Справочные материалы Центробежные насосы

Центробежные насосы

Из группы лопастных насосов насосов наиболее широкое применение нашел центробежный насос, обладающий многими ценными качествами. Он используется практически во всех областях промышленности – водоснабжении, канализации, системах отопления, строительстве, транспортировании нефти по мощным трубопроводам, и особенно часто – в химической промышленности.

Устройство центробежного насоса

  1. Корпус спиральной формы (улитка);
  2. Рабочее колесо с криволинейными лопатками;
  3. Всасывающий трубопровод с приемным клапаном;
  4. Питательный резервуар;
  5. Нагнетательный трубопровод.

Передача энергии потоку жидкости от электродвигателя осуществляется при помощи рабочего колеса 2. При вращении рабочего колеса жидкость, заполняющая пространство между лопатками, также приходит во вращение. Под влиянием центробежных сил, развивающихся при этом, жидкость перемещается к периферии колеса. Одновременно увеличивается окружная скорость (пропорциональная радиусу вращения). Далее жидкость выбрасывается в спиральный канал корпуса (улитку), в центре рабочего колеса при этом возникает разрежение. Под действием образовавшегося перепада давлений (между атмосферным, действующим на свободную поверхность жидкости в питательном резервуаре 4, и разряжения в центре рабочего колеса) жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу 3 и заполняет рабочее колесо. Рабочее колесо вращается непрерывно с постоянной частотой, поэтому жидкость непрерывно подсасывается в рабочее колесо и выбрасывается из него. Приращение энергии жидкости в рабочем колесе происходит, в основном, за счет увеличения окружной скорости (кинетической энергии). В дальнейшем кинетическая энергия, полученная жидкостью, частично преобразуется в потенциальную (энергию давления) в спиральном канале корпуса (улитке), поперечное сечение которого постепенно увеличивается к выходному патрубку. При этом скорость жидкости снижается, а давление растет (согласно уравнению Бернулли). Если скорость жидкости не снижать, то это приведет к большим потерям напора в нагнетательном трубопроводе 5 (вспомним, что потери напора по длине и в местных сопротивлениях при турбулентном движении пропорциональны квадрату скорости потока), и полученная жидкостью энергия в насосе будет растрачена на бесцельный нагрев трубопроводов.

Центробежные насосы перед пуском необходимо заполнять перекачиваемой жидкостью. Для того, чтобы жидкость не уходила в питательный резервуар при заполнении насоса и всасывающего трубопровода, на нижнем конце всасывающего трубопровода устанавливают приемный клапан, который пропускает жидкость только в одном направлении – к насосу. Если заполнение рабочего колеса жидкостью не произведено, атмосферный воздух, имеющий малую плотность по сравнению с капельной жидкостью, не может быть выброшен из рабочего колеса, в нем не возникает разряжения, а значит и перепада давлений, необходимого для процесса всасывания.

 

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Центробежные насосы получили широкое распространение во всех отраслях промышленности, а во многих химических производствах полностью вытеснили поршневые насосы. Это объясняется их большими достоинствами, к которым относятся:

  • Высокая производительность и равномерная подача.
  • Простота конструкции, компактность, легкость соединения с приводом (отсутствие передаточных механизмов – редукторов, вариаторов и т.д.)
  • Простота регулирования и обслуживания.
  • Возможность работы на загрязнённых жидкостях (отсутствие клапанов, достаточно большие зазоры между рабочим колесом и корпусом).
  • Отсутствие инерционных сил при работе насоса (рабочее колесо вращается равномерно), поэтому не требуются тяжёлые фундаменты.
  • Высокая надёжность в работе и долговечность.

Недостатками центробежных насосов являются:

  • Малый создаваемый напор (в одноступенчатой конструкции обычно не превышает 50м). Для создания наиболее высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, имеющие несколько одинаковых колёс, вращающихся на общем валу. Жидкость, последовательно проходя через все колёса, получает напор, теоретически равный сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. Однако, при переходе из одной ступени в другую, жидкость многократно изменяет направление скорости, поэтому происходят потери энергии на местные сопротивления и, как следствие, снижение КПД. Кроме того, конструкции многоступенчатых насосов намного сложнее одноступенчатых.
  • Насосы не обладают свойством самовсасываемости (требуют заливки перекачиваемой жидкостью перед пуском).
  • Подача насоса зависит от сопротивления сети и в случае подключения дополнительного потребителя жидкости и(или) увеличения общего сопротивления сети подача насоса уменьшается.