Транспортирование жидкостей и газов

Транспортирование жидкостей и газов

трубопровод газообразный герметичность насос

"Транспортирование жидкостей и газов"

1.Трубопроводы

Трубопроводами называются устройства, по которым транспортируются жидкие, газообразные и сыпучие вещества.

По трубопроводам котельных установок транспортируются топливо (газ, мазут и т.д.), вода для питания котлов отопления, реагенты для химической очистки воды, вода для отопления под давлением и нагретая выше 100 °С, пар под различным давлением и различной температуры для технологических нужд. Трубопроводы котельных установок малой и средней мощности работают под различным избыточным давлением при температуре транспортируемого продукта до 450 °С. Часть трубопроводов работает под разрежением.

В зависимости от условий работы и назначения трубопроводы классифицируют по давлению:

·              безнапорные, работающие без избыточного давления; низкого давления, работающие под давлением от 0,1 до 1,6 МПа; среднего давления, работающие под давлением от 1,6 до 10 МПа; высокого давления, работающие под давлением более 10 МПа; вакуумные, работающие под давлением ниже 0,1 МПа;

·              по температуре транспортируемого вещества:

·              нормальные, температура продукта от 1 до 50 °С; горячие, температура продукта выше 50 °С;

·              по роду транспортируемого вещества:

·              газопроводы, водопроводы, паропроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, маслопроводы, нефтепроводы и т.д.;

·              по месторасположению: межцеховые, соединяющие отдельные технологические установки; внутрицеховые, соединяющие отдельные аппараты и машины в пределах одной установки или цеха.

Транспортируемые по трубопроводу вещества по степени агрессивности разделяются на неагрессивные и агрессивные, вызывающие коррозию металла. Для трубопроводов, транспортирующих агрессивные продукты, применяют трубы из легированных (нержавеющих) сталей, неметаллических материалов и углеродистых сталей, защищенных изнутри коррозионно-стойкими покрытиями.

Трубопроводы, транспортирующие водяной пар рабочим давлением более 0,07 МПа, горячую воду температурой свыше 115 °С, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», разделяют на четыре категории (табл.1). Эти правила определяют требования к устройству, изготовлению, монтажу, эксплуатации и освидетельствованию трубопроводов.

Таблица 1. Категория трубопроводов

При определении категории трубопровода рабочими параметрами транспортируемой среды следует считать для паропроводов от котла давление и температуру пара по их номинальным значениям на выходе из котла; паропроводов от редукционных установок - максимальные давления и температуру редуцированного пара; трубопроводов питательной воды после питательных насосов - наибольшее давление, создаваемое в напорном трубопроводе питательным электронасосом при закрытой задвижке.

Правила Госгортехнадзора не распространяются на трубопроводы 1-й категории с наружным диаметром менее 51 мм и трубопроводы прочих категорий с наружным диаметром менее 76 мм, на трубопроводы в пределах парового котла - до задвижки на котле, а также на временные трубопроводы со сроком службы до одного года.

Качество и характеристики материалов, из которых изготовлены трубопроводы, должны быть подтверждены заводом-поставщиком соответствующими сертификатами или паспортами.

Установленные в котельной трубопроводы окрашивают по всей длине в зависимости от транспортируемого продукта в соответствующий цвет, который определен правилами Госгортехнадзора. Например, трубопроводы, транспортирующие пар, окрашивают в красный цвет, питательную воду - в зеленый, техническую воду - в черный, газ - в желтый.

Основные геометрические характеристики трубопровода: наружный диаметр Dн и толщина стенки S труб, из которых он изготовлен. Между наружным и внутренним диаметрами труб существует следующая зависимость:

вн=Dн-2S

Для объединения труб, арматуры и соединительных деталей с различными геометрическими характеристиками в одну линию трубопровода вводят понятие условного прохода Pу. Под условным проходом труб, арматуры, соединительных частей понимают номинальный внутренний диаметр. Установлен следующий унифицированный ряд условных проходов: 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 мм и т.д.

Механические свойства металла труб, соединительных частей и арматуры с повышением температуры изменяются. Для увязки температуры и давления среды, протекающей по трубопроводу, вводится понятие условного давления.

Условным называется давление Ру, на которое рассчитаны трубы, арматура или соединительные детали трубопровода при температуре транспортируемого продукта от 0 до 120 °С, условно принятое за основное при определении допускаемых наибольших рабочих давлений. ГОСТ 356-80 устанавливает следующий унифицированный ряд условных давлений в МПа (кгс/см кв): 0,1 (1,0); 0,16 (1,6); 0,25 (2,5); 0,4 (4,0); 0,63 (6,3); 1,0 (10); 1,6 (16); 2,5 (25); 4,0 (40); 6,3 (63); 10 (100); 12,5 (125); 16 (160); 20 (200) и т.д.

Рабочим давлением Рраб называется наибольшее (фактическое) давление транспортируемого вещества в трубопроводе при его эксплуатации. Для труб, арматуры и соединительных деталей из углеродистой стали при температуре продукта от 0 до 120 °С условное давление равно рабочему (Ру=Рраб). При более высоких температурах рабочее давление принимают меньше условного (Ру<Рраб). Пробным Рпр называется избыточное давление, которым трубы, арматуру и соединительные детали трубопроводовиспытывают на прочность и плотность. Гидравлические испытания пробным давлением необходимы для проверки надежности работы трубопровода. Пробное давление всегда выше рабочего в 1,25…1,5 раза.

2.Классификация и устройство насосов

Насос - устройство (гидравлическая машина) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) жидких сред (не только воды) или газов. Без насосного оборудования современная жизнь практически невозможна. Достаточно сказать, что насосное оборудование потребляет 20% всей вырабатываемой в мире электроэнергии.

Основной характеристикой насоса является осуществляемая им объёмная подача воды - количество жидкости, перемещаемое за единицу времени, а также развиваемое давление или соответствующий ему напор (полное количество энергии, сообщаемое единице массы жидкости), потребляемая мощность и КПД. По сфере применения насосы разделяют на бытовые и промышленные.

Бытовые насосы используют для водоснабжения, отопления и канализации в жилых и производственных помещениях.

Промышленная насосная техника - это насосы для систем охлаждения, подачи воды в различных промышленных установках, установках для водоочистки, насосы для промывки под высоким давлением, перекачивания пищевых продуктов, подачи воды в котлы, повышения давления, для перекачивания нефти и нефтепродуктов, агрессивных сред в химических производствах и множества других специфических операций.

Существует множество типов насосов, различающихся по принципу действия и конструкции. Можно выделить два основных вида: насосы объемного действия и динамические насосы.

3.Насосы объемного действия

В объемных насосах рабочим органом является изменяющая объем камера и преобладают силы давления, принудительно перемещающие вещество.

Насосы объемного действия могут использоваться для перекачки вязких жидкостей. В этих насосах происходит одно преобразование энергии - энергия двигателя непосредственно преобразуется в энергию жидкости. Это высоконапорные насосы, они чувствительны к загрязнению перекачиваемой жидкости. Рабочему процессу в объемных насосах присуща высокая вибрация, поэтому для них необходимы массивные фундаменты. Однако преимуществом таких насосов можно считать способность к сухому всасыванию (самовсасыванию).

Общие свойства объёмных насосов:

§   Цикличность рабочего процесса и связанные с ней порционность и пульсации подачи и давления. Подача объёмного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями.

§   Герметичность, то есть постоянное отделение напорной гидролинии от всасывающей (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными).

§   Самовсасывание, то есть способность объёмных насосов создавать во всасывающей гидролинии вакуум, достаточный для подъёма жидкости вверх во всасывающейгидролинии до уровня расположения насоса(лопастные насосы не являются самовсасывающими).

§   Независимость давления, создаваемого в напорной гидролинии, от подачи жидкости насосом

К насосам объемного типа относятся:

1.      роторные насосы - общее название насосов, которые перемещают жидкости при движении роторов, кулачков/клиньев, винтов, лопастей/лопаток или похожих деталей в фиксированном корпусе;

2.      шестеренные насосы - простой тип насосов с принудительным смещением, которое вызывается изменением объемов в полостях сцепленных между собой шестерен;

.        импеллерные насосы - в которых рабочее колесо с лопастями из эластичного материала вращается внутри эксцентрического корпуса, что приводит к сгибанию лопастей и вытеснению жидкости;

.        кулачковые насосы - в которых жидкость перемещается внутри рабочей камеры насоса благодаря вращению двух независимых роторов. Благодаря высокой точности изготовления корпуса насоса и роторов между ними находятся малые зазоры, препятствующие противотоку жидкости внутри насоса. Такие насосы могут перекачивать жидкости с большими включениями (например, джем с целыми ягодами) и поэтому широко применяются в производстве продуктов питания, напитков, молочных продуктов, фармацевтической промышленности;

.        перистальтические насосы - рабочим элементом в этих насосах является гибкий многослойный рукав из эластомера. Двигатель вращает вал с башмаками (роликами), которые пережимают рукав насоса, перемещая жидкость внутри рукава;

.        винтовые насосы - в которых металлический ротор винтообразной формы находится внутри статора, сделанного из эластомера. При вращении ротора изменяется объем полостей внутри пары ротор-статор и жидкость, вытесняясь из-за вращения ротора, перемещается по оси насоса.

.        Поршневые насосы могут создавать весьма высокое давление, плохо работают с абразивными жидкостями, могут использоваться для дозирования

Поршневой насос (плунжерный насос) - один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

Рис. 1. Конструктивная схема простейшего поршневого насоса одностороннего действия

Рис. 2. Дифференциальная схема включения поршневого насоса

Во время движения поршня влево часть жидкости отводится в штоковую полость, объём которой меньше объёма вытесняемой жидкости за счёт того, что часть объёма штоковой полости занимает шток

Принцип работы поршневого насоса (рис. 1) заключается в следующем. При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, - происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, - происходит нагнетание жидкости.

4.Динамические насосы

В динамических насосах преобладают динамические силы. Для них характерно двойное преобразование энергии, они обладают равномерной подачей и уравновешенностью рабочего процесса. В отличие от объемных насосов, они не способны к самовсасыванию.

К динамическим насосам относятся:

1.      центробежные насосы - в них рабочим органом насоса является рабочее колесо, при прохождении через которое увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается скорость) и потенциальная энергия давления;

2.      вихревые насосы - аналогичны центробежным, отличаются малыми габаритами и массой. Недостатками таких насосов являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцевых и радиальных зазоров);

.        струйные насосы - разделяются на водоструйные(гидроэлеваторы), принцип действия которых основан на передаче кинетической энергии рабочей жидкостью перекачиваемому веществу и эрлифты, в которых подается сжатый воздух от компрессора и водовоздушная смесь двигается благодаря подъемному действию пузырьков воздуха.

Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.

Рис. 1 Принципиальная схема центробежного насоса: 1 - рабочая камера; 2 - рабочее колесо; 3 - направляющий аппарат; 4 - вал; 5 - лопатка рабочего колеса; 6 - лопатка направляющего аппарата; 7 - нагнетательный патрубок; 8 - подшипник; 9 - корпус насоса (опорная стойка); 10 - гидравлическое торцовое уплотнение вала (сальник); 11 - всасывающий патрубок

На рабочем колесе имеются лопатки (лопасти), которые имеют сложную форму. Жидкость подходит к рабочему колесу вдоль оси его вращения, затем направляется в межлопаточный канал и попадает в отвод. Отвод предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, и преобразования кинетической энергии потока жидкости в потенциальную энергию, в частности в энергию давления. Указанное выше преобразование энергии должно происходить с минимальными гидравлическими потерями, что достигается специальной формой отвода.

Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом.

При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, лопатками отбрасывается к периферии, выходит в отвод и далее в напорный трубопровод.

Рис. 2 Схема многоступенчатого центробежного насоса

В центральной части насоса, т. е. на входе жидкости в рабочее колесо насоса, возникает разрежение, и жидкая среда под действием давления в расходной емкости направляется от источников водоснабжения по всасывающему трубопроводу в насос. Частоту вращения рабочего колеса насоса обозначают через n (об/мин), а угловую скорость - через ω . Связь между ω и n определяется выражением ω = π n / 30

Рис. 3 Схема двухпоточного центробежного насоса

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество различных типов центробежных насосов, которые можно классифицировать по следующим признакам:

·        по числу ступеней (колес): одноступенчатые (рис. 1), двухступенчатые, многоступенчатые (рис. 2);

·        по числу потоков: однопоточные, двухпоточные (рис. 3), многопоточные;

·        по условиям подвода жидкости к рабочему колесу: одностороннего входа (рис. 1), двустороннего входа (рис. 4);

·        по условиям отвода жидкости из рабочего колеса: со спиральным отводом (рис. 1), с кольцевым отводом, с направляющим аппаратом;

·        по конструкции рабочего колеса: с закрытым рабочим колесом, с открытым рабочим колесом (рис. 5);

·        по способу привода: с приводом через соединительную муфту, с приводом через редуктор и др.;

·        по расположению вала: горизонтальные, вертикальные;

·        с мокрым ротором, с сухим ротором.

Рис. 4. Схема центробежного насоса с двусторонним входом

Насос с сухим ротором - это насос, в котором ротор электродвигателя не соприкасается с перекачиваемой жидкой средой. Насосы с большой подачей жидкости Q, как правило, изготовляются с сухим ротором.

Насос с мокрым ротором - это насос, в котором ротор двигателя непосредственно работает в жидкой среде. Статор двигателя (находящийся под напряжением) отделен от ротора гильзой (толщиной 0,1 - 0,3 мм), изготовленной, например, из ненамагничивающейся нержавеющей стали. Смазка подшипников ротора осуществляется жидкой средой, которая и выполняет функцию охлаждения ротора. Вал насоса обычно располагается горизонтально.

Укажем преимущества центробежных насосов по сравнению с насосами других типов:

·        большая частота вращения, что позволяет в качестве привода для насосов использовать электродвигатели и турбины;

·        плавная форма изменения мощности N, что позволяет выполнить пуск насоса при закрытой выходной задвижке (или при закрытом обратном клапане);

·        устойчивость в работе насосов и расширение технических показателей Н и Q при последовательном и параллельном соединении насосов при работе на один трубопровод;

·        плавное протекание переходных процессов при изменении режима работы гидросистемы;

·        расположение насоса выше уровня жидкости в расходной емкости;

·        изменение показателей насосов H, Q, η за счет различных факторов: обточки диаметра рабочего колеса, изменения частоты вращения, изменения частоты электроснабжения и др.;

·        невысокая стоимость насоса из-за использования в конструкции насоса сравнительно дешевых конструкционных материалов: сталь, чугун, полимерные материалы;

·        простота технического обслуживания и эксплуатации;

·        высокая надежность в работе;

·        большие подачи жидкости Q ;

·        равномерный с малыми пульсациями давления поток жидкости;

·        возможность успешной работы на "загрязненных" жидкостях.

Рис. 5 Схемы различных рабочих колес: а - открытого типа; б - полузакрытого типа; в - закрытого типа; г - рабочее колесо закрытого типа с двусторонним входом; 1 - втулка; 2 - лопатка; 3 - несущий диск; 4 - покрывающий диск

Но центробежные насосы обладают и рядом недостатков:

·        требуют заливки перед пуском;

·        имеют склонность к кавитации;

·        имеют пониженное значение КПД при перекачивании вязких жидкостей;

·        имеют небольшое значение КПД при малой подаче жидкости Q и большое значение напора Н и др.

Центробежные насосы целесообразно использовать в области больших подач жидкости Q и низких и средних напоров жидкости Н.

5.Вихревые насосы

Вихревые насосы - динамические насосы, жидкость в которых перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении. Преобразование механической энергии привода в потенциальную энергию потока (напор) происходит за счёт множественных вихрей, возбуждаемых лопастным колесом в рабочем канале насоса. КПД идеального вихревого насоса не превышает 45 %. КПД реальных насосов обычно не превышает 30 %.

Применение вихревого насоса оправдано при значении коэффициента быстроходности . Вихревые насосы в многоступенчатом исполнении значительно расширяют диапазон рабочих давлений при малых подачах, снижая коэффициент быстроходности до значений, характерных для насосов объёмного типа.

Вихревые насосы сочетают преимущества насосов объёмного типа (высокие давления при малых подачах) и динамических насосов (линейная зависимость напора насоса от подачи, равномерность потока).

Вихревые насосы используются для перекачки чистых и маловязких жидкостей, сжиженных газов, в качестве дренажных насосов для перекачки горячего конденсата.

Вихревые насосы обладают низкими кавитационными качествами. Кавитационный коэффициент быстроходности вихревых насосов .

6.Шестерённый насос

Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания ничтожен. Смазка движущихся элементов насоса производится перекачиваемой жидкостью (масло, расплав полимера и др.), для поступления смазывающей жидкости к зонам трения конструкцией насоса предусматриваются специальные каналы в корпусных деталях насоса.

Мембранный насос, диафрагменный насос, диафрагмовый насос - объёмный насос, рабочий орган которого - гибкая пластина (диафрагма, мембрана), закреплённая по краям; пластина изгибается под действием рычажного механизма (механический привод) или в результате изменения давления воздуха (пневматический привод) или жидкости (гидравлический привод), выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе.

Сжатый воздух, проникающий за одну из мембран, заставляет её сжиматься и продвигать жидкость в отверстие выхода. В это время вторая мембрана напротив создаёт вакуум, всасывая жидкость.

После прохождения импульса пневматический коаксиальный обменник меняет направление сжатого воздуха за вторую мембрану и процесс повторяется с другой стороны.

7.Винтовой или шнековый насос

Насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимся внутри статора соответствующей формы.

Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев

Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.

8.Основные параметры насосов

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность (подача) Q (м³/сек) определяется объёмом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м) - высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счёт энергии, сообщаемой ей насосом.

Н = h + pн - р_вс/ρg

Напор насоса

Полезная мощность N_п, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии Н на весовой расход жидкости γQ:

Nп = γQН = ρgQН

где

ρ (кг/ м³) - плотность перекачиваемой жидкости,

γ (кгс/ м³) - удельный вес перекачиваемой жидкости.

Мощность на валу:

N_e=Nп/η_н = ρgQН/η_н

где η_н - к.п.д. насоса.

Для центробежных насосов η_н - 0,6-0,7, для поршневых насосов - 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности - 0,93 - 0,95.

Номинальная мощность двигателя

_дв = N_e / η_пер η_дв = N_п / η_н η_пер η_дв,

где

η_пер - к.п.д. передачи,

η_дв - к.п.д. двигателя.

η_н η_пер η_дв - полный к.п.д. насосной установки η, т.е.

η = η_н η_пер η_дв = Nп / Nдв

Установочная мощность двигателя Nуст рассчитывается по величине Nдв с учётом возможных перегрузок в момент пуска насоса:

Nуст = βNдв

где β - коэффициент запаса мощности:

Таблица

Напор насоса. Высота всасывания

Н - напор насоса,

р_н - давление в напорном патрубке насоса,

р_вс - давление во всасывающем патрубке насоса,

h -высота подъёма жидкости в насосе.

Таким образом, напор насоса равен сумме высоты подъёма жидкости в насосе и разности пьезометрических напоров в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса.

Для определения напора действующего насоса пользуются показаниями установленных на нём манометра (р_м) и вакуумметра (р_в).

р_{н =} р_{м +} р_а

р_{вс =} р_{а -} р_в

р_а - атмосферное давление.

Следовательно,

Напор действующего насоса может быть определён, как сумма показаний манометра и вакуумметра (выраженных в м столба перекачиваемой жидкости) и расстояния по вертикали между точками расположения этих приборов.

В насосной установке напор насоса затрачивается на перемещение жидкости на геометрическую высоту её подъёма (Н_г), преодоление разности давлений в напорной (р₂) и приёмной (р₀) емкостях, т.е.  и суммарного гидравлического сопротивления(hп) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Н = Н_г +  + hп

где

hп= hп.н+ hп.вс_. - суммарное гидравлическое сопротивление всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

Если давления в приёмной и напорной емкостях одинаковы (р₂= р₀), то уравнение напора примет вид

Н = Н_г + hп

При перекачивании жидкости по горизонтальному трубопроводу (Н_г = 0):

Н =  + hп

В случае равенства давлений в приёмной и напорной емкостях для горизонтального трубопровода (р₂= р₀ и Н_г = 0) напор насоса

Н = hп

Высота всасывания

Высота всасывания насоса увеличивается с возрастанием давления р₀ в приёмной ёмкости и уменьшается с увеличением давления р_вс,скорости жидкости  вс и потерь напора hп..вс во всасывающем трубопроводе.

Если жидкость перекачивается из открытой ёмкости, то давление р₀ равно атмосферному р_а. Давление на входе в насос р_вс должно быть больше давления рt насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре всасывания (р_{вc >} рt), т.к. в противном случае жидкость в насосе начнёт кипеть. Следовательно,

т.е. высота всасывания зависит от атмосферного давления, скорости движения и плотности перекачиваемой жидкости, её температуры (и соответственно - давления её паров) и гидравлического сопротивления всасывающего трубопровода. При перекачивании горячих жидкостей насос устанавливают ниже уровня приёмной ёмкости, чтобы обеспечить некоторый подпор со стороны всасывания, или создают избыточное давление в приёмной ёмкости. Таким же образом перекачивают высоковязкие жидкости.

Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочих колёс центробежных насосов и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются. Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счёт гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются.

Практически высота всасывания насосов при перекачивании воды не превышает следующих значений:

Таблица

9.Классификация и устройство вентиляторов

Вентилятор - устройство для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа, при большей разнице давлений используют компрессор).

Основное применение: системы принудительной приточно-вытяжной и местной вентиляции зданий и помещений, обдув нагревательных и охлаждающих элементов в устройствах обогрева и кондиционирования воздуха, а также обдув радиаторов охлаждения различных устройств.

Вентиляторы обычно используются как для перемещения воздуха - для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создает силу противодействия, действующую на ротор.

В общем случае вентилятор - ротор, на котором определенным образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух. Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:

§   осевые (аксиальные);

§   центробежные (радиальные);

§   диаметральные (тангенциальные);

§   безлопастные (принципиально новый тип).

.Осевой (аксиальный) вентилятор

Рис.

Осевой вентилятор с электродвигателем для охлаждения компьютера

Данный вид вентилятора содержит лопасти (в некоторых случаях вместо понятия «лопасти» применяется понятие «лопатки»), которые перемещают воздух вдоль оси, вокруг которой они вращаются. В виду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространенным.

Примеры применения аксиальных вентиляторов: малые вентиляторы охлаждения электроники (кулеры), бытовые вентиляторы, вентиляторы для турбовентиляторных авиационных двигателей,шахтные вентиляторы, вентиляторы дымоудаления, вентиляторы аэродинамических труб.

11.Центробежный (радиальный) вентилятор

Рис.

Данный вид вентилятора имеет вращающийся ротор, состоящий из лопаток спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается вовнутрь ротора, где он приобретает вращательное движение и, за счет центробежной силы и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие специального спирального кожуха (так называемой «улитки», от внешнего сходства). Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора широко применяется в промышленности.

В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопаток рабочего колеса бывает различным, а сами лопатки изготавливают загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.

Центробежные (радиальные) вентиляторы подразделяются на вентиляторы высокого, среднего и низкого давления.

12.Турбогазодувки и турбокомпрессоры

Для перемещения газов через абсорбционную систему под напором в голове её устанавливают турбогазодувки. По принципу действия и устройству турбогазодувки аналогичны вентиляторам. Турбогазодувка при работе забирает воздух от общего всасывающего коллектора при открытой задвижке с электроприводом. После пуска газодувки и набора ею давления должна быть открыта задвижка на линии нагнетания.

Работа турбогазодувки, подобно работе центробежного насоса, основана на превращении скорости в давление. Производительность турбогазодувки зависит от числа оборотов ротора; при увеличении числа оборотов количество транспортируемого газа и его напор повышаются. Число оборотов газодувки обычно колеблется в пределах от 3000 до 3500 в минуту.

Корпус трехступенчатой турбогазодувки отлит из чугуна и имеет разъемы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Корпус подшипников отливают вместе с нижней половиной корпуса нагнетателя и своими опорными поверхностями установлен на фундаментную раму. Всасывающие и нагнетательные патрубки расположены в нижней части корпуса. В корпусе нагнетателя установлены две чугунные диафрагмы ( первой и второй ступеней), которые обеспечивают организованный подвод воздуха ко второму и третьему рабочим колесам. Покрывающие диски закреплены на колесах с помощью заклепок. Ротор нагнетателя соединен с валом редуктора зубчатой муфтой. Муфту закрывают чугунным литым кожухом из двух половин. На верхней части кожуха установлен дефлектор для конденсации и частичного выпуска паров масла.

В турбогазодувке происходит также отделение газа от смолы. При выходе из рабочих колес газ, благодаря большой скорости, со значительной силой ударяется о стенки диффузора, резко меняя при этом свое направление. Мельчайшие капли находящейся в газе смолы, сильно ударяясь о стенку, как бы прилипают к ней. Накопившаяся на стенках диффузора смола стекает через специальные спускные линии в гидравлический затвор. В турбогазодувках и турбокомпрессорах сжатие и нагнетание газа происходят под действием центробежной силы, развиваемой при вращении системы лопастных колес, находящихся в замкнутом кожухе определенной формы.

Турбогазодувки отличаются от турбокомпрессоров наличием одной или сравнительно небольшого числа ступеней и отсутствием охлаждения газа в процессе сжатия. Турбогазодувки, создающие значительное разрежение при всасывании, обычно называются турбоэксгаустерами.