Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

В то же время динамический напор, получающийся при выходе жидкости из рабочего колеса, по уравнению (3-10) равен

Н*= Ѵ

откуда

Если объем жидкости, подаваемой насосом в секунду, т. е. его про­ изводительность, равен V, м3/сек, то вес ее будет уѴ, кг. Если на 1 кг затрачена работа А, дж, то на подачу уѴ, кг за 1 сек будет затрачено

AyV = — yV = HRV дж.

У А

Для того чтобы произвести эту работу, нужна мощность

Р = НДѴ вт,

или

Кроме этого, еще затрачивается мощность на трение между частями насоса, а также частями и жидкостью. Для ее учета введем так назы­ ваемый механический к. п. д. і^. Тогда мощность, потребляемая на­ сосом, равна

Из формулы (3-26) находим

Подставив значение Яд в равенство (3-25), получим

Произведение обоих к. п. д. равно общему к. п. д. насоса т] = г ) ^ , откуда

НСѴ

ЮООг)

(3-28)

Значение г| для центробежных насосов колеблется от 0,5 до 0,85, т. е. в широких пределах: чем мощнее насос, тем выше его к. п. д. За­

71

метим, что формула (3-28) для центробежного насоса имеет такой же вид, как и формула (3-8) для поршневого насоса.

Ранее было установлено, что если число оборотов и производи­ тельность насоса увеличиваются в k раз, то его напор возрастает в /г2 раз. При этом насос будет потреблять мощность

т. е. в k3 раз большую.

Следовательно, при работе центробежной насоса на гидравличе­ ское сопротивление его мощность возрастает пропорционально кубу числа оборотов.

всасывающий патрубок раздваивается и охватывает с двух сторон

внего, ьнутри колеса каждый поток захватывается лопастями соответствующей половины и направляется к периферии. Из рабочего колеса жидкость с большой скоростью входит в улитку и, двигаясь

всторону ее расширения, направляется через нагнетательный патру­ бок в нагнетательный трубопровод. Пути жидкости показаны на ри­ сунке стрелками.

Такое устройство насоса дает возможность увеличить проход для жидкости в 2 раза по сравнению с проходом жидкости в насосе одно­ стороннего всасывания. Поэтому двустороннее всасывание применяется

втех случаях, когда необходимы насосы большой производитель­ ности.

72

Многоступенчатые насосы

Многоступенчатые насосы в принципе могут иметь любое число ступеней. Практически большинство насосов имеет до десяти ступеней. На рис. 3-16 показан в продольном разрезе двухступенчатый насос. Вал 1 насоса лежит в подшипниках 2 и проходит внутрь корпуса че­ рез сальники 3. На вал насажены рабочие колеса по числу ступеней (в рассматриваемом случае — два колеса). Жидкость через всасываю­ щий патрубок поступает во всасывающую камеру 4, а из нее в рабочее колесо 5 первой ступени. Лопасти колеса выбрасывают жидкость в на­

сти уменьшается и ее динамический напор, приобретенный в рабочем колесе, преобразуется в статический. Благодаря этому давление жид­ кости после каждой ступени увеличивается на величину напора, при­ обретенного ею в рабочем колесе данной ступени. После последней ступени жидкость поступает в улитку 8, где динамический напор, со­ зданный последним колесом, превращается в статический.

Таким образом, в многоступенчатом насосе напор, с которым жид­ кость выходит из него, равен сумме напоров отдельных ступеней на­ соса, так как все происходит так же, как если бы мы одну и ту же жидкость пропускали последовательно через несколько одноступен­ чатых насосов. В связи с этим многоступенчатые насосы делают для тех случаев, когда нужно получить высокое давление. В многосту­ пенчатых насосах в отличие от одноступенчатых возникает необхо­ димость в так называемом разгрузочном устройстве.

Как видно из рис. 3-16, давление жидкости по обе стороны каждого рабочего колеса неодинаковое. Со стороны, обращенной к камере вса­ сывания, давление меньше, чем с другой стороны, на величину напора, образуемого данным колесом. Разность этих давлений создает усилие, действующее на каждое рабочее колесо и направленное в сторону ка­ меры всасывания. Поскольку рабочие колеса насажены на общий вал

73

все усилия складываются и приобретают значительную величину. Для того чтобы их уравновесить, на конце вала со стороны нагнета­ ния насаживают разгрузочный диск 9, в котором имеется кольцевой выступ 11.

При вращении насоса жидкость из корпуса после последней сту­ пени под полным давлением насоса проходит вдоль вала и заполняет пространство между диском и стенкой корпуса. Если при этом между кольцевым выступом и стенкой нет достаточного промежутка, то дав­ ление жидкости станет почти равным давлению насоса и под его дейст­ вием диск начнет отжиматься в сторону, противоположную камере всасывания. По мере отжатая диска промежуток под кольцевым вы­ ступом увеличивается, через него начинает выходить больше жидкости

идавление в пространстве под диском уменьшается. В момент, когда оно достигнет такой величины, при которой сила, отжимающая диск, уравновесит силы, действующие на рабочие колеса, дальнейшее пере­ мещение диска прекратится. Таким образом, вал с рабочими колесами

иразгрузочным диском автоматически займет такое положение, при котором все осевые усилия уравновесятся. Для того чтобы жидкость, прошедшая в промежутке под кольцевым выступом, не создавала про­ тиводавления с другой стороны разгрузочного диска, в корпусе на­ соса сделано отверстие 10, через которое она свободно стекает.

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

На рис. 3-17 показана схема струйного насоса, который состоит из сопла 1, всасывающего патрубка 2, камеры всасывания 3 и диффу­ зора 4. В сопло под давлением подается рабочее тело, которым обычно является водяной пар. Подаваемый пар имеет определенный запас

(рис. 3-18) и по параметрам р г и t1 отметим на ней начальную точку а. Затем из точки а проведем линию ab, параллельную оси 01, до пере­ сечения с линией давления р2и получим точку Ь.

Отрезок ab (выраженный в дж/кг) по делениям на оси 0 / будет равен тепловому напору

Н = 11 — І 2.

При прохождении пара по соплу 1 тепловая энергия превращается

Струя пара, выходя из сопла, попадает в сужающуюся часть диф­ фузора, в котором сталкивается и перемешивается с перекачиваемой жидкостью. При этом происходит удар. Исходя из того, что суммарное количество движения* пара и жидкости до удара и после него должно

* Количеством движения называют произведение массы тела на его ско­ рость.

74

оставаться постоянным, можно написать равенство

GiC = (G1 + G2) wu

где Gj — количество пара, поступающего в диффузор; G2 — количество перекачиваемой жидкости;

wх — скорость жидкости в начале диффузора. Из полученного равенства имеем

w = — —----- с.

Пар, смешиваясь с жидкостью, охлаждается и превращается в воду, поэтому в диффузор будет поступать жидкое тело с начальной скоростью wlt которое обладает динамическим напором, равным

I НаР

\

Поскольку диффузор расширяется, по мере движения по нему жидко­ сти ее скорость уменьшается и кинетическая энергия частично пере­ ходит в энергию статического напора. Поэтому на выходе из диффу­ зора получается статический напор, или давление, величина которого равна

где ф — коэффициент, учитывающий потери энергии, который можно принимать равным 0,5.

Под действием этого давления транспортируемое тело подается

внагнетательный трубопровод, присоединенный к диффузору.

Всвязи с тем, что транспортируемое тело, находящееся в камере

75