Файл: Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник.pdf

3.В насосах с двусторонним всасыванием осевое давление от­ сутствует, так как давление с одной стороны колеса уравновеши­ вает давление с другой стороны колеса.

4.Осевое давление в многоступенчатых насосах, где оно может быть значительным, выравнивается при помощи гидравлической

пяты (рис. 65). На конце вала со стороны всасывания помещен

2

диск 1. К левой стороне этого диска по каналу 2 подведена жид­ кость под давлением р2. Камера 3 через канал 4 сообщается со всасывающей трубой. Диаметр диска подобран так, что избы­ точное давление на диск слева направо уравновешивает осевое давление, направленное справа налево. Если осевое давление уменьшится, диск слегка передвинется вправо, щель 5 увеличит­ ся, и жидкость начнет перетекать из камеры слева от диска в боль­ шем количестве, что приведет к спаду давления слева на диск. Если осевое давление снова увеличится (когда повысится давление жидкости па выходе из насоса), диск начнет перемещаться вле­ во, но и в этом случае подведенная жидкость слева от диска под увеличенным давлением снова будет выравнивать осевое давле­ ние. Таким образом, гидравлическая пята выравнивает осевое давление автоматически.

5. В спиральных многоступенчатых насосах для уравновеши вания осевого давления часть колес располагается всасывающи­ ми сторонами влево, другая часть колес — вправо (см. рис. 41). Общее число колес — четное. Здесь повторяется принцип уравно­ вешивания, имеющий место в насосах с двусторонним всасыва­ нием.

78

РАБОТА НАСОСА В СЕТИ

§ 34. Устройство всасывающих и напорных труб насосов

При монтаже насоса всасывающую и напорную трубы рекомен­ дуется подводить так, чтобы по возможности не было колен, при­ чем вес трубы не должен передаваться на насос, особенно при боковых патрубках, чтобы не получилось перекоса. Для этого на­ порные трубы поддерживаются особыми опорами, кронштейнами и т. п. Исключение составляют трубы с небольшим диаметром. Вес их воспринимает патрубок насоса.

Всасывающий трубопровод является весьма важной частью насосной установки. Места соединения его выполняются очень тща­

ливается диафрагма, которая предотвращает возможность обра­ зования воронок вокруг трубы и попадания в нее воздуха (рис. 66). Для того чтобы отложившийся на дне осадок не засасывался в от­

Всасывающие и напорные трубопроводы собираются из сталь­ ных или чугунных труб. В нашей стране освоено производство стеклопластиковых труб (г. Уфа, завод стекловолокна). Эти тру­ бы в четыре раза легче металлических и прочнее их (выдержи­ вают давление до 200-105 Н/м2) и не подвергаются коррозии. Кроме того, прозрачные трубы весьма удобны во многих техно­ логических процессах производства.

79

Фланцевое соединение труб наиболее удобно для разборки и сборки и обеспечивает прочность стыков. Однако сварное соеди­ нение на стыках имеет ряд существенных преимуществ: а) не обя­ зательно точное проектирование всех деталей оборудования трубо­ проводов, так как пригонка производится на месте; б) более лег­ кое приспособление ко всем местным условиям при подходе к фа­ сонным частям; в) соединение более плотное, не требует постоян­ ного надзора.

Скорость движения жидкости в напорном трубопроводе допу­ скается в пределах 1,5м-2,5 м/с (большие скорости — при боль­ ших диаметрах). Во всасывающих трубах скорость должна быть не более 0,75 -н-1,0 м/с. При небольшой длине трубы и не­ значительной высоте всасывания скорость может достигать

2 м/с.

Трубы укладываются в земле ниже глубины промерзания; они должны быть покрыты битумной изоляцией. Применение деревян­ ных, асбоцементных или железобетонных всасывающих труб не допускается.

§ 35. Кавитация

Обычно при работе насоса на его всасывающей стороне созда­ ется пониженное давление. Если это разрежение таково, что дав­ ление на входных кромках рабочих колес ниже давления паров перекачиваемой жидкости при данной температуре, то в полости рабочего колеса жидкость переходит в пар. Возникающие при этом явления (эрозия, коррозия, вибрация, шум, падение давления) называется кавитацией (по-латински—«углубление», «полость») — образование пустот в движущейся жидкости.

Для нормального всасывания необходимо, чтобы давление жид­ кости в наивысшей точке всасывающей линии было больше давле­ ния паров жидкости при данной температуре. Если давление жид­ кости в какой-либо точке всасывающей линии близко к давлению паров жидкости, то в этом месте образуются «пустоты», заполнен­ ные ее парами. Образовавшиеся «пустоты» переносятся вместе с потоком. При попадании их в область с большим давлением па­ ры жидкости быстро конденсируются, а занимаемый ими до того объем также быстро заполняется частицами жидкости. При этом происходит местное повышение давления до 1000-ІО5 Н/м2 и более, выделяются кислород и другие газы. Так как эти «пустоты» обра­ зуются у стенок, то под действием непрерывных ударов частиц материал колеса быстро разрушается (эрозия). Кроме того, жид­ кость и выделяющиеся из нее газы проникают в образующиеся мельчайшие трещинки в материале колеса и вызывают также его химическое разрушение (коррозию). Особенно сильно явления кавитации *действуют на строганый чугун, углеродистую сталь и алюминий. Наиболее устойчивы в этом отношении нержавеющая сталь и бронза.

80

Удары жидкости в насосе при явлении кавитации вызывают шум и недопустимые колебания установки. Парообразование на входных частях лопаток нарушает нормальное движение жидкости в рабочем колесе. В результате этого снижаются давление и к. п. д. насоса. Таким образом, кавитация представляет собой вредное и опасное явление, которое ведет к разрушению насоса. Известны случаи, когда насос выходил из строя через несколько суток не­ прерывной работы.

Явления кавитации могут быть вызваны тем, что высота вса­ сывания насоса больше допустимой либо температура перекачи­ ваемой жидкости выше предельной для данного типа насоса и рода перекачиваемой жидкости. Поэтому во избежание кавитации вы­ соту установки насоса над уровнем перекачиваемой жидкости уменьшают до З-г-4 м. Кавитация возможна и в том случае, если насосная установка находится в гористой местности с низким ба­ рометрическим давлением.

В последнее время для предохранения насосов от кавитации наряду, с улучшением качества материала деталей (применением высококачественных сталей) наиболее подверженные действию кавитации детали покрываются защитными покрытиями: наплав­ кой поверхности твердыми сплавами; местной поверхностной за­ калкой; металлизацией поверхностей в холодном состоянии; или для ослабления кавитации во всасывающий патрубок насоса впу­ скают определенное количество воздуха (уменьшается вакуум).

В заключение заметим, что чем больше производительность насоса и температура жидкости, тем больше опасность кавитации. Поэтому крупные насосы даже при работе на холодной воде уста­ навливаются ниже уровня воды в колодце (насос работает под заливом).

§ 36. Высота установки насоса

Высота установки насоса, или расстояние по вертикали между его осью и уровнем перекачиваемой жидкости, при котором исклю­ чена кавитация, зависит от конструкции насоса, его типа, частоты вращения, величины местных сопротивлений, температуры всасы­

и сообщения скорости движения жидкости во всасывающей трубе.

где — = hB— вакуумметрическая высота.

Для расчета максимальной высоты установки /гнас над уров­ нем воды в водоеме необходимо в (53) вместо pBl{pg) подставить величину НI™ , найденную по характеристике насоса. Остальные

члены в (53) определяются по местным сопротивлениям и разме­ рам всасывающей трубы. Разумеется, что для увеличения высоты

установки насоса необходимо достичь высокой плотности в местах соединений на всасывающей линии, уменьшить скорость жидкости (увеличить диаметр всасывающей трубы), привести к минимуму количество фасонных частей арматуры, которые нужно содержать в чистоте и исправности. Увеличение высоты всасывания дости­ гается главным образом применением всасывающих труб с диамет­ ром большим, чем диаметр нагнетательных.

Чем выше температура всасываемой воды, тем меньше допу­ скаемая высота всасывания. В заводских каталогах допустимая вакуумметрическая высота всасывания указывается обычно при

/ = 20° С.

Так как уровень воды в колодцах в летнее время может опу­ скаться, высоту установки насоса следует уменьшить, а глубину расположения приемной сетки подуровнем воды — увеличить так, чтобы в случае опускания уровня воды глубина расположения приемной сетки оказалась не менее 0,5 м (рис. 68, а).

Наконец, высота всасывания при пониженном атмосферном давлении должна быть также уменьшена. При перекачивании горя­ чих жидкостей и шлама насос работает с подпором (рис. 68, б).

Пример. Определить высоту расположения оси центробежного насоса над свободной поверхностью воды в водоеме при следующих данных: диаметр

82

всасывающей трубы d — 0,25 м, длина трубы 1 = 20 м, расход воды Q=0,06 м3/с,

давление перед входом в насос Pi=0,4 - 10s Н/м2; труба чугунная, старая, имеет

Средняя скорость жидкости

приче

Пренебрегая увеличением ско­ рости во всасывающем патрубке и ориентируясь на среднюю ско­

Рис. 68. Схемы установки центробежного насоса

§ 37. Понятие о расчете трубопроводов

Расчет водопроводной сети обычно заключается в определении диаметров труб и потерь давления на каждом из участков сети при заданных расходе и длине каждого участка. При этом сначала по заДанному расходу Q и принятой средней скорости течения ѵ определяется диаметр трубы d, а затем — потери давления на дан­ ном участке. По ним вычисляется полное давление, которое необ­ ходимо создать в начале рассчитываемого участка водопровода.

Размеры всасывающей трубы насоса имеют большое значение, так как от правильности их определения зависит надежная рабо­

83