насосы и вентиляторы. По дисциплине Насосы, вентиляторы и компрессоры
 Скачать 341.69 Kb.
|
|
2 Конструкция центробежных нагнетателей. В нагнетателях динамического типа приращение энергии происходит в результате взаимодействия потока жидкости или газа с вращающимся рабочим органом. Динамические нагнетатели подразделяются на три основные группы: лопастные, вихревые и дисковые. В лопастных нагнетателях перемещаемая среда получает приращение энергии за счет взаимодействия с вращающейся решеткой лопастей рабочего колеса. В рабочем колесе происходит приращение потенциальной и кинетической энергии потока. В вихревых нагнетателях (в основном вентиляторы) приращение энергии перекачиваемой среды происходит за счет турбулентного обмена энергией основного потока в канале насоса и вторичного потока в рабочем колесе. Схема вихревого нагнетателя показана на рисунке 8. Нагнетатель имеет рабочее колесо с небольшим числом лопаток, прикрепленных к заднему диску. Рабочее колесо размещено в нише, в задней стенке спирального кожуха. При вращении колеса возникает вихревое течение, в центральной и периферийной части которого образуется перепад давления, который заставляет перетекать газ от центра к периферии. Основная часть потока проходит через нагнетатель, минуя рабочее колесо. К.п.д. нагнетателя не выше 60 %.   Дисковый вентилятор (рисунок 9) относится к нагнетателям трения. Рабочее колесо представляет собой пакет дисков, расположенных с небольшим зазором перпендикулярно оси вращения колеса. Передача энергии от колеса потоку жидкости происходит в результате сил трения в пограничном слое, образующемся на дисках. Отсутствие срывных вихревых зон способствует устойчивой работе дисковых машин с малым шумом. К.п.д. таких нагнетателей не превышает 40-45 %. 2.3 Лопастные нагнетатели Лопастные нагнетатели делятся на два основных типа – центробежные и осевые. В центробежных нагнетателях перемещаемая среда, двигаясь в осевом направлении через всасывающий коллектор, попадает на вращающееся рабочее колесо, снабженное лопатками, изменяет направление своего движения к периферии колеса, закручивается в направлении вращения, поступает в спиральный кожух и затем через отверстие выходит из нагнетателя. Рабочее колесо сидит на валу и приводится во вращение приводом. Вал вращается в подшипниках, укрепленных на станине или непосредственно на кожухе. Такие нагнетатели позволяют использовать в качестве привода высокоскоростные электродвигатели, имеют к.п.д. более 80 %, равномерную подачу и простоту её регулирования. Схема центробежного вентилятора приведена на рисунке 10, а на рисунке 11 дана схема центробежного насоса.  ---------------------- В осевом нагнетателе поток движется в направлении оси вращения и на выходе из рабочего колеса закручивается. Схема осевого вентилятора показана на рисунке 12. Поток через коллектор 1 поступает во входной направляющий аппарат 2, затем на рабочее колесо 3 и в выходной направляющий аппарат 4. Колесо сидит на валу, вращающемся в подшипниках, укрепленных на стойках. Колесо и направляющие аппараты заключены в кожух 5. Втулка рабочего колеса имеет обтекатель 6. Рабочее колесо служит для передачи энергии с вала потоку перемещаемой среды. Направляющий аппарат состоит из венца неподвижных лопаток, расположенных перед входом в рабочее колесо. Выходной направляющий аппарат служит для безударного принятия потока, сходящего с лопастей рабочего колеса, и придания потоку осевого направления. Раскручивание потока приводит к повышению к.п.д. нагнетателя.  Передний обтекатель обеспечивает постепенное нарастание скорости потока до величины на входе в направляющий аппарат первой ступени при минимальных потерях энергии. Неподвижный обтекатель за выходным направляющим аппаратом уменьшает потери потока при постепенном уменьшении скорости. Аналогичную конструкцию имеет осевой насос. Обычно осевые насосы выполняются с вертикально расположенным валом. Схема осевого насоса показана на рисунке 13. Жидкость через входной коллектор 1 попадает в рабочее колесо 2, которое представляет собой вращающуюся втулку с укрепленными на ней профильными лопастями. В зоне рабочего колеса частицы жидкости движутся приблизительно по цилиндрическим поверхностям. Вследствие этого окружная скорость на входе и выходе лопасти остается постоянной. Увеличение энергии потока происходит за счет силы реакции от подъемной силы профиля, действующей на жидкость при вращении решетки лопастей. Жидкость, получившая значительный момент скорости, попадает в выходной направляющий аппарат 3, который представляет решетку неподвижных профильных лопаток. В направляющем аппарате вследствие уменьшения момента скорости происходит преобразование кинетической энергии в энергию давления. За направляющим аппаратом жидкость по отводящему колену движется в напорный трубопровод. Вал насоса в месте выхода из корпуса уплотняется сальником 4 с мягкой набивкой.  Классификация центробежных насосов 2.1 Объемные нагнетатели В насосах объемного типа определенный объем перекачиваемой жидкости отсекается и перемещается от входного патрубка насоса к напорному, при этом жидкости сообщается дополнительная энергия в виде давления. Насосы объемного типа подразделяются на две подгруппы: возвратно-поступательного действия (поршневые, диафрагменные) и роторные. В возвратно-поступательных насосах перемещение жидкости достигается за счет осевого перемещения поршня или диафрагмы в цилиндре насоса. Схема простейшего поршневого насоса показана на рисунке 3.  Цилиндр 1 сопряжен с клапанной коробкой 2, в гнездах которой расположены всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4. Поршень 5, движущийся в цилиндре возвратно-поступательно, производит попеременно всасывание из трубы 6 и нагнетание в трубу 7. Привод поршня осуществляется от двигателя через кривошипно-шатунный механизм. На рисунке 4 показан поршневой насос двустороннего действия. При движении поршня происходит всасывание жидкости в одной клапанной коробке и выталкивание её в другой. При изменении направления движения поршня меняется действие клапанов в коробках. Таким образом, нагнетание происходит как при прямом движении поршня, так и при обратном. Подача поршневого насоса одностороннего действия, приводимого в действие от двигателя кривошипно-шатунным механизмом, равна  м3/с, (23)где D – внутренний диаметр цилиндра, м2; S – ход поршня, м; п – число двойных ходов поршня, 1/с; о – объемный кпд насоса. Подача насоса двустороннего действия равна  м3/с, (24)где d – диаметр штока поршня, м. Обычно к.п.д. поршневых насосов равен о = 0,70,97. Насосы возвратно-поступательного действия обладают существенным недостатком – неравномерностью подачи, обусловленной периодичностью движения поршня. В роторных насосах один или несколько вращающихся роторов образует в корпусе насоса полости, которые захватывают перекачиваемую жидкость и перемещают ее от входного патрубка насоса к напорному. Роторные насосы обеспечивают более равномерную подачу, в них отсутствует отсекающая клапанная система. Роторные насосы делятся на следующие подгруппы: шестеренчатые, пластинчатые, винтовые. Схема зубчатого шестеренчатого насоса показана на рисунке 5-а. Сцепленные зубчатые колеса 1 и 2 помещены с малым зазором в корпусе 3. Ось ведущего колеса 1 выходит из корпуса через уплотняющий сальник и соединяется с двигателем. При вращении колес жидкость поступает из полости всасывания 4 во впадины между зубьями и корпусом и перемещается в напорную полость 5. Здесь при сцеплении происходит выдавливание жидкости из впадин. Подача шестеренчатого насоса, состоящего из двух одинаковых колес, определяется по формуле  м3/с, (25)где f – площадь поперечного сечения впадины между зубьями, м2; l – длина зуба колеса, м; z – количество зубьев на колесе; n – частота вращения, 1/с; о – объемный кпд насоса. Если зубчатые колеса разного диаметра, то  м3/с. (26)Если передаточное число зубчатой пары , а диаметры начальных окружностей D1 и D2, то (26) преобразуется к следующему виду  м3/с. (27)В общем, подача шестеренчатого насоса определяется его геометрическими размерами и частотой вращения вала. Разновидностью шестеренчатого насоса является насос восьмерочного типа, показанный на рисунке 5-б. Шестеренчатые насосы дают достаточно большой напор при малой подаче и не зависят от противодавления в сети. Их можно подключать к высокоскоростным двигателям, они допускают реверс (обратное вращение). Недостатком является быстрый износ рабочих органов.  Простейшая схема пластинчатого (шиберного) насоса дана на рисунке 6-а. В цилиндрическом корпусе 1 эксцентрично расположен массивный ротор 2 с радиальными продольными пазами, где свободно размещены пластины. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил выходят из пазов, прижимаются к внутренней поверхности корпуса, захватывают на стороне всасывания жидкость и перемещают ее к нагнетательному трубопроводу. В такой конструкции подвод жидкости к насосу внешний. Другая схема пластинчатого насоса показана на рисунке 6-б. В этой схеме подвод жидкости к насосу внутренний. Насос состоит из корпуса 1, в котором вращается массивный ротор 2 с эксцентриситетом е. В продольных пазах ротора расположены рабочие пластины 3. Всасывание и подача происходит через осевое отверстие в роторе, которое разделено неподвижной, плотно поставленной перегородкой 6 на полости всасывания и подачи. При вращении ротора объем А между пластинами увеличивается. Благодаря этому происходит всасывание по радиальным каналам из полости 4, соединенной со всасывающим трубопроводом. При прохождении объемов А по дуге ва происходит их уменьшение, и жидкость подается в полость 5, соединенную с напорным трубопроводом.  Пластинчатые насосы обладают высокой равномерностью подачи, возможностью непосредственного соединения с двигателем, отсутствием клапанов, реверсивностью. Подача этих насосов не зависит от противодавления сети. Средняя производительность простейшего насоса пластинчатого типа выражается формулой  м3/с, (28)где f – максимальная площадь между пластинами при прохождении пластин при максимально выдвинутом положении, м2; l – длина пластин, м; z – количество пластин; n – число оборотов ротора, 1/с; о – объемный к.п.д. насоса. К недостаткам насосов пластинчатого типа относится повышенная чувствительность к наличию в жидкости механических примесей, быстрый износ кромок пластин и довольно низкий к.п.д. – около 50 % – из-за перетекания жидкости через зазоры между кромками пластин и стенкой корпуса. В винтовых насосах (рисунок 7) в корпусе расположен винт 1 червячного типа с глубокой прямоугольной нарезкой, который соединен через муфту с двигателем. Чтобы жидкость не вращалась вместе с винтом, к нему примыкают два замыкающих винта 2, витки которых плотно входят в межвитковые каналы центрального винта 1. При вращении центрально винта перекачиваемая жидкость поднимается в межвитковых каналах из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. При работе такой системы винты за счет трения интенсивно нагреваются и для отвода тепла предусмотрена полость охлаждения 3.  2.2 Динамические нагнетатели В нагнетателях динамического типа приращение энергии происходит в результате взаимодействия потока жидкости или газа с вращающимся рабочим органом. Динамические нагнетатели подразделяются на три основные группы: лопастные, вихревые и дисковые. В лопастных нагнетателях перемещаемая среда получает приращение энергии за счет взаимодействия с вращающейся решеткой лопастей рабочего колеса. В рабочем колесе происходит приращение потенциальной и кинетической энергии потока. В вихревых нагнетателях (в основном вентиляторы) приращение энергии перекачиваемой среды происходит за счет турбулентного обмена энергией основного потока в канале насоса и вторичного потока в рабочем колесе. Схема вихревого нагнетателя показана на рисунке 8. Нагнетатель имеет рабочее колесо с небольшим числом лопаток, прикрепленных к заднему диску. Рабочее колесо размещено в нише, в задней стенке спирального кожуха. При вращении колеса возникает вихревое течение, в центральной и периферийной части которого образуется перепад давления, который заставляет перетекать газ от центра к периферии. Основная часть потока проходит через нагнетатель, минуя рабочее колесо. К.п.д. нагнетателя не выше 60 %. Дисковый вентилятор (рисунок 9) относится к нагнетателям трения. Рабочее колесо представляет собой пакет дисков, расположенных с небольшим зазором перпендикулярно оси вращения колеса. Передача энергии от колеса потоку жидкости происходит в результате сил трения в пограничном слое, образующемся на дисках. Отсутствие срывных вихревых зон способствует устойчивой работе дисковых машин с малым шумом. К.п.д. таких нагнетателей не превышает 40-45 %. 2.3 Лопастные нагнетатели Лопастные нагнетатели делятся на два основных типа – центробежные и осевые. В центробежных нагнетателях перемещаемая среда, двигаясь в осевом направлении через всасывающий коллектор, попадает на вращающееся рабочее колесо, снабженное лопатками, изменяет направление своего движения к периферии колеса, закручивается в направлении вращения, поступает в спиральный кожух и затем через отверстие выходит из нагнетателя. Рабочее колесо сидит на валу и приводится во вращение приводом. Вал вращается в подшипниках, укрепленных на станине или непосредственно на кожухе. Такие нагнетатели позволяют использовать в качестве привода высокоскоростные электродвигатели, имеют к.п.д. более 80 %, равномерную подачу и простоту её регулирования. Схема центробежного вентилятора приведена на рисунке 10, а на рисунке 11 дана схема центробежного насоса. ---------------------- В осевом нагнетателе поток движется в направлении оси вращения и на выходе из рабочего колеса закручивается. Схема осевого вентилятора показана на рисунке 12. Поток через коллектор 1 поступает во входной направляющий аппарат 2, затем на рабочее колесо 3 и в выходной направляющий аппарат 4. Колесо сидит на валу, вращающемся в подшипниках, укрепленных на стойках. Колесо и направляющие аппараты заключены в кожух 5. Втулка рабочего колеса имеет обтекатель 6. Рабочее колесо служит для передачи энергии с вала потоку перемещаемой среды. Направляющий аппарат состоит из венца неподвижных лопаток, расположенных перед входом в рабочее колесо. Выходной направляющий аппарат служит для безударного принятия потока, сходящего с лопастей рабочего колеса, и придания потоку осевого направления. Раскручивание потока приводит к повышению к.п.д. нагнетателя. Передний обтекатель обеспечивает постепенное нарастание скорости потока до величины на входе в направляющий аппарат первой ступени при минимальных потерях энергии. Неподвижный обтекатель за выходным направляющим аппаратом уменьшает потери потока при постепенном уменьшении скорости. Аналогичную конструкцию имеет осевой насос. Обычно осевые насосы выполняются с вертикально расположенным валом. Схема осевого насоса показана на рисунке 13. Жидкость через входной коллектор 1 попадает в рабочее колесо 2, которое представляет собой вращающуюся втулку с укрепленными на ней профильными лопастями. В зоне рабочего колеса частицы жидкости движутся приблизительно по цилиндрическим поверхностям. Вследствие этого окружная скорость на входе и выходе лопасти остается постоянной. Увеличение энергии потока происходит за счет силы реакции от подъемной силы профиля, действующей на жидкость при вращении решетки лопастей. Жидкость, получившая значительный момент скорости, попадает в выходной направляющий аппарат 3, который представляет решетку неподвижных профильных лопаток. В направляющем аппарате вследствие уменьшения момента скорости происходит преобразование кинетической энергии в энергию давления. За направляющим аппаратом жидкость по отводящему колену движется в напорный трубопровод. Вал насоса в месте выхода из корпуса уплотняется сальником 4 с мягкой набивкой. |