Какие бывают типы водяных центробежных насосов. Типы водяных насосов Виды насосов и их классификация

Насосы и способы их классификации

Насос ― это приспособление для перемещения жидкостей или газов за счёт создаваемой им разницы давлений на входе и выходе. Цели применения насосов, объёмы перекачивания, разнообразные химический состав и свойства перекачиваемого вещества требуют разновидности в конструкциях и принципах действия насосов. Разнообразие устройств в свою очередь требует создания классификаций. Их много, ведь в каждой их них за основу берутся разные критерии. Насосы классифицируются по:

• - сфере применения;
• - принципу действия;
• - разнице в конструкции;
• - назначению и месту использования.

Так вот, каждая конкретная модель насоса не относится к какой-то одной классификации, наоборот, её можно охарактеризовать в каждой из классификаций.

Разделение насосов по сферам применения

Тут всё просто: насосы бывают бытовыми и промышленными. То есть, часть насосов служит для нас, обывателей, в повседневной жизни, другая же, более значительная, обслуживает все хозяйственные отрасли: промышленность, сельское хозяйство и транспорт.

Бытовые насосы применяют в индивидуальном водоснабжении, в нецентрализованных системах отопления и канализации, для нужд личного транспорта и т.д. Естественно, мощность их намного ниже, нежели у промышленных.

Промышленные насосы применяются в системах подачи воды и охлаждения для промышленных установок, в водоочистных системах, в системах смазки и подачи топлива, а также для повышения давления и промывки узлов и деталей под давлением, для перекачки нефтепродуктов и продуктов питания, для обеспечения котлов водой. В химической отрасли, где нежелательно присутствие человека из-за агрессивности некоторых веществ и т.п. От производительности таких насосов зависит рентабельность заводов и предприятий сферы услуг, потому на мощности (читай, стоимости) этих насосов не экономят.

Классификация насосов по принципу действия

Вот два главных направления в такой классификации: насосы объёмного типа и динамические насосы.

Объёмные насосы работают за счёт изменения объёма камеры и, как следствие, изменяющейся благодаря этому величине давления. Вот это изменившееся давление и понуждает перемещаться жидкости или газы. Все насосы объемного типа способны к самовсасыванию. Это способность насоса всасывать воздух и воду за счёт разряжения в камере после того, как из неё ушла жидкость.

Наиболее известны из насосов объёмного типа является поршневые. Рабочим органом у них служит плунжер или поршень. Перемещаясь в цилиндрической камере, поршень создаёт избыточное давление. Для впуска (выпуска) рабочего вещества из камеры нагнетания служат нагнетательный и всасывающий клапаны. Внешний их вид зависит от объектов применения. Они могут быть вертикальными и горизонтальными, многоцилиндровыми и одноцилиндровыми, одноразовыми и многократного действия. Эти насосы имеют разный объём цилиндра, разную скорость перемещения поршня, следовательно, и разную производительность.

К роторным насосам относятся зубчатые, шестерённые, шиберные, винтовые, лабиринтные и тому подобные насосы. Хотя они довольно разные по устройству, их объединяет общий принцип работы: внутри зафиксированного корпуса перемещают

(продавливают) жидкость либо роторы, либо винты, либо кулачки, либо лопасти, либо другие детали, способные выполнять такие функции. Интересны импеллерные насосы: в эксцентрическом корпусе гибкие лопасти, находящиеся на колесе, сгибаются при его вращении и вытесняют жидкость. Конструкция роторных насосов значительно проще поршневых, отсутствуют даже всасывающий и нагнетательный клапаны, потому применяются эти насосы гораздо чаще поршневых.

Многие вакуумные насосы тоже относятся к роторным, главное, чтобы между деталями роторов, работающими на нагнетание, соблюдалась полная герметичность. Этот тип насосов работает исключительно на самовсасывание.

Перистальтические насосы в работе выглядят несколько экзотично. Они представляют собой многослойный гибкий рукав, изготовленный из эластомера. Вал с расположенными на нём роликами, вращаясь, пережимает роликами рукав, протискивая жидкость дальше по рукаву.

Динамические насосы работают за счёт динамических сил, то есть сил движения. Им недоступно самовсасывание, зато у них уравновешен процесс работы, благодаря чему практически отсутствует вибрация, и подача вещества происходит равномерно. Также они два или более раз преобразуют энергию. К ним относятся центробежные, вихревые и струйные насосы.

Центробежные насосы имеют внутри рабочее колесо, которое, проходя через жидкость, увеличивает кинетическую энергию двигающейся жидкости. Эта энергия благодаря увеличению скорости водотока увеличивает кинетическое, а затем и потенциальное давление воды, заставляя её перемещаться.

Вихревые насосы своей работой похожи на центробежные, но увеличение водотока здесь вызывается завихрениями жидкости. Они создаются благодаря эксцентричности корпуса, из-за чего регулярно изменяются зазоры между кожухом и лопастями. Такие насосы мобильны (из-за малой массы) и компактны, но их недостаток ― КПД менее 50%.

Струйные насосы ― это гидроэлеваторы и эрлифты. Первые перекачивают нужное вещество благодаря кинетической энергии рабочей жидкости, вторые работают в паре с компрессором ― смесь воздуха и перекачиваемого вещества перемещается из-за подъёмной силы воздушных пузырьков.

Классификация насосов по разнице в конструкции

Конструкционные особенности часто видимы даже на глаз: мы же не раз сталкивались с такой ситуацией, когда какой-то механизм нельзя поставить на нужное нам место (не подходят соединения, резьбы, несовместимость по размерам). Помимо этого, даже внутри одного типа насосов конструкции не совпадают. Для примера хватит взгляда на роторные насосы: роторы у них есть у всех, но рабочие детали у всех их разные (у одних кулачки, у других ― винты, у третьих ― лопатки или лопасти). По конструкции насосы могут быть изготовлены и в вертикальном, и в горизонтальном исполнении.

Классификация насосов по назначению

Начнём с наиболее часто используемых водяных насосов. Они бывают поверхностными и погружными. Как следует из самого определения, поверхностные находятся не ниже уровня земли, в скважину к воде опускается шланг или труба, забор воды происходит благодаря всасыванию. Часто такие насосы снабжаются автоматикой, срабатывающей от изменения давления при включении-выключении любого крана в этой водонапорной системе, и тогда они называются уже не насосами, а станциями. В колодцах и скважинах же чаще применяются погружные насосы, находящиеся непосредственно в самой воде. Иногда они снабжаются поплавками, которые отключают насос при отсутствии воды.

Дренажные насосы практически всегда являются погружными. Их цель ― откачивать воду из погребов, подвалов, прудов, систем индивидуальной канализации, бассейнов. Дренажные насосы перекачивают загрязнённую воду, потому в них должно быть как можно меньше трущихся деталей, соприкасающихся с водой.

Циркуляционные насосы наиболее часто применяются в отопительных системах домов для быстрейшей циркуляции теплоносителя (воды или антифриза). Они обычно бесшумны, компактны и встраиваются непосредственно в трубопровод. Правильный выбор такого насоса прост: за час он должен троекратно прогнать через себя теплоноситель.

Фекальные насосы предназначаются для перекачки грязных и сточных вод, в том числе и канализационных, где содержатся во взвешенном состоянии довольно крупные частицы. Они попадают в воду не только после туалетов, но и после септиков, из моечного оборудования и стиральных машин, из канализации спортивных клубов и предприятий общепита, гостиниц. В таких местах с большой вероятностью в сбросовые и канализационные системы попадают разные крупные и волокнистые предметы, способные забить трубопроводы. Потому многие фекальные насосы снабжаются режуще-измельчающим механизмом, которым не по силам только металл и камни, но кто же будет бросать их в канализацию.

Классификация насосов по назначению

Судовые насосы

В зависимости от назначения
Насосным называют агрегат
насосной установкой .
В судовой практике широко используется классификация насосов по их назначению . В соответствии с этим различают насосы:
— судовых систем (осушительные, балластные, санитарные, пожарные и др.);
— систем судовых энергетических установок (топливные, масляные-охлаждающие);
— специального назначения (грузовые танкеров, грунтовые дноуглубительных снарядов и т.д.);
— гидроприводов.

Классификация насосов по принципу действия

Судовые насосы называют в соответствии с судовыми системами, которые они обслуживают. Так, различают насосы трюмных, аварийно-спасательных систем, систем, обеспечивающих санитарно-бытовые нужды экипажа и пассажиров, грузовых систем нефтеналивных судов, специальных судовых систем.
В зависимости от назначения судовой системы к обслуживающим ее насосам предъявляют специфические требования, что обусловливает большое разнообразие конструкций судовых насосов.

Насосным называют агрегат , состоящий из насоса и двигателя, приводящего его в действие. В качестве двигателей используют электродвигатели, турбины и двигатели внутреннего сгорания.
Насосный агрегат с комплектующим оборудованием, смонтированным по определенной схеме, называется насосной установкой .
По принципу действия насосы подразделяют на динамические и объемные.
Динамическим называется насос, в котором жидкость перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входным и выходным патрубками.
динамическим относятся лопастные насосы и насосы трения.
У лопастного насоса рабочим органом является вращающееся колесо с лопастями. Лопасти передают жидкости энергию, направляют поток. В зависимости от направления потока жидкости лопастные насосы делят на центробежные и осевые. В центробежном насосе поток жидкости имеет радиальное направление, в осевом - поток жидкости параллелен оси вращения рабочего колеса. Распространение лопастных насосов обусловлено удобством их компоновки с приводными двигателями, компактностью при больших подачах, достаточно высоким КПД, возможностью достижения высоких давлений.
В струйных насосах (насосах трения ) поток перекачиваемой жидкости перемещается благодаря кинетической энергии струи рабочей жидкости или пара, выходящей из сопла. Различают две разновидности струйных насосов - эжекторы и инжекторы. Эжекторы используют для удаления (откачивания), а инжекторы - для подачи жидкости. Струйные насосы удобны тем, что позволяют обходиться без двигателя и подвижных частей.
В объемном насосе жидкость перемещается благодаря периодическому изменению объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным патрубками насоса. Насос действует по принципу вытеснения жидкости рабочими органами - поршнями, пластинами, зубьями, движущимися в рабочих полостях - цилиндрах, корпусах специальных форм.
объемным насосам относятся возвратно-поступательные и роторные.
Возвратно —поступательный насос отличается прямолинейным возвратно-поступательным движением поршней. Использование возвратно-поступательных насосов объясняется их положительными свойствами: способностью всасывания без заполнений жидкостью, возможностью регулирования подачи независимо от напора, простотой обслуживания, достаточно высоким КПД, пожаробезопасностью при паровом приводе, возможностью достижения высоких давлений, способностью перекачивания разнообразных жидкостей, простотой конструкции. Недостатками насосов являются большие размеры и масса, неравномерность подачи и колебание давления, ограниченность частоты вращения вала из-за трудности создания быстродействующих клапанов, трудности регулирования подачи и невозможность реверса потока перекачиваемой жидкости.
Основными деталями роторного насоса являются статор, ротор, связанный с валом насоса, и вытеснители. Отличительными признаками роторного насоса являются обратимость (т. е. способность насоса работать в качестве гидродвигателей), высокая частота вращения вала, способность работать только на смазывающих жидкостях. Первые два свойства являются преимуществами насосов, а третье ограничивает их область применения. Роторные насосы могут работать и на жидкостях с большой вязкостью.
По характеру движения вытеснителей роторные насосы разделяют на роторно —вращательные и роторно —поступательные .
первом рабочие органы совершают лишь вращательное движение,"а во втором - одновременно с вращательным еще и возвратно-поступательное движение относительно ротора.
К роторно-вращательным относятся зубчатые и винтовые насосы, к роторно-поступательным -шиберные и роторно —поршневые насосы. В шиберном (пластинчатом ) насосе рабочие камеры ограничиваются двумя соседними пластинами и поверхностями ротора и статора, а в ротор но-поршневом они образованы внутри ритора и замыкаются поршнями. Роторно-поршневые насосы по расположению рабочих камер делят на радиально-поршневые и аксиально-поршневые.
Роторные насосы часто используют благодаря малым массе и объему, высокому КПД, возможности регулирования и реверса подачи, высокой частоте вращения вала.
К недостаткам зубчатых (шестеренных ) насосов относятся ограниченность частоты вращения и значительная неравномерность подачи. Винтовые насосы лишены этих недостатков и обладают высокой равномерностью подачи, большой частотой вращения, бесшумностью работы, высоким КПД.
К общим свойствам объемных насосов , обусловленным принципом действия и отличающим их от лопастных насосов, относятся цикличность работы и связанная с ней порционность и неравномерность подачи, герметичность (т. е. постоянное отделение всасывающего патрубка от нагнетательного), самовсасывание (т. е. способность насоса удалять воздух из всасывающего трубопровода), независимость давления от скорости движения рабочего органа и скорости жидкости, малая зависимость подачи от давления.

studopedia.ru

Область использования

Бытовые - предназначены для:

• создания давления в автономных системах отопления частных жилых домов;
• подачи воды при отсутствии централизованных источников снабжения;
• перекачивания стоков в системах канализации при невозможности обеспечить нужные уклоны в трубопроводах и т.д.

Производительность бытовых насосов значительно более низкая по сравнению с промышленными.

Промышленные - используются:

• для снабжения водой, необходимой при работе промышленных установок;
• в водоочистных сооружениях и системах охлаждения;
• в системах снабжения топливом и смазочными материалами;
• для промывки узлов механизмов и оборудования;
• для транспортировки нефтепродуктов;
• в системах водоснабжения котельных установок;
• в химической промышленности для перекачивания агрессивных жидкостей и т.п.

Мощность промышленных типов имеет большое значение для обеспечения рентабельности предприятий, в том числе работающих в сфере услуг, поэтому подбирая насосы, не экономят на их производительности и стоимости.

Принцип действия

По этому критерию оборудование можно разделить на насосы объемного принципа действия и динамические.

Принцип работы объемных насосов заключается в изменении различными способами объема внутренней камеры, что создает давление, побуждающее к движению перекачиваемые жидкости. Главная их особенность - самовсасывание новых объемов перекачиваемого вещества за счет создания разрежения в камере после удаления из нее ранее поступившего. К ним относятся следующие виды:

Функционирование динамических насосов осуществляется за счет сил движения при отсутствии самовсасывания и характеризуется уравновешенностью работы, равномерностью подачи перекачиваемой жидкости и исключением вибрации. К ним относятся:

Конструктивные особенности

По конструктивным особенностям насосы можно отличить невооруженным глазом, особенно в случаях, когда не получается его установить на запланированное место из-за несовместимости соединений и неподходящих размеров.

Кроме того, даже у одной разновидности насосов могут быть отличия во внутреннем устройстве. Например, все роторные насосы оснащены роторами, но рабочие элементы - кулачки, лопатки, винты и т.д. - у них могут отличаться.

Еще одно явное отличие разных видов насосов по конструкции - горизонтальное или вертикальное исполнение.

Назначение и место установки

Широко используемые насосы, служащие для подачи воды из скважин, резервуаров и колодцев, подразделяются на поверхностные и погружные.

Поверхностные насосы

Подача воды осуществляется за счет всасывания через гибкий шланг или трубу, которые опускают в скважину. Они могут оборудоваться системой автоматики, обеспечивающей поступление воды по сигналу датчика, срабатывающего при включении кранов в системе. Такая система называется насосной станцией.

Погружные насосы

Колодезные опускают непосредственно в саму воду. Они оборудованы поплавками, прекращающими работу насоса при отсутствии воды.

Назначение дренажных насосов - откачка воды из затопленных подземных помещений, дренажных систем, водоемов, бассейнов, систем автономной канализации. Откачиваемая вода чаще всего бывает загрязненной, поэтому конструкция оборудования рассчитана на минимальный контакт с водой трущихся деталей.

Насосы циркуляционные используются в автономных системах отопления для создания давления и ускорения циркуляции теплоносителя. Они отличаются небольшими размерами, бесшумностью работы, легкой встраиваемостью непосредственно в трубопроводы системы отопления. При их подборе следует пользоваться простым правилом: оборудование должно в течение часа пропустить через себя 3-кратный объем теплоносителя.

Назначение фекальных насосов - перекачивание загрязненных и сточных вод, включая хозяйственно-бытовые канализационные стоки, содержащие большое количество крупных примесей. Такие сточные воды удаляются из систем канализации жилых домов, моечных ресторанов и кафе, прачечных и банных заведений, гостиниц и т.д. Обычно хозяйственно-бытовые стоки содержат крупные частицы, которые могут забивать трубы канализационных систем, для предотвращения этого в конструкции предусматривается механизм, измельчающий крупные частицы до нужной фракции.

kachayvodu.ru

История изобретения

Первые виды насосов появились еще в 1-м веке до н. э. Они помогали в тушении пожаров. Однако вплоть до 18-го в. подобные устройства использовались крайне редко.

Все изменилось после изобретения паровой машины и увеличения потребности в воде. Различные виды насосов стали вытеснять водоподъемные устройства и нашли широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Со временем требования к гидравлическим механизмам становились все более разнообразными. С развитием технической мысли наметились и основные виды насосов. В их число входили поршневые, вращательные, а также машины, не имеющие движущихся рабочих органов.

Достижения науки и техники привели к тому, что на сегодняшний день существует множество различных видов насосов. Что они представляют собой, каково их основное предназначение, рассмотрим в данной статье.

Бытовые и промышленные гидравлические машины

Существующие на сегодняшний день виды насосов имеют различную классификацию. Одна из них касается сферы применения подобных устройств и выделяет из них бытовые и промышленные. Первые из этих машин применяются для канализации, отопления и водоснабжения в жилых и производственных помещениях.

Промышленные насосы предназначаются для использования в различных системах и установках. Их применяют для подачи воды, перекачки нефтепродуктов и агрессивных веществ, а также для осуществления многих других специфических действий.

Насосы объемного действия

Еще одна классификация гидравлических машин учитывает их конструктивные особенности и принцип действия. Какие виды насосов в этом случае являются основными? Это объемные и динамические гидравлические машины.

В первых из них рабочим органом служит камера. Под действием возникающих сил давления она изменяется в объеме, что и приводит к принудительному перемещению вещества.

Все объемные насосы (виды, типы мы рассматриваем) предназначены для подачи вязких жидкостей. Принцип действия подобных устройств основан на преобразовании энергии. Она передается от двигателя к перекачиваемой жидкости.

Объемные насосы являются высоконапорными. В процессе их работы возникает значительная вибрация, для гашения которой устройство ставится на массивный фундамент. Однако преимущество данных насосов кроется не только в их большой мощности. Подобные устройства способны осуществлять сухое всасывание.

Типы объемных насосов

Существуют различные устройства, в которых рабочий орган представляет собой камеры. Среди них такие агрегаты:

1. Роторные . Это насосы, имеющие фиксированный корпус, в котором заключены лопатки, лопасти и другие похожие детали. Перемещению жидкости в данном случае способствует движение роторов.
2. Шестеренные . Это наиболее простой тип насосов, имеющих принудительное смещение. Данные устройства перемещают жидкость в процессе изменения объемов полостей шестерен, сцепленных между собой.
3. Импеллерные . Если посмотреть на такой насос в разобранном виде, то можно увидеть рабочее колесо, лопасти которого выполнены из эластичного материала. Оно находится внутри эксцентрического корпуса. Что происходит при работе подобного устройства? Лопасти сгибаются и, вращаясь, вытесняют жидкость.
4. Кулачковые . В этих насосах происходит вращение двух независимых роторов, что и способствует перемещению жидкости по рабочей камере. Кулачковые механизмы находят широкое применение при изготовлении молочных продуктов, напитков, джемов и т. д. И все это благодаря их возможности перекачивания жидкости, имеющей большие включения. Также подобный тип насосов находит применение в фармакологической промышленности.
5. Перистальтические . В этих насосах основной рабочей деталью служит многослойный гибкий рукав, изготовленный из эластомера. При включении двигателя в таком устройстве начинает вращаться вал с роликами. Они пережимают рукав, способствуя перемещению жидкости, находящейся внутри него.
6. Винтовые . В корпус этих насосов вставлен выполненный из эластомера статор. В нем находится металлический ротор, имеющий винтообразную форму. Каким образом в данном случае будет происходить перекачка жидкости? После включения мотора начинает вращаться ротор, изменяя объем внутренних полостей. При этом и происходит перемещение жидкости.

Динамические насосы

Для этих устройств характерно двойное преобразование энергии. Вначале она передается жидкости в кинетической форме. При этом перемещающийся внутри насоса поток увеличивает свою скорость. Далее происходит частичное преобразование энергии жидкости в статическую форму. При этом скорость потока уменьшается при возрастающем давлении. Подобные устройства, в отличие от объемных, не способны производить сухое всасывание.

Центробежные гидравлические машины

Рассмотрим виды насосов динамического типа. Самыми распространенными из них являются центробежные устройства. Эти насосы используются для подачи горячей или холодной воды, а также для перекачки агрессивных и вязких жидкостей, сточных вод и смесей воды со шлаками, с грунтом, торфом и т. д.

Как же происходит работа центробежного насоса? Находясь между лопастями вращающегося рабочего колеса, частицы жидкости получают от него кинетическую энергию. При этом возникает центробежная сила. Она перемещает жидкость далее в корпус мотора. Такая работа происходит непрерывно благодаря давлению, обеспечивающему постоянную подачу в насос новых частиц жидкости.

По своему назначению центробежные насосы классифицируются на:

• используемые в работе эксплуатационного оборудования ТЭС;
• различного технического назначения.

Какие бывают виды центробежных насосов, относящихся к первой группе? Устройства, используемые для циркуляции воды, подразделяют на циркуляционные и рециркуляционные. Насосы, устанавливаемые для теплопередачи, делятся на бойлерные и сетевые. При приготовлении питьевой воды используются конденсатные центробежные насосы, а в системе подпитки серводвигателей паровых турбин - нагнетательные.

Какие устройства применяют для различных технических целей? Это такие виды центробежных насосов как хозяйственные, пожарные, дренажные и т. д.

В последнее время появились новые разработки подобных устройств. Среди них особой популярностью пользуются песковые центробежные насосы. Они применяются для перекачки гидросмесей. Именно поэтому подобные насосы устанавливают в тех местах, где в воде имеется песок, а также всевозможные твердые вещества промышленного происхождения.

Вихревые гидравлические устройства

Эти динамические насосы аналогичны по своим характеристикам центробежным, но, в отличие от них, имеют меньшую массу и габариты. Из недостатков вихревых насосов можно выделить низкий КПД, который в рабочем режиме не превышает пятнадцати процентов. Кроме того, подобные механизмы не способны перекачивать жидкость, содержащую абразивные частицы, так как это приводит к быстрому изнашиванию внутренних деталей.

Струйные гидравлические устройства

Эти насосы, в отличие от множества других подобных машин, не способны создать на выходе избыточного давления. Их принцип работы сводится к превращению потенциальной энергии жидкости в кинетическую. При этом в струйных насосах нет никаких движущихся деталей. Основной рабочий механизм в устройствах подобного типа - струя жидкости или газа.

Такие насосы могут быть водоструйными (например, гидроэлеваторы). В них рабочая жидкость передает свою кинетическую энергию перекачиваемому веществу. Среди струйных насосов есть и эрлифты. В них компрессором подается сжатый воздух. Далее водовоздушная смесь приводится в движение подъемной силой пузырьков воздуха.

Водные насосы

Эти устройства имеют множество видов. Но в основном специалисты классифицируют их по назначению. Так, существуют следующие виды насосов для воды:

• циркуляционные , используемые для принудительного движения жидкости в системах кондиционирования, горячего водоснабжения и отопления;
• водоподъемные , необходимые для извлечения жидкости из колодцев и скважин, которые бывают погружными и поверхностными;
• дренажные , применяемые для откачивания воды из колодцев, канализации и подвалов.

Виды насосов для воды поверхностного типа специалисты подразделяют на используемые для:

• повышения давления;
• холодного водоснабжения;
• систем пожаротушения.

Выбирая насосы, виды, характеристики и другие параметры устройств необходимо учесть в зависимости от их предназначения. Так, иногда машине придется работать в автономных условиях. А в некоторых случаях будет обеспечен ее доступ к электрической сети.

Именно поэтому существуют такие виды водяных насосов, которые работают на двигателях внутреннего сгорания. Их называют мотопомпами. При этом они подразделяются на бензиновые и дизельные. Есть и электрические насосы. Их работа полностью зависит от напряжения в сети.

Однако основная классификация насосов касается определения того места, которое они занимают относительно источника подачи. По этому параметру их и подразделяют на поверхностные и погружные. Рассмотрим эти типы устройств подробнее.

Поверхностные насосы

Эти устройства получили широкое распространение в коттеджах, на дачах и в загородных домах. Их используют для повышения давления в сети водопровода, а также для полива и орошения земельного участка. С их помощью поднимают воду из колодцев, скважин и открытых водоемов, располагаемых на расстоянии до восьми метров от оси насоса.

Существует множество видов подобных устройств. Например, по способу перекачивания воды и внутреннему устройству они классифицируются на вихревые и бочковые, дренажные и циркуляционные, а также консольные (центробежные). Наиболее популярны у дачников последние два типа. Эти агрегаты просты в эксплуатации, компактны и экономичны, а при присоединении их к специальной системе автоматики получаются полноценные станции.

Поверхностные насосы состоят из следующих основных компонентов:

1. Шланг . Это своеобразный водоносный путь от места, где происходит непосредственный забор жидкости до самого насоса и далее до точек пересечения с водопроводной системой или до водоразбора.
2. Эжектор . Это специальное устройство, призванное улучшить циркуляцию и давление в насосе за счет увеличения глубины всасывания.
3. Корпус . Его чаще всего выполняют из композиционных материалов, чугуна, алюминия или нержавеющей стали. При работе агрегата в течение круглого года, в зимнее время корпус требует защиты от холода.
4. Двигатель . Он может быть внутреннего сгорания или электрическим. Все зависит от типа насоса.

Циркуляционные насосы

Эту разновидность поверхностных агрегатов отличает сложное устройство. Их, как правило, используют в автономных отопительных системах с целью принудительного перемещения воды в замкнутом контуре и поддержания в нем постоянной температуры.

По своей конструкции они имеют корпус со встроенным в него стальным или керамическим ротором, а также вал с лопастями.

На сегодняшний день существуют следующие виды циркуляционных насосов:

• с «мокрым» ротором;
• с «сухим» ротором.

Первые из них практически бесшумны, экономичны, дешевы и просты в эксплуатации. Их рабочий элемент сконструирован таким образом, что находится в воде, которая смазывает все детали и одновременно охлаждает двигатель. Но у подобных агрегатов имеется существенный недостаток. Дело в том, что при прекращении циркуляции жидкости двигатель может перегреться. Кроме того, КПД у таких агрегатов находится на крайне низком уровне.

Все виды тепловых насосов циркуляционного типа с «сухим» ротором имеют встроенный вентилятор. Их двигатель конструктивно изолирован от поступающей жидкости. При этом смазка всех движущихся деталей производится при помощи масла.

В свою очередь, подобные насосы подразделяют на:

• консольные, в которых двигатель располагается отдельно от корпуса;
• моноблочные, где корпус и двигатель также разделены, но находятся при этом в одном блоке;
• inline-насосы, отличающиеся от двух предыдущих своей повышенной герметичностью.

Погружные насосы

Подобные агрегаты незаменимы в тех случаях, когда пласты воды залегают на глубине, превышающей отметку 8 м. Погружные насосы опускают в скважину вместе с напорной трубой. Далее под давлением, созданным гидравлическим устройством, вода поступает в дом.

Все виды погружных насосов высокопроизводительны, кроме того, обладают эффективным и качественным охлаждением. По своему внутреннему устройству погружные насосы классифицируются на:

• центробежные, в которых вода вращается вместе с лопастями рабочего колеса и подается наружу под высоким давлением;
• вибрационные, в которых жидкость всасывается за счет вибрационного и электромагнитного механизма.

Состоят такие насосы из корпуса, двигателя и выключателя. В дренажных и канализационных насосах дополнительно устанавливается измельчитель или режущий механизм, предназначенный для недопущения нахождения в жидкости твердых веществ, размер которых превышает 5 см.

Гидротехнические средства пожаротушения

К насосам, используемым для локализации очагов возгорания, предъявляются особые требования. От их конструктивного совершенства и технических параметров во многом зависит успех борьбы с огнем.

Какие существуют виды пожарных насосов? Все зависит от условий тушения. Так, на пожарных автомобилях устанавливают агрегаты центробежного типа. Они подают огнетушащие средства без всяких пульсаций, не повышают давление при заломке или засоренности пожарного рукава, просты и надежны в эксплуатации.

Важно также и то, что центробежные насосы, установленные на пожарных автомобилях, не нуждаются в сложном приводе от двигателя и обладают сравнительно низкой массой и габаритами. Однако такие агрегаты имеют и ряд недостатков. Они не способны самостоятельно засасывать жидкость и готовы к работе только после того как будет наполнена водой всасывающая линия.

Какие еще существуют виды пожарных насосов? Это вспомогательные агрегаты. Их также устанавливают на пожарных автомобилях. Вспомогательные насосы позволяют заполнить корпус центробежного механизма и полость всасывающего рукава водой. Именно поэтому их работа является кратковременной. После запуска центробежного насоса они отключаются. В качестве вспомогательных устройств используются агрегаты ротационного типа и др.

Масляные насосы

Данные устройства предназначены для снижения сил трения, возникающих между движущимися частями двигателя. Все виды масляных насосов делят на два типа. Первый из них регулируемый. В таких насосах поддерживается постоянное давление путем изменения производительности. Второй тип масляных насосов - нерегулируемые. Они также поддерживают постоянное давление, но только с помощью редукционного клапана. Большинство современных двигателей оснащают насосами нерегулируемого типа.

Агрегаты для перекачивания масла классифицируются и по своей конструкции. Они бывают:

• шестеренными, с размещенными в корпусе ведущей и ведомой шестерней;
• роторными.

В первом из этих двух видов устройств масло попадает в корпус, где захватывается шестернями. Далее через нагнетательный клапан оно перемещается в систему.

Производительность такого насоса находится в прямой зависимости от той частоты, с которой вращается коленвал. После того как давление нагнетаемого в агрегат масла превысит определенный предел, в работу вступает редукционный клапан. Он пропускает определенную порцию масла на всасывающую лопасть или на картер двигателя.

Что касается роторных насосов, то они могут быть как с нерегулируемым, так и с регулируемым управлением. Первый тип подобных агрегатов имеет ведущий и ведомый роторы, которые помещены в его корпус. Эти детали служат для захватывания масла, поступающего в систему. Далее, как и в шестеренном насосе, для перемещения вещества открывается редукционный клапан.

Роторные насосы, имеющие регулируемое управление, обеспечивают постоянное рабочее давление, которое не зависит от частоты вращения их коленвала. Для осуществления этой функции в них предусматриваются регулировочная пружина и подвижный статор. Постоянное рабочее давление создается путем изменения объема той полости, которая находится между ведущим и ведомым роторами.

Топливные насосы

Эти агрегаты являются основными элементами, без которых невозможна работа любого двигателя внутреннего сгорания. Их основное предназначение заключается в доставке бензина или дизеля от бака до камеры сгорания.

Один или два топливных насоса - это обязательное оснащение каждого автомобиля. Данные агрегаты выполняют работу, принцип которой во многом зависит от особенностей их конструкции. Какие существуют виды топливных насосов? Основных из них два. Это:

1. Механический бензонасос . Данное устройство является частью карбюраторного двигателя. По своей конструкции он является классическим поршневым насосом. Основные детали такого агрегата — корпус, разделенный на две части диафрагмой, а также два клапана для подачи и приема топлива.
2. Электронасос . Такой тип агрегата находит свое применение в бензиновых двигателях, имеющих раздельный впрыск. Электронасосы устанавливают либо непосредственно в баке, либо в каком-либо месте топливопровода. Наибольшее распространение получили погружные топливные агрегаты. Их размещают на дне бака. В свою очередь, по типу нагнетания масла электрические насосы подразделяют на центробежные, шестеренные и роторные.

Видов насосов немало, и все подобные устройства получили широкое распространение в той или иной сфере.

fb.ru

Классификация в зависимости от цели использования

Выбор типа насосного оборудования в зависимости от цели использования можно сделать на основании следующей классификации:

1. Все погружные насосы можно разделить на три группы:
   • агрегаты скважинного типа подходят для установки в скважинах;
   • дренажное оборудование делится, в свою очередь, на два типа: насосы, которые работают с чистой водой, и приборы, которые могут использоваться для перекачки грязной воды;
   • колодезные агрегаты устанавливаются в шахтных колодцах.

1. Все поверхностные насосы можно разделить на следующие типы:
   • фонтанные;
   • канализационные установки, которые делятся на агрегаты наружного и внутреннего использования;
   • насосные станции.

Стоит знать: агрегатов для перекачки воды насчитывается около 3 тысяч видов. Их принцип устройства, область применения и особенности питания могут существенно отличаться. Чтобы правильно сделать выбор, необходимо учитывать назначение прибора и условия эксплуатации.

Классификация

При выборе насосного оборудования очень важно учитывать тип питания, поскольку в некоторых условиях может потребоваться независимая от электросети работа агрегата. Такая работа свойственна только агрегатам, укомплектованным двигателем внутреннего сгорания.

Так, по типу энергопитания все насосы можно разделить на такие виды:

1. Электрические приборы для работы мотора используют переменный ток. Это делает их зависимыми от электросети. Однако это позволяет не заботиться о пополнении запасов топлива. Выбор такого насоса стоит делать в том случае, если в месте его использования есть работающая электросеть. Важно учитывать напряжение в сети, а так же то, на какое количество фаз рассчитан прибор.
2. Жидкотопливные насосы, называемые мотопомпа, работают на ДВС. Они делятся на такие разновидности:
   • Бензиновые. Эти агрегаты используют бензиново-масляную смесь, приготовленную в определённой пропорции. Они более тихие в работе и менее дорогостоящие, чем дизельные агрегаты.
   • Дизельные насосы работают на солярке. Эти приборы отличаются высокой экономичностью и повышенным шумом при работе.

Главным преимуществом мотопомп является их мобильность и простота использования. Они подходят для мест, где есть перебои с подачей электропитания или полностью отсутствуют электрические сети.

Также есть классификация водяных насосов в зависимости от чистоты перекачиваемой жидкости. По этому критерию насосные агрегаты делятся на следующие типы:

• для чистой воды с содержанием твёрдых примесей, не превышающим 150 г/м³. Сюда относятся скважинные, колодезные и все модификации поверхностных насосов;
• для воды средней степени загрязнения, в которой содержание примесей не превышает 200 г/м³. К этой категории относятся дренажные насосы, самовсасывающие и циркуляционные агрегаты, некоторые виды насосных станций и фонтанные насосы;
• для сильно загрязнённой воды с концентрацией твёрдых примесей больше 200 г на кубометр. В эту категорию входят некоторые типы дренажных насосов, а также поверхностные канализационные устройства.

Внимание: неправильный выбор насоса по критерию чистоты перекачиваемой жидкости может привести к быстрому износу механических деталей и выходу из строя. Самостоятельно оценить степень чистоты воды можно только по количеству осадка и плавающим твёрдым частицам.

По месту расположения относительно водного зеркала все насосные агрегаты делятся на следующие типы:

• Поверхностные насосы устанавливаются на некотором расстоянии от источника и сообщаются с ним посредством трубопровода или шланга. Мощность агрегата зависит от расстояния, на котором оно находится от источника. Чем оно больше, тем выше должна быть мощность.
• Погружные агрегаты монтируются в гидротехническом сооружении. При этом корпус прибора должен быть полностью либо частично погружён в воду.

Агрегаты поверхностного типа

Насосы поверхностного типа чаще всего используются в быту для дач, загородных домов и коттеджей. Они подходят для оросительной системы, полива огорода и подъёма давления в системе водоснабжения.

Такие насосы для воды отличаются небольшими размерами, простотой эксплуатации и высокой экономичностью. Если их укомплектовать дополнительной автоматикой, то приборы будут работать, как автономные насосные станции. А при комплектации выносным эжектором агрегат сможет поднимать воду со значительной глубины.

По способу транспортировки воды и устройству такие приборы делятся на следующие типы:

1. Вихревые – это агрегаты с особой формой лопастей рабочего колеса, способствующей характерному вращению воды в пространстве между лопастями. Благодаря концентрации завихрений в один канал удаётся добиться мощного вращательного движения потока. В итоге напор такого агрегат в 5 раз выше, чем у его центробежного собрата. Это компактные приборы с приемлемой ценой. Однако они могут работать только с чистой водной средой.
2. Центробежные насосы имеют лопасти, которые разбрасывают воду по стенкам рабочей камеры. Это более массивные агрегаты с бесшумной работой.

Самовсасывающие приборы

Такие типы насосов очень ценятся за их простоту, неприхотливость в обслуживании и удобство эксплуатации. В зависимости от наличия эжекторного устройства агрегаты бывают:

• безэжекторные. В них жидкость втягивается за счёт особой гидравлической конструкции насосного оборудования;
• эжекторные. В этом приборе поднятие воды осуществляется за счёт нагнетания вакуума в эжекторе.

Такое оборудование можно использовать для:

• полива огорода и сада;
• обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения загородного дома;
• для подъёма жидкости из чистых или слабо загрязнённых поверхностных водоёмов, колодцев или скважин.

Главный недостаток безэжекторных агрегатов – небольшая высота подъёма, не превышающая 9 м. Однако агрегаты с эжектором легко справятся с этой проблемой. Самовсасывающие насосы сложно эксплуатировать в холодное время года, поскольку все водоподающие механизмы находятся на поверхности и нуждаются в защите от замерзания.

Насосы фонтанного типа

Фонтанный тип насосного оборудования нашёл широкое применение в ландшафтном дизайне. С помощью таких агрегатов обустраивают мини пруды, декоративные водоёмы, ручьи, фонтаны и каскадные водопады. Отдельные модели такого оборудования дополнены функцией фильтрации жидкости, поэтому могут работать с морской водой.

Благодаря использованию специальных насадок можно формировать красивые фонтанные струи. Помимо этого такое насосное оборудование может использоваться для орошения отдельных близкорасположенных территорий.

Фонтанные насосы делятся на два вида:

• приборы, устанавливаемые на дно водоёма (на поверхности видна только насадка);
• агрегаты, монтируемые вне источника воды.

Кроме этого есть сверхмощные агрегаты для создания масштабных водных композиций и обслуживания объектов значительного размера, а также оборудование небольшой мощности для маленьких водоёмов и фонтанных ансамблей.

Насосная станция

Главное преимущество этого прибора – работа в условиях перебоев электроснабжения. Помимо этого оборудование отличается небольшим износом мотора, простотой и доступностью эксплуатации, возможностью обслуживания нескольких точек потребителей.

Агрегат состоит из следующих частей:

• насоса;
• гидроаккумулятора;
• обратного клапана;
• датчиков управления.

Принцип действия оборудования основан на строении гидробака, внутри которого есть резиновая груша, куда закачивается вода из источника. Эта груша помещена в стальной корпус, в который закачан воздух, создающий определённое давление в системе. Реле давления реагирует на изменение давления воздуха, которое зависит от степени наполнения груши водой. В итоге реле запускает или останавливает насосное оборудование для закачки воды в бак.

Важно: чтобы продлить срок службы насоса, обязательно используйте фильтрующее приспособление на всасывающем патрубке.

Агрегаты погружного типа

Эти приборы устанавливаются в месте забора воды. При этом в водную среду погружается либо весь агрегат с мотором, либо электродвигатель располагается над поверхностью воды. Такое насосное оборудование может перекачивать жидкость со значительной глубины. Оно отличается большой производительностью и эффективным охлаждением двигателя.

В зависимости от внутреннего строения прибор делится на такие виды:

• вибрационные насосы – это приборы, которые всасывают жидкость за счёт электромагнитного поля и вибрационного механизма. Такая работа прибора диктует особые правила его установки – на определённом расстоянии от дна водозабора, поскольку агрегат способен поднимать со дна ил, песок и другой осадок;
• центробежные агрегаты работают за счёт кручения лопастей. Когда на них попадает вода, она отбрасывается на стенки рабочей камеры и под давлением транспортируется наружу.

Скважинные насосы

Данные агрегаты подходят для поднятия воды со дна скважин. Эти приборы имеют вытянутую цилиндрическую конфигурацию и небольшие размеры, позволяющие опускать их в обсадную колонну. Такое оборудование может работать на значительной глубине в артезианских скважинах. Мощность прибора довольно внушительная. Для перекачки подходит только слабозагрязнённая или чистая водная среда.

Совет: при выборе диаметра насоса следите, чтобы его размер был на 1-1,5 см меньше сечения обсадной трубы, поскольку для свободного извлечения прибора используется трос, закреплённый на петле корпуса.

Дренажное оборудование

Это оборудование подходит для перекачивания загрязнённой воды из водоёмов, подтопленных подвалов, котлованов, траншей и т.п. Однако есть и модификации, которые рассчитаны на работу в слабозагрязнённой среде.

Дренажный насос легко справляется с водой, в которой содержится большое количество песка, травы, глины, ила или другого мелкого мусора. А некоторые модели укомплектованы измельчительными ножами, наподобие фекальных насосов. Перекачиваемую воду можно использовать для орошения, полива огорода и технических нужд.

Колодезные агрегаты

Такие насосы подходят для перекачивания воды из шахтных колодцев. Водная среда может содержать небольшое количество мелких примесей в виде песка, глины и ила. Главное их отличие от агрегатов скважинного типа состоит в глубине погружения, она сравнительно небольшая. Подобное оборудование подходит для перекачки чистой воды для нужд питьевого водоснабжения.

Мощность, максимальный напор и производительность такого оборудования довольно внушительные, но и габариты прибора не отличаются компактными размерами. Агрегаты колодезного типа могут похвастаться бесшумной работой и малой вибрацией.

Насосы циркуляционного типа

Эти агрегаты монтируются в системах водоснабжения и отопления и способствуют циркуляции жидкости в них. Обычно эти приборы имеют чугунный, бронзовый или стальной корпус. Циркуляция воды происходит за счёт вращения крыльчатки на роторе.

В зависимости от способа охлаждения ротора агрегаты циркуляционного типа делятся на такие подвиды:

• Приборы с мокрым ротором монтируются в перекачиваемой жидкости. Охлаждение мотора происходит за счёт транспортируемой водной среды. Это неприхотливые, бесшумные приборы с плавной регулировкой скорости работы и приемлемой ценой.
• Насосы с сухим ротором. Для смазки и охлаждения в таком приборе используется специальное масло. При этом во время работы мотор не контактирует с водой. Эти приборы подходят для транспортировки больших объёмов воды, поскольку имеют более высокий КПД (до 80%). Однако агрегат требует регулярного техобслуживания, которое состоит в замене масла для смазки и охлаждения.

Подобные насосы обеспечивают движение теплоносителя в трубопроводе и подходят для систем отопления и ГВС. Их можно использовать как в небольших дачных домиках, так и в крупных загородных домах. Выбор агрегата делают, исходя из протяжённости трубопровода и объёмов отапливаемого помещения.

Канализационные насосные устройства

Такое оборудование используется для отвода сточных вод. В зависимости от места установки насосы могут быть двух видов:

1. Погружные дренажные агрегаты канализационного типа монтируются в месте сбора сточных вод, а именно в септике, отстойнике, сточной канаве, выгребной яме и т.п. Подача стоков в эти накопители осуществляется самотёком за счёт наклона труб. Обычно такое оборудование используется на дачных участках.
2. Принудительные канализационные насосы наружного типа – это комбинация насосного оборудования и накопительной ёмкости. Это устройство устанавливается в многоэтажных домах, офисных зданиях, производственных помещениях, где нет возможности осуществлять удаление сточных вод самотёком. Они монтируются в подходящей нижней точке системы и осуществляют сбор стоков в специальный бак, откуда под действием насоса они поставляются к месту самостоятельного стока в канализационную систему.

Как правило, многие канализационные фекальные насосы укомплектовываются специальными измельчительными ножами. Это позволяет им транспортировать стоки с высокой степенью загрязнения. За счёт ножей осуществляется измельчение крупных составляющих стоков, что препятствует засорению насосного оборудования.

Насосы – это машины, в которых производится преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости, в результате чего происходит ее перемещение.

В пищевых производствах насосы являются одними из самых распространенных видов оборудования, надежная работа которых обеспечивает непрерывность технологического процесса. Насосы используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (молочных продуктов, пасты, сыворотки, спирта и.т.п.) при различных температурах.

От параметров перекачиваемой жидкости во многом зависит тип и надежность работы насоса.

По принципу действия все насосы (рис. 2.23) делят на две большие группы – объемные, динамические, а также эрлифты и монтежю, в которых для перемещения жидкости используется энергия сжатого воздуха.

Объемные насосы. Для транспортировки жидкостей при высоких давлениях применяют объемные насосы. На рис. 2.24 показаны схемы объемных насосов. К объемным насосам с возвратно-поступательным движением рабочего органа относятся поршневые, плунжерные, диафрагменные. С вращательным движением рабочего органа - ротационные, одно-, двух- и трехвинтовые, шестеренчатые.

Принцип действия объемных насосов состоит в вытеснении некоторого количества жидкости из рабочего объема машины. Энергия жидкости в них повышается в результате увеличения давления. В объемных насосах подача (производительность) не зависит от напора. Подача пропорциональна скорости перемещения рабочего органа или числу циклов в единицу времени. Объемные насосы являются самовсасывающими в отличие от динамических насосов. Их используют для перекачивания высоковязких жидкостей, жидкостей с большим содержанием газов и плохо текучих продуктов.

Динамические насосы. В насосах этого типа энергия жидкости увеличивается благодаря взаимодействию лопаток рабочего колеса и перемещающегося потока. Под действием вращающихся лопаток жидкость приводится во вращательное и поступательное движение. При этом ее давление и скорость возрастают по мере движения в рабочем колесе.

В динамическом насосе увеличивается доля кинетической энергии в связи с увеличением скорости потока на выходе из рабочего колеса.

К динамическим насосам относятся вихревые, центробежные, диагональные, осевые насосы. Именно в таком порядке возрастают подачи насосов и уменьшаются создаваемые напоры.

Рис. 2.23. Классификация насосов

Рис. 2.24. Схемы конструкций объемных насосов:

а) плунжерный; б) диафрагменный; в) ротационный; г) шестеренчатый;

д) винтовой

Центробежные насосы . Принципиальная схема центробежного насоса приведена на рис. 2.25.

Центробежный насос (или ступень многоступенчатого насоса) состоит из подвода 1, рабочего колеса 2, ротора 3, отвода 4. Жидкость подается во входной патрубок насоса и затем в рабочее колесо, откуда под действием вращающихся лопаток нагнетается в отвод. Давление жидкости на выходе из отвода при этом становится больше, чем на входе за счет торможения потока и преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию давления.

Рис. 2.25. Схема конструкции центробежного насоса

К достоинствам центробежных насосов можно отнести отсутствие пульсаций потока жидкости и высокую приспособляемость к различным условиям работы, благодаря применению соответствующих типов колес.

Недостатками центробежных насосов являются: ограниченный диапазон подач и напоров; низкий КПД при отклонении от номинальных режимов работы; снижение КПД с ростом вязкости перекачиваемой жидкости; зависимость подачи от противодавления и сопротивления системы; невозможность обеспечения работы с самовсасыванием жидкости в пусковой период без специальных устройств.

Вихревые насосы. Отличительная особенность этого типа насосов – вихревое движение жидкости (рис. 2.26). Многократное контактирование потока жидкости с рабочим колесом сопровождается повышенными потерями энергии, в результате чего КПД насосов не превышает 40 - 50%. Вихревые насосы в сравнении с центробежными могут удалять газы из всасывающей линии, т.е. перекачивать газожидкостные смеси, и обеспечивают самовсасывание в пусковой период.

Осевые насосы используют для создания больших подач при перекачивании загрязненной воды, вязких и мало- вязких продуктов, подпиточной и оборотной воды. По сравнению с центробежными осевые насосы (рис. 2.27) имеют большие подачи и меньшие напоры.

В пищевой промышленности широкое распространение получили, в основном, поршневые, плунжерные, ротационные и центробежные насосы.

Поршневые и плунжерные насосы отличаются более высокими КПД и создаваемыми давлениями, но ограничены производительностью.

Широкое применение для целей энергосбережения получили струйные насосы , которые успешно конкурируют с лопастными насосами при наличии сбросных высокопотенциальных потоков газа, пара и жидкостей.

Рис. 2.26. Схема конструкции вихревого насоса:

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – окно всасывания; 5 – нагнетательный патрубок; 6 – вал

Рис. 2.27. Схема конструкции осевого насоса:

1 – входной направляющий аппарат; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо;

4 – диффузор

Параметры насосов

Работа насоса и насосной установки характеризуется рядом параметров, наиболее важными из которых являются:

Подача насоса . Различают объемную и массовую подачу насоса. Объемная (массовая `M ) подача - объем (масса) жидкости, подаваемой насосом в напорный патрубок в единицу времени. Объемная и массовая подачи связаны соотношением

где r - плотность жидкости.

Напор насоса - представляет собой энергию, сообщаемую насо­сом единице веса перемещаемой жидкости. Напор, в соответствии с уравнением Бернулли, равен разности полных напоров за насосом на линии нагнетания и на линии всасывания:

где p н и p вс - абсолютные давления на выходе и входе насоса; w н и w вс -скорости жидкости на выходе и входе насоса; z н и z вс - высоты точек замера давления, отсчитанные от произвольной горизонтальной плоскости сравнения.

Полезная мощность - мощность, сообщаемая насосом, перемещаемой жидкости:

Мощность на валу (эффективная) :

Коэффициент полезного действия представляет про­изведение трех коэффициентов, характеризующих отдельные виды потерь энергии в насосе :

,

где - гидравлический, объемный и механический КПД насоса, соответственно.

Таким образом, потери энергии в насосе подразделяются на гидравлические, объемные и механические.

Гидравлические потери энергии связаны с трением жидкости и вихреобразованием в проточной части. Для лопастных насосов это сопротивление подвода, рабочего колеса и отвода.

Теоретический напор H т , создаваемый насосом, больше напора действительного H на величину гидравлических потерь h г :

.

Гидравлический КПД представляет собой отношение действительного напора к теоретическому:

Объемные потери связаны с перетеканием жидкости через зазоры из области повышенного в область пониженного давления, а также утечками через уплотнения. Часть теряемой энергии учитывается объемным КПД:

где Q т - теоретическая производительность насоса; Q ут - перетечки внутри и утечки из насоса.

К механическим потерям относят трение в подшипниках, в уплотнениях вала, потери на трение жидкости о нерабочие поверхности рабочих колес (дисковое трение). Величина механических потерь оценивается механическим КПД:

.

Обычно для современных центробежных насосов h г = 0,90-0,96; h об = 0,96-0,98; h мех = 0,80-0,94. Значения КПД насосов, таким образом, находятся в пределах 0,6-0,9.

Для оценки насосного агрегата в целом используется КПД агрегата (насосной установки) - h а , вычисляемый как отношение полезной мощности насоса к мощности агрегата (в случае электрического привода насоса мощность агрегата - электрическая мощность на клеммах двигателя).

Таким образом, мощность насоса при электрическом приводе

Мощность приводного двигателя выбирают с учетом возможного отклонения режима работы насоса от его номинального (паспортного) режима. Чтобы не перегружать двигатель при любых отклонениях от номинального режима и при пуске, его мощ­ность выбирают с запасом

где коэффициент запаса мощности k =1,1-1,5 (принимается большим с уменьшением мощности насоса).

Насосная установка

Насосная установка включает в себя насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, системы регулирования, контроля и защиты.

На рис. 2.28 приведена насосная установка на основе лопастной машины. К насосу 1 жидкость поступает из приемной емкости 2 по всасывающему трубопроводу 3. Жидкость насосом нагнетается в напорный резервуар 4 по напорному трубопроводу 5. На нагнетании насоса имеется задвижка 6, при помощи которой можно менять подачу насоса. Иногда на трубопроводе 5 устанавливают обратный клапан 7, перекрывающий напорный трубопровод при остановке насоса и препятствующий обратному току жидкости из напорного резервуара. Если давление в приемном резервуаре отличается от атмосферного или насос расположен ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, то на всасывающем трубопроводе устанавливают задвижку 8, которую перекрывают при остановке или ремонте.

Рис. 2.28. Насосная установка

Работа насоса может контролироваться расходомером, измеряющим производительность насоса, манометром 11, установленным на напорном трубопроводе, и мановакууметром 12, установленным на всасывающем трубопроводе, позволяющим определять напор насоса.

Рассмотрим случай, когда жидкость необходимо подавать на высоту h г из приемной емкости с давлением p 1 в напорную емкость с давлением p 2 . Запишем уравнения Бернулли для сечений 1 - 1 и 0 - 0 (сторона всасывания):

и 0 - 0 и 2 - 2 (сторона нагнетания):

Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений на всасывании и нагнетании равны:

, .

В связи с тем, что приемная и напорная емкости имеют большие объемы и площади резервуаров много больше площади трубопроводов, принимается, что w 1 = w 2 = 0 .

Тогда напор насоса равен:

Таким образом, напор насоса затрачивается на преодоление разности давлений в напорном и приемном резервуарах, сообщение кинетической энергии потоку жидкости на выходе из насоса (при равенстве диаметров трубопроводов на всасывании и нагнетании насосов d вс =d н , скорости на всасывании и нагнетании одинаковы w вс =w н , в этом случае второе слагаемое равно нулю), подъем жидкости на высоту и преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Если давления в емкостях равны и трубопровод горизонтальный, напор, создаваемый насосом, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Напор насоса экспериментально можно определить по показаниям манометра и мановакууметра на выходе и входе насоса:

где Dh – разность в высотах расположения манометра и мановакууметра.

Характерным параметром, определяющим работу насоса на стороне всасывания, является допускаемая вакуумметрическая высота всасы­вания , которая определяется из уравнения Бернулли для сечений 1 – 1 и 0 – 0:

где р п – давление насыщенного пара при температуре перекачиваемой жидкости; Dp вс – потери давления во всасывающем трубопроводе.

Величина допускаемой вакуумметрической высоты всасывания связана с геометрической высотой всасывания, которая представляет собой разность высот уровня жидкости в приемном резервуаре и осью всасывающего трубопровода насоса. Если уровень жидкости в приемном резервуаре расположен выше оси всасывающего трубопровода насоса, то эту величину называют подпором (представляет отрицательную геометрическую высоту всасывания).

Данный тип классификации машин подобного рода обыкновенно используется для перекачки более вязких жидкостей. Принцип работы объемного насоса основывается на преобразовании энергии двигателя в энергию жидкости. Обыкновенно они несколько неуравновешенны и обладают высокой вибрацией, поэтому и устанавливаются на массивных фундаментах.

Существует несколько подтипов подобных устройств:
- импеллерные насосы, также использующиеся в качестве дозаторов;
- пластинчатые, которые обеспечивают довольно всасывание продукта. Работают подобные насосы за счет изменений в объеме рабочей камеры в результате ротора и статора;
- винтовые;
- поршневые, в которых может создаваться довольно высокое давление. Такие насосы не пригодны для работы с абразивными жидкостями;
- перистальтические насосы, обладающие свойствами химической инерции и невысоким давлением;
- мембранные;
- импеллерные или ламельные насосы, чаще всего используемые в пищевой промышленности.

К общим для всех этих подтипов свойствам относятся цикличность рабочего процесса, герметичность, способность самовсасывания и независимость давления.

Динамический тип насосов

Подобный тип оборудования подразделяется на три категории: лопастные (функционируют за счет лопастного колеса или мелкозаходного шнека); струйные устройства (осуществляют подачу жидкости за счет энергии, получаемой от потока вспомогательной жидкости, пара или даже газа), а также насосы-тараны, которые также называют насосами-гидротаранами (принцип их действия основывается на гидравлическом ударе, который провоцирует нагнетание жидкости).

В свою очередь, первый тип насосов – лопастных – делится еще на два различных, основанных на принципе действия, подтипа: центробежные устройства, преобразовывающие механическую энергию приводы в потенциальную энергию потока жидкости, и вихревые, представляющие собой отдельный и мало распространенный тип устройства, работающие за счет вихреобразования в рабочем канале машины.

Более подробно подразделяется и подтип центробежных насосов. На:
- центробежно-шнековые насосы, в которых подвод жидкости к рабочему органу происходит в виде мелкозаходного шнека с дисками большого диаметра;
- консольные, основанные на принципе одностороннего подвода жидкости к рабочему колесу;
- осевые (второй название - пропеллерный), в которых подача жидкости происходит за счет лопастного колеса пропеллерного типа;
- полуосевые насосы, которые также называют диагональными и турбинными;
- радиальные устройства с радиальными же рабочими колесами.

Если вы проживаете в загородном доме, и там нет централизованного водоснабжения, то одним из первых устройств, которое надо приобрести, является водяной насос. В зависимости от назначения указанного оборудования, он сможет снабжать дом питьевой водой или использоваться для полива огорода, проведения осушительных работ и других целей.

Виды водяных насосов

Есть много видов насосов, поэтому перед приобретением надо определиться, для каких целей вы будете использовать водяной насос.

Условно можно разделить насосы на три вида:

1. Водяные . Такие насосы используются для подачи питьевой воды, поэтому дополнительно оборудуются системой очистки. Такую воду можно не только пить и готовить из нее пищу, но и использовать для принятия душа или полива огорода.
2. Дренажные . Этот вид применяется для перекачивания воды, в которой есть небольшие примеси мусора. Они могут подавать воду для полива участка прямо из пруда, речки или другого водоема. Основная их задача – откачка сточных вод, например, из подвала, бассейна и в других аналогичных случаях.
3. Фекальные . Такое оборудования является самым дорогим, оно предназначено для откачки жидкости из фекальных ям. По своей конструкции, такие насосы похожи на дренажное оборудование, но имеют большую функциональность.

Каждый вид указанного оборудования, в зависимости от своей конструкции, может быть поверхностным или погружным .

Поверхностный водяной насос

Если на участке есть неглубокий колодец или в водоеме чистая вода, то для ее подачи можно использовать поверхностный насос. Такие агрегаты находятся на поверхности воды, для этого они снабжаются специальным поплавком. Можно устанавливать такое оборудование и рядом с колодцем или водоемом. В зависимости от модели поверхностного насоса и от его мощности, глубина всасывания составляет 5-9 м. Дорогие поверхностные насосы, оснащенные эжектором, могут подавать воду на высоту до 30-40 м.

Такие насосы в свою очередь делятся на:

• Вихревые – перекачивание воды происходит вихреобразно под высоким давлением.

• Центробежные , они могут быть одно или многоступенчатыми, работает такое оборудование за счет центробежной силы и они надежнее вихревого типа.

• Самовсасывающие – перекачивают воду с воздухом.

• Жидкостно-кольцевые – кроме воды, могут перекачивать и такие жидкости как дизельное топливо.

• Портативно-переносные – это вид самовсасывающих насосов, они за счет своей конструкции, способны удалять из воды воздух.

Погружной водяной насос

Такое оборудование может использоваться для подачи воды с глубины, при этом неважно, она будет большой или нет. По своему назначению, эти насосы могут быть таких типов:

• Колодезные – они могут работать как частично, так и полностью погруженными в воду, имеют поплавковый выключатель, он отключает насос, когда уровень воды в колодце становится критическим.

• Скважинные – подают воду с большой глубины, с их помощью можно подавать жидкость с небольшими примесями земли или гравия.

• Дренажные – они применяются для откачки воды, имеющей незначительное загрязнение.

• Фекальные – используют для откачки канализационных стоков.

Когда будете выбирать водяной насос, учитывайте, что подача воды с глубины 1 м соответствует ее горизонтальному перемещению на расстояние 10 м.

Устройство

В зависимости от типа оборудования, будет отличаться и его устройство, но общий принцип у всех насосов одинаковый. В зависимости от типа оборудования, оно может перекачивать жидкость в вертикальном или горизонтальном направлении.

Это оборудование состоит из корпуса, в нем находится электрический мотор, а также рабочего элемента, подающего воду. Внутреннее устройство будет отличаться от того, каким способом происходит преобразование электрической энергии в кинетическую. Между собой насосы отличаются устройством рабочего элемента.

Лопастный или центробежный водяной насос имеет диск с лопастями. Лопасти имеют изгиб, который направлен в противоположную сторону вращения крыльчатки. Если рабочее колесо одно, то это одноступенчатая модель, а если их несколько, то многоступенчатая.

Вибрационные насосы в своем составе не имеют вращающихся деталей. В них есть поршень, который во время работы совершает возвратно-поступательные движения и за счет этого подается вода. В действие поршень приводится при помощи электромагнита, поэтому такие модели еще называют электромагнитными насосами.

Принцип действия насосов

Принцип работы будет отличаться от того, какой водяной насос вы используете:

• Центробежный насос . Это наиболее распространенное оборудование. Рабочее колесо зафиксировано на валу электродвигателя, которым оно и приводится в действие. Вода заполняет пространство между лопастями и когда рабочее колесо начинает движение, за счет центробежной силы, на входе создается пониженное, а на выходе повышенное давления и вода подается в выходной патрубок.
• Мембранные или вибрационные насосы . Мембрана разделяет внутреннюю часть на две половинки. В одну полость поступает вода. Когда начинает работать электромагнит, он приводит в действие мембрану, и она начинает изгибаться в обе стороны. За счет этого меняется давление, и вода подается в выходной парубок. Наличие обратного клапана не дает ей возможности вернуться назад.

Учтите, что производительность будет выше у центробежных насосов, они также имеют большой срок службы, но стоимость вибрационного оборудования значительно меньше.

Область применения

В зависимости от типа выбранного оборудования, оно может использоваться для различных целей. Если вам надо подавать питьевую воду с неглубокого колодца или чистую воду из водоема для полива участка, то надо использовать поверхностный водяной насос.

При необходимости подачи воды из глубокой скважины или колодца, придется покупать погружной скважинный насос. Чтобы поливать участок слегка загрязненной водой из пруда или для удаления воды с погреба, бассейна, необходимо использовать дренажные насосы. Они могут перекачивать воду, в которой есть незначительные включения твердых частиц.

Фекальные насосы применяются для очистки сточных ям и могут перекачивать воду, в которой есть твердые частички. По своему устройству они похожи на дренажное оборудование, но могут работать с более грязными жидкостями, что значительно расширяет область их применения.

Особенности выбора

Для совершения правильного выбора водяного насоса, в первую очередь надо смотреть на такую его характеристику, как производительность. Если в доме проживает семья, состоящая из 4 человек, то для снабжения его питьевой водой, будет достаточно оборудования производительностью 40 литров в минуту.

Кроме этого, большое значение имеет напор или высота подачи воды. Большинство бытовых насосов способны поднимать воду с глубины 5-9 м и подавать ее на высоту 10-15 м. Это важно, так как часто воду надо не только достать из-под земли, но и подать на 2-3 этаж. Все это влияет на давление, которое сможет создавать оборудование в системе. Для расчета давления в водопроводе, надо будет учитывать, как модель насоса и его параметры, так и уровень залегания воды, размер и рельеф участка, а также ваши потребности.

Кроме основных параметров, покупая водяной насос, надо учитывать следующее:

• Состояние и качество водовода, его диаметр, наличие клапанов, поворотников и тройников.
• Наличие контролера холостого хода, этот элемент останавливает работу насоса, когда нет воды.
• Наличие реле давления, которое позволяет контролировать напор в системе водоснабжения.
• Гидроаккумулятор, он не дает возможности перегружать насос и позволяет контролировать рабочее давление.
• Качество изготовления оборудования, так как только хорошая электроизоляция обеспечивает безопасное и длительное использование насоса.
• Обращайте внимание на источник питания, могут быть электрические и бензиновые модели, последние используются в местах, где нет доступа к электросети;
• Соответствие скважинного насоса диаметру скважины, он должен быть хотя бы на 10 мм меньше.
• Система охлаждения насоса, она может быть водяной или масляной, последняя надежнее, но стоимость такого оборудования будет выше.
• Число фаз, так как мощные насосы требуют подключения к трехфазной сети, а это возможно не на всех участках.
• Обращайте внимание на материал корпуса, чугунный корпус более тяжелый, но он гасит шум во время работы насоса, а нержавеющий или металлопластиковый легче, но более шумный.
• Возможность сервисного обслуживания в центрах, расположенных недалеко от места проживания.

Преимущества и недостатки

Независимо от вида насоса, который вы будете использовать, у любого его вида есть свои преимущества и недостатки, поэтому они должны обязательно учитываться при совершении выбора.

Преимущества центробежных насосов:

• Вода подается под непрерывным напором.
• Простое устройство.
• Недорогой ремонт.
• Простое обслуживание.
• Для них проще устанавливать автоматику.
• Надежность, поэтому такие насосы имеют большой срок службы.
• Доступная стоимость.

Среди недостатков это: вначале работы такого оборудования, его корпус надо заполнить водой, так как центробежной силы может быть недостаточно для засасывания жидкости.

Вихревые насосы имеют высокую всасывающую способность, не боятся наличия в системе воздуха, имеют небольшой вес и размеры. Среди их недостатков, надо отметить быстрый износ деталей и сравнительно низкую эффективность.

Вибрационные насосы или их еще называют электромагнитные, они не имеют вращающихся деталей, поэтому могут подавать воду с твердыми примесями небольшого размера, это может быть песок, ил, они имеют невысокую стоимость. Главным недостатком такого оборудования является то, что оно постоянно вибрирует, поэтому часто выходит из строя. Для защиты от перепадов напряжения, специалисты рекомендуют использовать стабилизатор