/upload/files/auslegung-en-data.pdf