Назначение смотреть в тетраде.

18. Что такое насос? Что такое напор и подача насоса? Какие превращения энергии происходят при работе насоса?

Насо́ с — гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов.

Подача насоса — объём жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени.

Под напором насоса (H) понимается удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости.

H = E/G [m]

E = механическая энергия [Н•м]

G = вес перекачиваемой жидкости [Н]

В насосах механическая энергия привода преобразуется в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости.

19. Конструкция и принцип действия центробежного насоса.

Центробежный насос — насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Схема центробежного насоса

Центробежный насос состоит из следующих основных конструктивных элементов: подводящего устройства 1, рабочего колеса 2, жестко посаженного на вал 3, отводящего устройства 4, корпуса 5 и диффузора 6. При вращении рабочего колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопатки.

3. Устройство и способ работы центробежных насосов

Основным рабочим органом центробежного насоса (рис 6) является свободно вращающееся внутри корпуса колесо 1, насаженное на вал 2. Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего 3 и заднего 4), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти 5, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.

Ротор - вал с насаженными на него вращающимися деталями - вращается в подшипниках 6. Между вращающимися и неподвижными деталями могут быть установлены сальники - уплотнения 7 для снижения утечек из насоса и уплотнения 8 для уменьшения циркуляции внутри насоса. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), находящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала и движущуюся со скоростью v, будет действовать центробежная сила:

Под действием этой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разряжение, а в периферийной его части - повышенное давление. Для обеспечения непрерывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабочему колесу и отвод от него. Жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему трубопроводу (подводу 9). Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в центральной области колеса (разряжение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спиральная камера (в форме улитки), куда поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральная камера (отвод 10) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок 11, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

Схема центробежного насоса.

Центробежный насос должен быть оборудован следующей арматурой и приборами:

- приемным обратным клапаном с сеткой, предназначенным для удержания в корпусе и всасывающем патрубке насоса воды при его заливе перед пуском;

- сетка служит для задержания крупных взвесей, плавающих в воде;

- задвижкой на всасывающем патрубке, которая устанавливается около насоса;

- вакуумметром, для измерения разрежения на всасывающей стороне. Вакуумметр устанавливается на трубопроводе между задвижкой и корпусом насоса;

- краном для выпуска воздуха при заливе (устанавливается в верхней части корпуса);

- обратным клапаном на напорном трубопроводе, предотвращающем движение воды через насос в обратном направлении при параллельной работе другого насоса;

- задвижкой на напорном трубопроводе, предназначенной для пуска в работу, остановки и регулирования производительности и напора насоса;

- манометром на напорном патрубке для измерения напора, развиваемого насосом;

- предохранительным клапаном (на рисунке не указан) на напорном патрубке за задвижкой для защиты насоса, напорного патрубка и трубопровода от гидравлических ударов;

- устройством для залива насоса.

В связи с тем, что насосные установки часто включаются в основной комплекс оборудования для регулирования режимов работы различного назначения, они могут быть оборудованы разнообразными приборами автоматики.

20. Грунтовые и песковые насосы. В чем отличие от насосов, работающих на чистой воде?

Грунтовые насосы предназначены для перекачки смеси воды с грунтом (пульпы) — (другое название «землесосы»). Они используются для разработки карьеров и котлованов (гидротехническое строительство, горное дело), транспорта грунта и полезных ископаемых (руда, уголь), дноуглубления (водный транспорт), золоудаления на тепловых электростанциях и др. Особенности конструкции грунтовых насосов определяются наличием большого количества твердых частиц в перекачиваемой воде, что создает чрезвычайно интенсивное абразивное воздействие, и необходимостью обеспечить пропуск довольно крупных включений (галька, камни), которые попадают с грунтом.

Насосы Грат и Грак предназначены для перекачивания абразивных смесей на обогатительных фабриках, в системах золо- и шлакоудаления, в системах очистки бурового раствора, на предприятиях по производству цемента. Грунтовые насосы перекачивают абразивные гидросмеси плотностью до 1600 кг/м3, температурой до 700 С, максимальным размером твёрдых включений от 1 до 200 мм и объёмной концентрацией до 30 %. Проточная часть грунтового насоса изготовлена из сверхтвёрдых сплавов, абразивного материала на органической связке, резины и полиуретана.

Насос ГрАТ — тяжелый, двухкорпусной; внутренний корпус изготовлен из сплава ИЧХ 28М2;

Насос ГрАК — однокорпусной, с футеровкой абразивным материалом на органической связке;

Насос ГрАР — с насосной частью в полиуретановом или резиновом (гуммированном) исполнении;

Песковые центробежные насосы

Среди последних разработок и нововведений особенной популярностью пользуются так называемые песковые центробежные насосы. Они отличаются повышенным качеством и эффективностью своей работы.

На сегодняшний день современными производителями было представлено два основных вида песковых центробежных насоса – вертикальные и горизонтальные насосы. Характерной особенностью вертикальных песковых центробежных насосов является то, что они имеют боковой вход.

Главной задачей песковых центробежных насосов является перекачивание гидросмесей. Таким образом, ими осуществляется транспортировка воды, в состав которой могут входить песок, дробленые руды, всевозможные твердые вкрапления, а также прочие вещества, характеризующиеся промышленным происхождением.

21. Исходные данные для расчета гидротранспорта

Необходимо произвести расчет водопроводной сети, трассировка которой приведена на рис 1.3.

Рис. 1.3 Схема подачи от насосной станции к потребителям

Из подземного резервуара вода насосной станцией H подается в водонапорную башню Б, из которой поступает в тупиковую водопроводную сеть, снабжающую водой потребителей в точках 2, 4, 5, 7

Исходные данные для расчета водопроводной сети

22. По курсачу

23. Требуемый свободный напор

Потребление воды обычно происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, поэтому в водопроводной сети необхо­димо обеспечить напор, достаточный для подъема воды на эту высоту и для соответствующего излива в наивысшей водопровод­ной точке, а также для преодоления всех гидравлических сопро­тивлений по пути движения воды Следовательно, пьезометриче­ская высота в точке водопотребления, измеряемая от поверхности земли, должна равняться сумме геометрической высоты подъема воды и суммарной потере напора по пути движения воды. Эта пье­зометрическая высота, необходимая для нормальной работы во­допровода называется требуемым свободным напором H_cs (м), который равен

H_св=H_г+h_изл +h,

где Н_г- геометрическая высота подъема воды от поверхности земли до наивысшей водоразборной точки, м;

h_изл - свободный напор излива, который необходимо обеспечить у водоразборных приборов, м;

h - потери напора в трубах, фасонных частях и арматуре на участке от ввода в здание до водоразборного прибора, м;

При расчете водопровода свободный хозяйственный напор принимают различным для отдельных районов города в зависимо­сти от расчетной этажности из застройки. Строительные нормы и правила (СНиП) рекомендуют следующие величины свободного напора в сети водопровода населенных пунктов: Н_св = 10 м при

одноэтажной застройке; при большей этажности - плюс 4 м на ка­ждый следующий этаж.

24. Как определяется расчетная высота водонапорной башни?

где Z_б и Н_б - соответственно геодезическая отметка и расчетная высота водонапорной башни, м;

Z_a - геодезическая отметка точки а, м;

- потери напора на участке от башни до точки а, м.

Отсюда может быть определена расчетная высота водонапорной башни, т.е. высота от поверхности земли до дна бака

Из этого выражения следует, что водонапорную башню следует располагать на возможно более высокой отметке местности, чтобы обеспечить наименьшую высоту и наименьшую стоимость башни.