Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами. Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим колесом и выбрасывается через выходное отверстие. Вихревой насос по сравнению с центробежным обладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3-7 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция проще и дешевле; обладает самовсасывающей способностью; может работать на смеси жидкости и газа; подача меньше зависит от противодавления сети. Недостатками насоса являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД). Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче. этому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа. |
Рис. 1. Схема вихревого насоса 1 — рабочее колесо; 2 — лопатка; 3 — корпус; 4 — всасывающее отверстие; 5 — выходное отверстие |
Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рис. 2), помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, начинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Жидкость поступает через всасывающий патрубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3. |
|
Рис. 2. Схема вихревого насоса закрытого типа |
Напор вихревого насоса в 3—7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Большинство вихревых насосов обладает самовсасывающей способностью, т. е. способностью при пуске засасывать жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышающий 45%. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35-38%. Низкий КПД препятствует применению вихревого насоса при больших мощностях. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность доходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности ns=6÷40. Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Вихревые насосы применяют:
По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов. У насосов закрытого типа (см. рис. 2) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему радиусу канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал. У насосов открытого типа (рис. 3) внутренний радиус лопаток меньше внутреннего радиуса канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка 1, поступает в подвод 2, из которого через всасывающее окно 3 подводится к лопаткам рабочего колеса 4 и затем поступает в канал 5. От типа колеса зависят его кавитационные свойства, а также самовсасывающая способность и способность работать на газожидкостной смеси. Далее жидкость прогоняется по каналу рабочим колесом и через напорное отверстие 8 уходит в отвод 6 и напорный патрубок 7. |
|
Рис. 3. Схема вихревого насоса открытого типа |
Для определения гидравлической мощности вихревого рабочего процесса NB рассмотрим равновесие жидкости в канале. На (см. рис. 4) изображена развертка сечения канала цилиндром, соосным насосу. На жидкость, находящуюся в канале, действуют силы давления в сечении входа в канал FBи в сечении выхода из канала FH, окружная составляющая сил трения жидкости о стенку канала FU и сила FK, с которой рабочее колесо действует на жидкость в канале. Учитывая, что моменты скоростей жидкости во входном и выходном сечениях канала практически одинаковы, получим момент сил, с которыми рабочее колесо действует на жидкость в канале: |
MK = (FH — FB + FИ) Rц.т, (урав.1) |
где Rц.т — радиус центра тяжести сечения канала. Умножив уравнение (1) на угловую скорость рабочего колеса Ω0, получим |
NB = ρH — ρB + (FИ / S)) SИ( (урав.2) |
где ρH — ρB + FU / S = γHT (HT — теоретический напор вихревого рабочего процесса; ρB и ρH—давление у входа в канал и выходе из него); u = Ω0Rц.т; S — площадь сечения канала. |
|
Рис. 4. Развертка сечения канала вихревого насоса |
Напор, сообщаемый жидкости в результате вихревого рабочего процесса, равен: H =( ρH — ρB ) / γ. Если QK — расход жидкости, проходящей через канал вихревого насоса, то полезная мощность вихревого рабочего процесса равна: |
NП = ( ρH — ρB )QK.) |
Принимая во внимание наличие объемных потерь в уплотнениях канала ηO.K, потерь из-за утечек через уплотнение перемычки ηO, гидравлических потерь канала ηГ.К, а также потерь вихревого рабочего процесса ηР.П, получаем: |
iolaufa.ru Характеристики самовсасывающих устройствБлагодаря особенному строению все самовсасывающие агрегаты имеют прекрасные технические характеристики:
Принцип работыПодобное оборудование состоит из следующих составных деталей и узлов:
Принцип действия самовсасывающего насосного оборудования выглядит следующим образом:
Разновидности самовсасывающих насосовКак вы уже поняли, все самовсасывающие агрегаты делятся на два вида – центробежные и вихревые насосы. Помимо этого бывают модели:
При этом все разновидности подобных агрегатов функционируют совершенно по-разному, но используют при этом одинаковый принцип работы. Однако эффективность его использования отличается. Далее мы рассмотрим особенности функционирования каждого вида самовсасывающего агрегата. Центробежные насосыЭтот агрегат состоит из следующих частей:
Сразу над крыльчаткой в верхней части корпуса находится выпускное окно. Всасывающее отверстие располагается в торцевой части корпуса напротив центральной оси вращающегося механизма. Центробежные насосы имеют следующий принцип работы:
Вихревые агрегатыВихревые насосы не имеют такого недостатка, как их собратья центробежного типа. Всё дело в том, что они могут работать не только с водной средой, но и со смесью воды и газа. Но если потребуется, они могут создать всасывающее усилие даже при работе с воздухом. Такие характеристики устройство получило благодаря особой конструкции корпуса и тому, что в приборе вместо крыльчатки используется импеллер. Это рабочее колесо, которое перекачивает воздух во внутреннюю часть улиткообразного корпуса. В этом месте предварительно залитая вода перемешивается с воздухом и выводится через выходное отверстие. Принцип действия выглядит так:
Насосные устройства с эжекторомЭжекторное устройство функционирует по тому же принципу, что и сам вихревой агрегат. В прямоточную полость корпуса эжектора входит тонкая трубка, по которой транспортируется поток жидкости высокой плотности и скорости. При выходе из трубки этот поток генерирует область с пониженным давлением, которая располагается у выхода из эжекторного устройства. Это способствует тому, что около выходного отверстия образуется всасывающее усилие. Если установить такое приспособление на насосное оборудование или торец всасывающего шланга, то можно значительно увеличить глубину погружения, а следовательно, и обслуживания гидротехнического сооружения. Благодаря этому обычное насосное оборудование может поднимать воду с глубины 15, 20 и даже 30 метров, в то время как агрегаты без этого устройства могут обслужить скважину глубиной не более 8-10 м. Агрегаты со встроенным эжектором издают много шума при работе и страдают снижением производительности насосного оборудования. Чтобы устранить эти недостатки, необходимо увеличить мощность электродвигателя, а сам насос установить за пределами жилых построек.
Основные отличия и рекомендации по выборуЦентробежные насосы отличаются от своих вихревых собратьев почти бесшумной работой и увеличенными размерами. Однако такой агрегат без эжектора сможет поднять воду только с глубины не более 10 м. Его производительность в сравнении с вихревым аналогом будет меньше на порядок. Можно утверждать, что вихревые насосы изначально оборудованы встроенным эжектором, поскольку его функции выполняет импеллер, который по своему действию очень напоминает нагнетательную трубку эжекторного устройства. Именно поэтому подобное оборудование может работать со скважинами глубиной более 16-20 м. Однако повышенная мощность влечёт за собой и высокий уровень шума, поэтому вихревые агрегаты можно монтировать только за пределами жилого дома (в отдельной утеплённой постройке или кессоне). Зато производительность вихревого насосного оборудования в 7 раз превышает этот же показатель у центробежных агрегатов. Именно поэтому выбор вихревого насоса стоит делать только в том случае, если глубина скважины превышает отметку 10 м. При этом вы можете ожидать от них производительности не хуже, чем от промышленного насосного оборудования. А вот насосы центробежного типа лучше использовать на относительно неглубоких скважинах (не более 8-10 м) для обеспечения автономного бытового водоснабжения.
vodakanazer.ru Вихревой насос – устройство и принцип действияВихревой насос высокого давления имеет достаточно простую конструкцию. Основной деталью его устройства является рабочее колесо, оборудованное лопастями. Оно располагается в прочном корпусе и фиксируется на валу. Между корпусом и колесом существует зазор, шириной не более 0,2 мм. Главное отличие между этими насосами и осевыми агрегатами заключается в методе подачи жидкости внутрь кожуха. В вихревых приборах жидкость подается по линии касания с рабочим колесом. Такое устройство вихревого насоса делает его более простым в эксплуатации и ремонте. Принцип работы прибора заключается во вращении колеса вместе с жидкостью. На всасываемую воду воздействует центробежная сила вращения и всасывающая сила, которая образуется в пазах. Благодаря центробежной силе жидкость направляется в сторону периферии лопастей. В результате этого в пазах образуется разрежение, благодаря которому появляется сила всасывания. Когда она подавляет центробежную силу, вода начинает двигаться в сторону колеса. Такая процедура повторяется до момента, когда силы воздействие не станут равными. В итоге на каждой из лопастей появляется вихрь, который увеличивает давление. Несмотря на довольно сложный принцип действия, конструкция вихревого насоса является предельно простой. Преимущества и недостатки вихревого оборудованияВихревые насосы для воды имеют несколько плюсов. К ним относится:
Агрегаты этого типа имеют и ряд определенных недостатков. Во-первых, они обладают небольшим КПД – в среднем он не превышает 45 %. Данный показатель не дает вихревым насосам работать на стабильно высокой мощности. Во-вторых, насосы не справляются с перекачиванием жидкостей высокой вязкости. Классификация агрегатов по методу действияВ зависимости от способа действия, вихревые насосы могут быть следующих типов:
Каждый из перечисленных типов агрегатов нашел применения в конкретных областях. Они отличаются между собой по конструкции и габаритам. Разделение насосов по типу артерий и колесаВ зависимости от размещения водной артерии, в продаже можно найти такие типы вихревых насосов:
По типам рабочих колес, насосы делятся на:
Насосы закрытого типа оборудуются короткими лопастями. Всасывание жидкости осуществляется через специальный патрубок. Такие агрегаты обладают низким показателем кавитации. В связи со стыковкой продольного вихря и жидкой субстанции, темп движения воды на входе немного замедляется. С целью повышения свойств кавитации перед вихревым колесом подключается центробежная ступень. Такое оборудование получило название центробежно-вихревого. У этих агрегатов КПД немного выше, чем у вихревых насосов, и составляет порядка 48 %. Приборы такого рода широко применяются для систем водоснабжения и питания котлов. Агрегаты с открытым колесом отличаются от приборов предыдущего типа большей длиной лопастей. За счет этого их показатели кавитации на порядок выше, что позволяет использовать их для выкачивания сточных вод в промышленности и коммунальных предприятиях. В наши дни многие производители сочетают в насосах свойства и преимущества сразу нескольких видов оборудования. Благодаря этому, на современном рынке можно встретить вакуумный, воздушный и тепловой вихревой насос. Основная разница между этими приборами заключается в технических характеристиках и областях применения. Агрегаты первого типа успешно используются в химической промышленности для работы с газообразными веществами. Тепловые устройства нашли применение при обеспечении жидкостью различных паровых электростанций. Воздушные вихревые насосы используются с целью поддержания работы глубоких водяных скважин промышленного значения. Сферы применения вихревых насосовСовременную промышленность достаточно тяжело представить без насосного оборудования. Не стали исключением и вихревые насосы. В наши дни они используются в таких отраслях:
Бесперебойная работа во всех этих сферах промышленности требует от насосов устойчивости к механическим повреждениям, агрессивным химическим веществам и износу. Вихревой или центробежный насос – какой лучше?С целью понять, что лучше – насос центробежный или вихревой, следует определиться с несколькими факторами – областями применения и характеристиками агрегатов. Центробежные насосы могут использоваться для откачки чистой или содержащей небольшие примеси воды из прудов, глубиной не более 9 метров. При работе такие устройства создают небольшой напор, потребляют значительное количество электроэнергии и имеют достаточно большие габариты. Главное отличие вихревого насоса от центробежного заключается в том, что агрегаты первого типа создают больший напор, имея, при этом, такую же мощность. Они отличаются меньшими габаритами и потребляют гораздо меньше электроэнергии. Помимо этого, вихревые насосы могут перекачивать жидкость, содержащую в себе газы. Для сравнения также важно отметить и недостатки вихревых насосов, которых нет у центробежных приборов. Главный из них заключается в неустойчивости вихревых агрегатов к частым механическим повреждениям. В отличие от них, центробежные насосы изготавливаются из чугуна, который легко переносит удары. Сравнивая агрегаты обоих типов, достаточно сложно определить лучшего из них. Можно только отметить, что если покупатель не нуждается в большом напоре, и хочет выкачивать грязную воду, то можно приобрести прочный центробежный насос, который, к тому же, будет работать намного тише. Если же необходимо добиться максимального напора, то лучше приобретать вихревый агрегат – он выдает больше шума, но стоит на порядок дешевле. Не стоит также забывать, что производители постоянно комбинируют свойства насосов разных типов. Сегодня очень легко приобрести центробежный вихревой насос, который будет обладать всеми теми свойствами и преимуществами, что и агрегаты, который мы сравниваем. sadovij-pomoshnik.ru Где применяют вихревой насосВихревой насос главным образом выполняет задачу перекачивания воды, но может быть использован и для транспортировки газообразных веществ. Существует несколько подвидов устройств, но одинаковым элементом у всех будет рабочее колесо со специальными лопатками. Принципиальным отличием вихревых насосов является возможность работы с малым количеством воды, при этом они способны обеспечить достаточно сильный напор. Соответственно, основная сфера применения – места, где нужно обеспечить большой напор воды при незначительных ее объемах. Водяной насос вихревого типа применяется для бытовых или производственных целей. Их используют в автоматических системах подачи воды, для орошения, они подходят для подачи жидкостей того или иного типа, могут выступать в качестве компрессора для повышения давления в системе водоснабжения. В частности, назначение такого насоса следующее:
Устройство и принцип работыКак было упомянуто выше, основной рабочий элемент данного типа устройств – это колесо (крыльчатка) с лопатками, которые выступают в роли лопастей. Лопасти по направлению к оси колеса располагаются радиально или наклонно. Сама по себе крыльчатка является стальным диском, по его внешней окружности вырезаны ямки, которые и формируют лопасти. Колесо с лопастями вращается внутри цилиндрического корпуса, при этом расстояние от торца лопатки до стенки минимально. Принцип действия вихревого насоса заключается в том, что вода всасывается во входное отверстие и закручивается в вихрь благодаря крыльчатке. При небольших энергозатратах мощность потока увеличивается в разы, и жидкость с большим давлением выбрасывается из выходного патрубка.
В вихревом насосе есть специальный отливной канал, который соединяет выходной патрубок с входным отверстием, при этом между собой они разделены специальной перегородкой. Она перекрывает минимум две лопасти, и между ней и колесом расстояние составляет не более 0,2 мм. Таким образом, движение перекачиваемой воды и крыльчатки создает центробежную силу, что и усиливает напор. За счет такой конструкции удалось добиться не только повышение давления на выходе, но и обеспечить возможность перекачивать газожидкостные вещества.
Достоинства и недостатки вихревых насосовВихревые насосы имеют своим плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести большой напор на выходе, функцию самовсасывания воды, возможность перекачивать не только жидкость, но и летучие вещества, а также структуры с газом. С помощью таких устройств можно осуществлять не только перекачивание, но и транспортировку воды по трубам. Использовать насосы погружного типа с вихревой системой работы можно на глубине до 20 метров. Основной минус – это низкий коэффициент полезного действия. Он составляет порядка 45%, при необходимости обеспечения высоких производственных мощностей лучше выбрать центробежный насос, так как экономически он будет более выгоден. На крупных предприятиях рассматриваемые модели используют только по причине невозможности использовать центробежные. Еще один серьезный недостаток – вихревой насос не может перекачивать воду, в которой есть вкрапления твердых частиц. Также такие устройства не подходят для вязких веществ.
КлассификацияВихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:
Каждый из них имеет разное назначение и строение Открыто-вихревые и закрыто-вихревыеОткрыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие. Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор. Погружные и поверхностные моделиОтличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде, поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.
Комбинированные вариантыСвободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении. Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно. Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов. Какой насос лучше – вихревой или центробежныйЧтобы ответить на вопрос, что лучше, вихревой или центробежный насос, следует внимательно посмотреть на характеристики вихревых насосов:
Исходя из характеристик вихревых моделей, можно сделать вывод, что они более пригодны в промышленности, так как способны перекачивать не только жидкости. По причине высокого шума они не подходят для работы в жилых помещениях или расположенных в непосредственной близости рядом с домом. Благодаря цене и компактным размером их целесообразно применять на небольших насосных станциях, ведь они могут работать с малой подачей, но большим напором. Они подходят для фермерских хозяйств в качестве снабжения системы орошения водой. Такие насосы отлично подходят для вспомогательных котельных станций, а также в качестве компрессора для обеспечения циркуляции воды. Еще одним плюсом является простота конструкции и ремонта. tehnika.expert 1 ПрименениеАппараты вихревого типа используются для перекачивания жидкостей. Аппараты эксплуатируют для таких целей:
к меню ↑ 1.1 Конструктивные особенностиНасос вихревой состоит из таких узлов:
к меню ↑ 1.2 Принцип действия вихревых насосовПринцип работы вихревого насоса состоит в следующем:
Но требования к чистоте жидкости очень велики, поскольку вихревой самовсасывающий насос не способен справиться с жидкостями, в которых есть твердые включения. Поскольку частицы деформируют и выводят из строя крыльчатку. 1.3 УСТРОЙСТВО ВИХРЕВОГО НАСОСА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ВОДЫ (ВИДЕО)
2 Виды аппаратовПриборы вихревого вида делятся на два основных типа:
При работе первого типа, вода с патрубка в кольцевой канал проходит через камеру с крыльчаткой и отверстие впускное. Во втором типе, жидкость попадает в канал через впускное отверстие из патрубка всасывания. По расположению относительно перекачиваемой среды делятся на такие виды:
По совмещенности аппараты делятся на две группы:
к меню ↑ 2.1 Преимущества и недостатки аппаратовК преимуществам относятся:
Недостатки:
к меню ↑ 2.2 Популярные модели и их описаниеНаиболее распространенные модели:
Реле давления автоматизирует подачу жидкости. Выставив реле давления на необходимые границы, система подачи жидкости автоматизируется, включая и выключая устройство при достижении показателей. Аппараты вихревого типа задействованы в различных отраслях промышленности благодаря способности транспортировать легколетучие жидкости и создавай высокие показатели напора. byreniepro.ru |