химический каталог




НАСOСЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

НАСOСЫ, машины для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) по трубопроводам жидкостей путем сообщения им механические энергии. НАСOСЫ называют также устройства для разрежения газов (вакуум-насосы); подъема жидкостей в виде газо-, воздухо- или парожидкостных смесей (соответственно газлифты, эрлифты, парлифты); транспортирования жидкостей передавливанием с помощью не смешивающейся или не взаимодействующий с ними среды, например воздуха либо пара (пневматич. НАСOСЫ-монтежю, или монжусы, и др.); передачи теплоты из окружающей среды (воздуха или воды), имеющей низкую температуру, к объекту с более высокой температурой (тепловые НАСOСЫ, см., например, Выпаривание, Холодильные процессы). В данной статье рассмотрены НАСOСЫ для перемещения жидкостей (жидкостные НАСOСЫ) и вакуум-насосы.

Жидкостные насосы

Напорное перемещение жидкости осуществляется под действием разности давлений рк-pн на входе в систему и выходе из нее. Необходимая разность давлений определяется требуемой скоростью жидкостного потока и допускаемым гидравлич. сопротивлением, возникающим при движении жидкости по трубопроводу.

Основные параметры и характеристики. П р о и з в о д и т е л ьн о с т ь, или подача, Q (от долей до десятков, тысяч м3/ч)-количество жидкости, проходящей через НАСOСЫ в единицу времени. Напор-высота столба подаваемой жидкости, эквивалентная давлению, создаваемому НАСOСЫ (от десятых долей до 100 МПа и более). П о л н ы й н а п о р H (от несколько м до несколько сотен м) определяется высотой, на к-рую необходимо поднять жидкость в напорный (нагнетательный) резервуар из заборного (приемного), разностью давлений в этих резервуарах, требуемой скоростью на выходе потока из системы и гидравлич. сопротивлением коммуникаций. Ориентировочно напор можно оценивать по показаниям манометров: H = pк—pн/rg, где r-плотность жидкости, g-ускорение свободный падения. К а в и т а ц и о н н ы й з а п а с-избыток напора DH по сравнению с полным для обеспечения эксплуатации НАСOСЫ без кавитации (гидравлич. ударов, сопровождающихся шумом и вибрацией).

П о л е з н а я м о щ н о с т ь Nп(Вт)-мощность, сообщаемая НАСOСЫ подаваемой жидкости (Nп = rgQH/1000; практически от 0,1 до несколько МВт). М о щ н о с т ь н а в а л у N(Вт)-подводимая от двигателя или потребляемая НАСOСЫ мощность; N = Nп+ DN, где DN-потери мощности на преодоление гидравлич. сопротивлений, внутр. протечки жидкости через зазоры и уплотнения и на трение. Кпд h-отношение Nп/N (на практике h = 0,6-0,9, но бывает 0,2-0,5 и даже 0,1-0,25; N = rgQH/1000h).

Зависимости между основные параметрами НАСOСЫ обычно представляют в виде графиков, называют х а р а к т е р и с т и к а м и(кривые H-Q, N-Q, h-Q, H-DH, N-DH и др.). Различают теоретич. характеристики, выводимые на основании мат. анализа зависимостей между параметрами, и действит. характеристики, получаемые обработкой результатов испытаний реальных НАСOСЫ Характеристики определяют энергетич. показатели и марки НАСOСЫ; дают представление об их всасывающей способности; позволяют устанавливать режимы их работы - оптимальный (эксплуатация при наиболее кпд), номинальный (на заданном уровне поддерживаются рабочие параметры и достигается устойчивое функционирование) и т.д.

Жидкостные НАСOСЫ подразделяют на динамические и объемные.

Динамические НАСOСЫ В них жидкость перемещается под силовым воздействием на нее в камере НАСOСЫ, которая постоянно сообщается с его входом и выходом. Осн. детали: подвод, рабочее колесо, ротор и отвод (рис. 1). П о д в о д предназначен для подачи жидкости к рабочему колесу от входного патрубка. В р а б о ч е м к о л е с е механические энергия привода преобразуется в гидравлич. энергию перекачиваемой жидкости. О т в о д служит для сбора жидкости за рабочим колесом, гашения скорости и преобразования кинетическая энергии жидкости в энергию давления, перемещения потока к отводящему (нагнетательному, напорному) трубопроводу.

По принципу действия различают НАСOСЫ лопастные, трения и электромагнитные. В л о п а с т н ы х НАСOСЫ, к к-рым относятся центробежные и осевые, жидкость перемещается от центра рабочего колеса к его периферии посредством центробежных сил, возникающих при воздействии лопастей колеса на перекачиваемую жидкость. Эти НАСOСЫ конструктивно подобны соответствующим вентиляторам и турбокомпрессорам (см. Компрессорные машины). В НАСOСЫ т р е н и я, среди которых наиболее распространены вихревые, перекачивание жидкости обусловлено гл. об. силами трения, возникающими при вращении рабочего колеса. В НАСOСЫ лопастных и трения механические энергия жидкостного потока увеличивается при обтекании им вращающегося колеса. В результате жидкость приводится во вращательное и поступат. движение; при этом ее давление и скорость возрастают по мере перемещения от входа в колесо к его выходу. В э л е к т р о м а г н и т н ы х НАСOСЫ жидкая электропроводная среда (жидкие щелочные металлы, электролиты) перемещается под воздействием силовых электрич. и магн. полей.

В центробежных НАСOСЫ (рис. 1) при вращении рабочего колеса лопасти сообщают жидкости движение в радиальном или диагональном направлении. Достоинства НАСOСЫ: высокая производительность и равномерная подача, компактность, простота устройства, обслуживания и ремонта, практически неограниченный выбор материалов для изготовления, малая чувствительность к загрязнениям перекачиваемых жидкостей; высокая надежность и долговечность и др.; недостатки: относительно низкие напоры, зависимость подачи от сопротивления системы, резкое снижение кпд при уменьшении производительности и увеличении вязкости перемещаемой среды и т.д. Эти НАСOСЫ находят наиболее применение в производствах химической и смежных с ней отраслей промышлености и предназначены для перекачивания холодной и горячей воды, нефти, сжиженных углеводородных газов, агрессивных жидкостей (кислоты, щелочи), сточных вод и др.


Рис. 1. Центробежный насос: 1-подвод; 2-рабочее колесо; 3-ротор; 4-отвод.


В осевых НАСOСЫ (рис. 2) в отличие от центробежных жидкость движется вдоль оси рабочего колеса. Осн. достоинства: большая, чем у центробежных НАСOСЫ, производительность, нечувствительность к загрязнениям жидкости; недостаток-малый напор. Они служат обычно для перемещения воды, загрязненных и кристаллизующихся жидких сред. Эти НАСOСЫ используют главным образом для создания циркуляционных потоков В различные аппаратах, например выпар- ных с принудит. циркуляцией.

Рис.2. Осевой насос: 1-рабочее колесо; 2-камера; 3-направля ющий аппарат; 4-отвод.

В вихревых НАСOСЫ (рис. 3), близких по конструкции центробежным, но отличающихся от них рабочим процессом, создаваемый напор частично обеспечивается центробежными силами. Однако большая его часть определяется энергией вихрей, возникающих между лопастями вращающегося рабочего колеса; вихри увлекают находящуюся в кольцевых каналах корпуса НАСOСЫ жидкость и перемещают ее по периферии колеса в тангенциальном направлении от полости всасывания к полости нагнетания. Эти НАСOСЫ, предназначенные для перекачивания чистых, маловязких, легковоспламеняющихся жидкостей (например, спирты, бензины), а также кислот, щелочей и др., позволяют достигать значительно более высоких напоров, чем центробежные машины, однако их кпд существенно ниже, и они непригодны для перемещения вязких сред и жидкостей, содержащих твердые взвеси.

К НАСOСЫ трения, помимо вихревых, относятся также струйные. В них для перемещения жидкостей и создания напора используют кинетическая энергию др. жидкостей, называют рабочими. В качестве последних обычно применяют воду (водоструйные НАСOСЫ) или пар (пароструйные НАСOСЫ). Например, в водоструйном НАСOСЫ происходят: преобразование в копии, сходящейся насадке потенциальной энергии воды в кинетическую; обмен в камере смещения количеством движения между водой и подаваемой средой, переход в диффузоре кинетическая энергии смеси жидкостных потоков в потенциальную. Благодаря этому в камере смещения создается разрежение, что обеспечивает всасывание подаваемой среды. Затем в результате снижения скорости движения смеси давление ее резко возрастает, что делает возможным нагнетание. Поэтому струйные НАСOСЫ можно применять как для отсасывания (эжекторы), так и для нагнетания (инжекторы) жидкостей. Эти НАСOСЫ просты по устройству, отличаются отсутствием подвижных частей, надежны и долговечны, но имеют довольно низкий кпд. Их целесообразно использовать при кратковременной работе для перемещения небольших объемов жидкости, а также для их охлаждения и нагревания в производствах, где возможно смешение перекачиваемой жидкости с рабочей средой и недопустимо наличие движущихся и трущихся деталей.


Рис. 3. Вихревой насос: 1-рабочее колесо; 2-корпус; 3-полость; 4, 5-напорный и всасывающий патрубки.

Объемные НАСOСЫ В них разность давлений возникает при вытеснении жидкости из периодически изменяющей объем рабочей камеры НАСOСЫ, которая попеременно сообщается с его входом и выходом. При этом жидкость приобретает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению нагнетания. Жидкость вытесняется из рабочей камеры поршнем (поршневые и дифференциальные НАСOСЫ с двумя рабочими камерами), плунжером (плунжерные и диафрагмовые, в которых цилиндр и плунжер отделены от перемещаемой жидкости спец. перегородкой) либо ротором (роторные НАСOСЫ).

В п о р ш н е в ы х НАСOСЫ для периодической сообщения рабочей камеры с областями всасывания и нагнетания (рис. 4,а,б) предусмотрены клапаны. Различают НАСOСЫ приводные (от электродвигателя) и прямодействующие (от паровой машины). По сравнению с центробежными поршневые НАСOСЫ сложнее по конструкции, имеют при одинаковой мощности большие габариты, массу и стоимость. Однако они отличаются сравнительно высоким кпд и независимостью подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве т.называют дозировочных НАСOСЫ для точного регулирования подачи жидкостей (например, в жидкостной хроматографии). Поршневые НАСOСЫ применяют при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях для перемещения высоковязких, а также огне- и взрывоопасных (паровые НАСOСЫ) жидкостей.

Р о т о р н ы е НАСOСЫ (пластинчатые, шестеренчатые, винтовые и др.; рис. 5,а,б,в)не требуют всасывающих и нагнетат. клапанов, реверсивны, но их напоры и подачи ограничены. В зависимости от конструкции эти НАСOСЫ используют для перекачивания разнообразных чистых и загрязненных жидких сред-от мало- до высоковязких. Однако во избежание быстрого изнашивания, как правило, больших поверхностей трения роторные НАСOСЫ целесообразно применять для перемещения жидкостей, по возможности не содержащих абразивных примесей и обладающих хорошей смазывающей способностью (например, минеральных масла).


Рис. 4. Поршневые насосы: a-собственно поршневой; б-плунжерный; 1 -рабочая камера; 2-поршень; 3-цилиндр; 4-шатунно-кривошипный механизм; 5, 6 - всасывающий и нагнетательный клапаны; 7-плунжер.



Рис. 5. Роторные насосы: а-пластинчатый; б-шестеренчатый; в-винтовой; 1 - ротор; 2 - корпус; 3 -пластина; 4-рабочее пространство; 5-шестерня; 6-винт.

Вакуум-насосы

Вакуум-насосы (ВН) служат для удаления газов или паров из замкнутого объема (системы) с целью получения в нем вакуума. Осн. параметры ВН-предельное остаточное давление рост(Па) и быстрота откачки S (объем газа, откачиваемого в единицу времени, на практике от 0,1 до 105 л/с). Остаточные давления, используемые в химический технике, обычно составляют: рост > 100 Па (низкий вакуум) и 0,1 Па < < рост < 100 Па (средний вакуум), в науч. исследованиях 10-5Па <рост< 0,1 Па (высокий вакуум) и рост < 10-5 Па (сверхвысокий вакуум). Для создания низкого и среднего вакуума применяют т.называют форвакуумные НАСOСЫ, высокого и сверхвысокого - высоковакуумные НАСOСЫ; иногда между ними устанавливают промежуточные (бустерные) ВН.

Различают ВН проточные, с помощью которых газ удаляется из замкнутого объема наружу, сорбционные, а также для откачивания водорода.

Проточные ВН по принципу действия подразделяют на механические, струйные, молекулярные и ионные. Форваку умные м е х а н и ч е с к и е ВН бывают поршневые (подобны поршневым компрессорам) и вращательные. К последним относятся: водокольцевые (рис. 6; функционируют аналогично компрессорам с жидкостным кольцом); многопластинчатые (подобны роторным пластинчатым компрессорам); масляные (насосы Геде - пластинчатые и плунжерные; сходны с роторными компрессорами, внутр. объем заполнен маслом, которое служит смазкой и изолирует рабочую камеру от атм. воздуха); двухроторные (насосы Рутса-действие основано на встречном вращении двух роторов).

В с т р у й н ы х ВН газ всасывается струей жидкости или пара. Различают вихревые, эжекторные и пароструйные ВН. Описанные выше вихревые НАСOСЫ можно использовать также для достижения высокого вакуума; разрежение развивается вдоль оси вихревого потока, создаваемого сжатым воздухом или перегретым паром. В эжекторных ВН, к-рыми могут служить струйные компрессоры и струйные жидкостные НАСOСЫ, газ увлекается турбулентной струей жидкости (воды), пара (воды или ртути) или газа (воздуха). Действие пароструйных ВН, или насосов Ленгмюра, создающих высокий и сверхвысокий вакуум, основано на захвате откачиваемого газа струей пара за счет вязкостного трения между ее поверхностными слоями и прилегающими слоями газа (бустерные ВН) или на диффузии его молекул в струю пара жидкости, истекающей из сопла (диффузионные ВН).

Рис. 6. Вращательный водокольцевой вакуум-насос: 1 - водяное кольцо; 2-рабочая камера.

В м о л е к у л я р н ы х, или т у р б о м о л е к у л я р н ы х, ВН молекулам удаляемого газа сообщается дополнительной скорость при соударениях их с быстровращающимся ротором (частота вращения до 90 тысяч об/мин). Эти ВН, напоминающие осевые турбокомпрессоры, создают вакуум от низкого до сверхвысокого. Действие и о н н ы х ВН основано на ионизации газа сильным электрич. разрядом и удалении ионизов. молекул электрич. полем.

В с о р б ц и о н н ы х ВН газ, как правило, остается внутри системы в связанном виде на поглощающих поверхностях или подповерхностных слоях (рост= 10-2 — 10-13 Па). Различают ВН адсорбционные (газ адсорбируется на поверхности цеолита или др. адсорбента); испарительные (газ связывается распыляемым геттером в результате химический взаимодействие в газовой фазе и после его напыления на стенки корпуса и др. детали); нераспыляемые (нераспыляемый геттер связывает газ в основные благодаря растворению или адсорбции); геттер-но-ионные (сорбционный способ поглощения химически активных газов сочетается с ионным способом их удаления); магниторазрядные (поглощающая газ поверхность непрерывно возобновляется путем распыления геттера электрич. разрядом в магн. поле); криогенные (газ адсорбируется или конденсируется на рабочих поверхностях, охлажденных до сверхнизких температур, т. е. ниже 0,5 К). Для получения высокого и сверхвысокого вакуума часто необходимо включать последовательно два ВН, из которых один служит для создания предварит. разрежения.

Литература: Бакланов НАСOСЫА., Насосы в химической промышленности, 2 изд., Л., 1977; Молоканов Ю. К., Процессы и аппараты нефтегазопереработки, М., 1980, с. 70-105; Гельперин НАСOСЫ И., Основные процессы и аппараты химической технологии, кн. 1, М., 1981, с. 102-33, 169-76; Физический энциклопедический словарь, М., 1983, с. 64-66; Рахмилевич 3.3., Радзин И.М., Фара-мазовС.А., Справочник механика химических и нефтехимических произ водств, М., 1985, с. 11, 26-30, 189, 330 40; Рахмилевич 3.3., Насосы в химической промышленности, М., 1990. З. З. Рахмилевич.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
комплектующие для софитов в наб.челнах
zehnder полотенцесушители официальный сайт
Электрические котлы Savitr Premium 22
душ для сада купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)