Вихревые насосы

Вихревые насосы, как и рассмотренные осевые насосы, относятся к группе лопастных насосов. Принцип работы таких насосов аналогичен принципу работы центробежных насосов, так как в основу их работы положено использование центробежных сил. Однако, по конструктивным признакам они существенно отличаются от центробежных насосов.

Рабочим органом вихревого насоса, изображенного на рисунке 3.4, является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками. Рабочее колесо помещается в цилиндрический корпус с малыми торцовыми зазорами. В боковых и периферийных стенках корпуса выполнен концентрический канал 2, соединенный с входным патрубком 5 и напорным патрубком 3. Пространство между входной полостью и напорной полостью разделено глухой перемычкой 4.

Схема вихревого насоса.

Рисунок 3.6

1. Рабочее колесо

2. Концентрический канал

3. Напорный патрубок.

4. Глухая перемычка.

5. Входной патрубок.

Процесс работы вихревого насоса состоит в следующем. При всасывании жидкость перемещается вдоль лопаток рабочего колеса от периферии к центру, то есть в обратном направлении, если сравнивать с движением жидкости в центробежном насосе. Однако, попадая на лопатки и вращаясь вместе с ними, жидкость под действием центробежной силы получает значительную кинетическую энергию и выбрасывается этой силой в концентрический канал между рабочим колесом и корпусом. В этом канале происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию давления.

Под действием повышенного давления жидкость перемещается в соседнее пространство между лопатками внутри колеса. Затем опять отбрасывается центробежной силой в канал и так далее. Таким образом, частицы жидкости описывают вихреобразные спиральные траектории. За один оборот рабочего колеса одно и то же количество жидкости многократным действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, в результате чего последовательно происходит увеличение запаса энергии жидкости. Это приращение энергии можно сравнить с увеличением напора в многоступенчатом центробежном насосе. Поэтому, при одинаковых размерах и равных окружных скоростях рабочих колес, вихревые насосы создают напор в 4 – 9 раз превышающий напор центробежных насосов.

Немалое преимущество играет тот факт, что работа вихревых насосов характеризуется самовсасыванием. Это также выгодно отличает их от центробежных насосов. Для запуска вихревого насоса достаточно того количества воды, которое остается в насосе после предыдущего пуска.

Недостатком вихревых насосов является относительно низкий КПД, не превышающий 45%. Это объясняется значительными потерями напора в процессе вихреобразования на преодоление гидравлических сопротивлений колеса и трения о стенки канала. Эти потери учитываются гидравлическим КПД, а именно η_{Г .}. КПД насоса может понижаться в результате утечек жидкости через торцовые зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса, а также зазоры между колесом и перемычкой. Такие потери учитываются объемным КПД, который обозначают η_О.

Низкий КПД препятствует применению вихревых насосов при больших мощностях. Они развивают подачу жидкости до 12 л/сек. Напор насосов достигает 250 м, мощность достигает 25 кВт, коэффициент быстроходности n_S изменяется в пределах от 10 до 25.

Проанализировав значение основных параметров насоса, можно сделать вывод, что область их применения по подаче и давлению близка к области применения объемных насосов, а именно поршневых и роторных. Особенно перспективно их использование для перекачивания смеси жидкости и газа. В частности, их применяют для подачи легколетучих жидкостей, таких как бензин, спирт и других. Используют эти насосы и для перекачивания жидкостей, насыщенных парами кислот, щелочей и сжиженных газов.

Дата добавления: 2014-12-16