Лопатевий насос осьового типу
{{{img}}} | ||
Імя | Анастасія | |
Прізвище | Каретіна | |
По-батькові | ||
Факультет | ФКТ | |
Група | КТ-31 | |
Залікова книжка | 013-013 |
Насос (eng. pump) — це гідравлічна машина, призначена для створення потоку рідкого середовища, яка перетворює механічну енергію приводу насоса у кінетичну енергію та енергію тиску рідини. Робота насоса характеризується його подачею, напором, потужністю, коефіцієнтом корисної дії та частотою обертання.
Синонім – помпа, нагнітач.
Зміст
Загальна інформація
Осьовий насос , або лопатевий осьовий насос, є загальним типом насоса, який по суті складається з лопаті ( крильчатки ) в трубі. Лопать може керуватися безпосередньо герметичним двигуном в трубі або електричним двигуном або бензиновим/дизельним двигуном , встановленим на трубі з зовнішньої сторони або за допомогою приводного вала під прямим кутом для проколювання труби.
Частинки рідини, в процесі їх потоку проходження через насос, не змінюють свої радіальні локації, так як зміни радіуса на вході ( так зване " всмоктування " ) та виході ( так звана " розрядка " ) насоса дуже мала. Звідси і назва " осьовий " насос .
Класифікація насосів
За принципом роботи
Усі насоси за принципом роботи можна розділити на два типи: динамічні та об'ємні.
Динамічні насоси — це насоси, в яких рідина під впливом гідродинамічних сил переміщається в камері, що постійно сполучена з вхідним і вихідним патрубками насоса. А об'ємні насоси — це насоси, в яких рідина переміщається за рахунок періодичної зміни об'єму робочої камери, що поперемінно сполучається з вхідним і вихідним патрубками насоса. До них відносяться поршневі, пластинчасті, мембранні, гвинтові, шестеренчасті, перистальтичні. В даній статті подальша мова піде про динамічні насоси. Вони в свою чергу поділяються на лопатеві насоси, насоси тертя та насоси інерційного типу. Найбільшого поширення набули лопатеві насоси.
- Лопатеві насоси — це ті насоси, в яких рідина переміщається за рахунок енергії, що передається їй при обтіканні лопатей робочого колеса. Лопатеві насоси поділяються на два види: відцентрові та осьові. У відцентрових насосах рідина переміщається через робоче колесо від центру до периферії, а в осьових - через робоче колесо в напрямку його осі.
- У насосах тертя рідина переміщається за рахунок сил тертя. До насосів цього типу відносяться: вихрові, дискові, черв'ячні та гідрострумині.
- Робота інерційних насосів базується на збудженні в рідині коливань, що сприяють її руху. Конструкція всіх вібраційних насосів є однотипною. Насос складається з електромагніту, вібратора, поміщених в корпус.
За призначенням
За призначенням насоси підрозділяють на: водопровідні, вугільні, ґрунтові, землесоси, шламові, піскові, суспензійні, нафтові.
Застосування
Вісь обертання лопатевого насоса може бути горизонтальною або вертикальною, вхідних патрубків може бути один або два; існують і насосні агрегати з декількома робочими колесами. Багатоступінчасті лопатеві насоси використовуються для відкачування води з шахт, в системах водопостачання і каналізації, опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, а відцентрові насоси застосовуються повсюдно. Вони розрізняються за типом конструкції і способу перетворення енергії.
Н. широко застосовуються в усіх без винятку галузях народного господарства в системах водо- і теплопостачання, водовідливу, переміщення гідросумішей твердих сипких матеріалів (в т. ч. вугілля, породи та відходів збагачення), нафти та нафтопродуктів тощо.
Застосовується, наприклад, для напомповування газу у |шини, підняття поди з поверхневих горизонтів гідрант; перепомповування фекалій, рідин і навіть плазми.
Принцип дії
Насос осьового потоку має лопатевий тип крильчатки, що виконуються в корпусі. Тиск в осьовому насосі розподілений потоком рідини на лопатки робочого колеса. Рідина проштовхується в напрямку, паралельному валу робочого колеса, тобто, частки рідини, в процесі їх потоку через насос, не змінюють своїх радіальних положень. Це дозволяє рідині увійти в робоче колесо в осьовому напрямку і розряджати рідину в осьовому напрямку. Лопатевий осьовий насос приводиться в рух двигуном.
Примітка
- Нерухомі лопаті дифузора використовуються для переміщення вихрового компонента ([math]V_w_2[/math]) швидкості розряду робочого колеса і перетворення енергії тиску.
- Лопаті робочого колеса можуть бути регульованими.
- Машина може бути оснащена перед входом лопатками для усунення попереднього обертання і зробити потік чисто осьовим.
Робота, яка виконується на рідині за одиницю ваги [math]=U×{(V_w_2-V_w_1)\over g}[/math],
де [math]U=U_2=U_1[/math] - це швидкість лопаті.
Для забезпечення максимальної передачі енергії, [math]V_w_1=0[/math], це [math]\alpha_1=90 deg[/math].
Тому, з трикутника швидкостей на виході, ми маємо
[math]V_w_2=U-V_f_2×cot\beta_2[/math].
Отже, максимальна передача енергії на одиницю ваги за допомогою лопатевого осьового насосу [math]=U×{(U-V_f_2×cot \beta_2)\over g}[/math]
Дизайн лопаті
У насосі осьового потоку, лопаті мають аеродинамічну секцію, по якій рухається рідина і при цьому тиск є розподіленим. Для постійного потоку, ми маємо [math]V_f_1=V_f_2=V_f[/math]
Таким чином, максимальна передача енергії рідини на одиницю ваги буде дорівнювати [math]U×{(U-V_f×cot \beta_2)\over g}[/math].
Для постійної передачі енергії по всьому розмаху лопаті , наведене вище рівняння має бути постійним для всіх значень [math]r[/math]. Але, [math]U_2[/math] буде зростати зі збільшенням радіуса [math]r[/math], тому для підтримки постійного значення рівному збільшенню [math]UV_f×cot \beta_2\[/math] повинно мати місце. Так як, [math]V_f[/math] постійна, тому [math]cot \beta_2[/math] повинна зростати при збільшенні [math]r[/math]. Таким чином, лопать закручується при зміні радіуса.
Див. також
Зовнішні посилання
Корисні відео посилання
- Animation - How an axial flow variable displacement piston pump works
- Process Technology: Axial Pumps
- Axial Pump
- 3D animation of axial flow compressor working principle
Список літературних джерел
- A Valan Arasu (2012). Turbo Machines (2nd ed.). Vikas Publishing House. p. 342. ISBN 9789325960084.
- Rama S.R. Gorla, Aijaz A. Khan (2003). Turbomachinery Design and Theory (illustrated ed.). CRC Press. p. 59. ISBN 9780203911600.
- Merle C. Potter, David C. Wiggert, and Bassem H. Ramadan (2011). Mechanics of Fluids (4th ed.). Cengage Learning. p. 609. ISBN 9780495667735.
- S M Yahya (2005). Turbines Compressors and Fans (3 ed.). Tata McGraw-Hill Education. p. 9. ISBN 9780070597709.
- SM Yahya "Turbines Compressors and Fans, 3rd edition", Tata McGraw-Hill Education, 2005
- A Valan Arasu "Turbo Machines, 2nd edition", Vikas Publishing House Pvt. Ltd.