Относительная скорость перемещения частицы по отношению к лопатке.

Насосы.

Насос-это машина, служащая для перемещения жидкости по трубопроводам, аппаратам, а так же для подъёма жидкости на высоту (самотеком сверху вниз).

Насос это гидравлическая машина, служащая для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещения жидкости.

Характеристики насоса:

1. Производительность

2.Напор-это удельная энергия, сообщаемая насосом единице массы перекачиваемой насосом. Величина определяется через уравнение Бернулли, и складывается из напора, затрачиваемого на создание скоростного напора, преодоление разности давления в приемном и запорном резервуарах, на преодоление сил трений и геометрического напора (высоты подъема жидкости).

3.Полезная мощность(N_п) - это мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии давления N_п = H·V·g·𝜌=∆Р·V ;[Вт].

; η- это КПД насоса

Действительная мощность больше теоретической вследствие: механических потерь (трения в сальниках рабочего колеса насоса), объемные потери (утечка жидкости через сальники), гидравлические потери (потери энергии на преодоление гидравлического сопротивления), отводящего и подводящего патрубков.

Схема насосной установки

P₀ – давление в емкости, из которой качают.

Р₂ – давление в приемной емкости.

Н_вс – высота всасывания насоса

Н_нагн – высота нагнетания насоса

Если нижний резервуар находится под атмосферным давлением, то P₀ = P_атм. = 760 мм. рт. ст.. Всасывание осуществляется только тогда, когда Р_вс > P_t (давления насыщенных паров при данной температуре)

Для воды:

Н_вс =10,32 м

Высота всасывания насоса уменьшается с уменьшением барометрического давления. С увеличением давления паров всасывание уменьшается. Высота всасывания уменьшается при увеличении скорости жидкости во всасывающей трубе, увеличивается Н_пот. (на трение на всасываемом участке).Эта зависимость является общей для всех типов насосов.

Классификация насосов.

По способу преобразования механической энергии в энергию движения жидкости различают две группы насосов:

1.Динамические

2.Объемные

В динамических насосах среда перемещается при воздействии сил на незамкнутый объем жидкости, то есть этот объем постоянно сообщается с входом и выходом из насоса.

В объемных насосах жидкость перемещается в результате периодического изменения занимаемого объема камеры, которая попеременно сообщается с входом и выходом из насоса.

К динамическим насосам относятся: центробежные, осевые, вихревые, струйные.

К объемным: поршневые, ротационные, мембранные.

Центробежные насосы. Они наиболее широко распространены в химической технологии. Оноступенчатый центробежный насос:

1-Рабочее колесо

2- Рабочее колесо с загнутыми назад лопатками

3- Вал, на котором вращается рабочее колесо

4-Спиралеобразный корпус

5- Всасывающие патрубки

6-Нагнетающие патрубки

7-Сальники

Принцип работы:

Рабочее колесо с укрепленными на нем лопатками вращается с большой скоростью, при этом из всасывающего трубопровода поступает по оси насоса и попадая на лопатки приобретает вращающее движение. Под действием центробежной силы давление жидкости увеличивается, и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус и далее на нагнетающий патрубок, при этом на всасывающем патрубке создается пониженное давление.

Если на рабочей оси расположено несколько рабочих колес то такой насос называется многоступенчатым.

Основное уравнение центробежных машин.

Частицы жидкости в каналах рабочего колеса совершают сложное движение: они перемещаются вдоль лопаток и одновременно вращаются вместе с колесом, соответственно различают окружную скорость вращения частицы – U, которая зависит от диаметра колеса, числа оборотов двигателя:

U=

Центрифугирование.

Центрифугирование- разделение системы «жидкость - твердое» под действием центробежной силы образующейся в результате вращения барабана с большой окружной скоростью. Различают центробежное фильтрование и центробежное отстаивание.

Центробежное фильтрование представляет собой процесс разделения суспензии в центрифугах с дырчатым барабаном.

Твердый осадок убирают вручную.

Центробежное фильтрование складывается из трех последующих процессов:

1) Фильтрование с образованием осадка на внутренней поверхности барабана.

2) Уплотнение осадка

3) Удаление из осадка оставшейся жидкости.

Центробежное отстаивание-это процесс разделения неоднородных сред в центрифугах имеющих барабаны со сплошными стенками.

Процесс разделения в отстойной центрифуге включает в себя два физических процесса:

1. Осаждение твердой фазы на стенках барабана под действием центробежной силы

2. Уплотнение осадка.

Для отстойных центрифуг конечная влажность осадка составляет от 7% до 20%.Для фильтрующих от 2% до 4%. Фильтрующие - более предпочтительны.

Параметры центрифугирования:

1)Фактор разделения К_р это отношение центробежной силы к силе тяжести.

Показывает, во сколько раз центробежная сила больше силы тяжести

=

2)Индекс производительности это сумма произведений факторов разделения на поверхность (F) осаждения отстойника или фильтра, в котором для данной суспензии достигается та же производительность, что и в центрифуге.

F Ламинарный режим

Переходный режим

Автомодельный режим

3)Производительность центрифуг- расчет ведут по фугату [ ]

Для осадительных центрифуг 𝑎 равна скорости осаждения частиц суспензии под действием силы тяжести, для фильтрующих центрифуг величина 𝑎 называется постоянной фильтрования которая зависит от свойств осадка и определяется опытным путем.

4)КПД центрифуги - это отношение мощности фактически затраченной к мощности, которая рассчитывается теоретически

Классификация центрифуг:

1.По способу организации процесса:

-периодические;

-непрерывные;

2.По расположению вала (конструктивные признаки)

-вертикальные;

-горизонтальные;

-наклонные;

3.По способу выгрузки осадка

-ручные;

-автоматические (гравитационные, с выгрузкой ножами, центробежной выгрузкой, шнековая выгрузка осадка).

4. По фактору разделения

- нормальные центрифуги, число оборотов меньше 3500;

- суперцентрифуги – сепаратор, число оборотов более 3500.

Конструкция ОГШ (Отстойная Горизонтальная Шнековая)

Шнековый ротор (1)вставлен в конический ротор(2), который вращается в ту же сторону, но со скоростью на 2-3% больше чем шнекового.

Принцип работы: Суспензия подается в шнековый ротор и за счет центробежной силы суспензия выдавливается и поступает в конический ротор. Твердое скапливается на стенках конического ротора и за счет шнека движется наружу и к окошку.

Достоинства:

1.Высокая производительность

2.Пригодность для разделения суспензий с высоким содержанием твердой фракции мелкого размера.

Недостатки:

1.Высокий расход энергии на перемещение осадка.

2. Значительное измельчение осадка в ходе транспортировки шнеком.

3.Загрезнение фугата мелкой фракцией твердых частиц.

Общей особенностью центрифуг является очень сложная конструктивная настройка центрифуги.

Сепараторы.

Сепаратор может быть использован для разделения систем «жидкость-твердое»; так и для разделения эмульсии; число оборотов в сепараторе значительно больше центробежной силы

Принцип работы:

На валу расположены отверстия. Суспензия и эмульсия подаются в центральную часть ; подается по полому валу(1) и разбрызгивается по тарелкам (2), вследствие центробежной силы более тяжелые частицы, более легкие частицы к стенкам. Более тяжелое по стенкам поднимается вверх и отводится через другие каналы.

Насосы.

Насос-это машина, служащая для перемещения жидкости по трубопроводам, аппаратам, а так же для подъёма жидкости на высоту (самотеком сверху вниз).

Насос это гидравлическая машина, служащая для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещения жидкости.

Характеристики насоса:

1. Производительность

2.Напор-это удельная энергия, сообщаемая насосом единице массы перекачиваемой насосом. Величина определяется через уравнение Бернулли, и складывается из напора, затрачиваемого на создание скоростного напора, преодоление разности давления в приемном и запорном резервуарах, на преодоление сил трений и геометрического напора (высоты подъема жидкости).

3.Полезная мощность(N_п) - это мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии давления N_п = H·V·g·𝜌=∆Р·V ;[Вт].

; η- это КПД насоса

Действительная мощность больше теоретической вследствие: механических потерь (трения в сальниках рабочего колеса насоса), объемные потери (утечка жидкости через сальники), гидравлические потери (потери энергии на преодоление гидравлического сопротивления), отводящего и подводящего патрубков.

Схема насосной установки

P₀ – давление в емкости, из которой качают.

Р₂ – давление в приемной емкости.

Н_вс – высота всасывания насоса

Н_нагн – высота нагнетания насоса

Если нижний резервуар находится под атмосферным давлением, то P₀ = P_атм. = 760 мм. рт. ст.. Всасывание осуществляется только тогда, когда Р_вс > P_t (давления насыщенных паров при данной температуре)

Для воды:

Н_вс =10,32 м

Высота всасывания насоса уменьшается с уменьшением барометрического давления. С увеличением давления паров всасывание уменьшается. Высота всасывания уменьшается при увеличении скорости жидкости во всасывающей трубе, увеличивается Н_пот. (на трение на всасываемом участке).Эта зависимость является общей для всех типов насосов.

Классификация насосов.

По способу преобразования механической энергии в энергию движения жидкости различают две группы насосов:

1.Динамические

2.Объемные

В динамических насосах среда перемещается при воздействии сил на незамкнутый объем жидкости, то есть этот объем постоянно сообщается с входом и выходом из насоса.

В объемных насосах жидкость перемещается в результате периодического изменения занимаемого объема камеры, которая попеременно сообщается с входом и выходом из насоса.

К динамическим насосам относятся: центробежные, осевые, вихревые, струйные.

К объемным: поршневые, ротационные, мембранные.

Центробежные насосы. Они наиболее широко распространены в химической технологии. Оноступенчатый центробежный насос:

1-Рабочее колесо

2- Рабочее колесо с загнутыми назад лопатками

3- Вал, на котором вращается рабочее колесо

4-Спиралеобразный корпус

5- Всасывающие патрубки

6-Нагнетающие патрубки

7-Сальники

Принцип работы:

Рабочее колесо с укрепленными на нем лопатками вращается с большой скоростью, при этом из всасывающего трубопровода поступает по оси насоса и попадая на лопатки приобретает вращающее движение. Под действием центробежной силы давление жидкости увеличивается, и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус и далее на нагнетающий патрубок, при этом на всасывающем патрубке создается пониженное давление.

Если на рабочей оси расположено несколько рабочих колес то такой насос называется многоступенчатым.

Основное уравнение центробежных машин.

Частицы жидкости в каналах рабочего колеса совершают сложное движение: они перемещаются вдоль лопаток и одновременно вращаются вместе с колесом, соответственно различают окружную скорость вращения частицы – U, которая зависит от диаметра колеса, числа оборотов двигателя:

U=

Относительная скорость перемещения частицы по отношению к лопатке.

Z₁=Z₂ напор на входе:

= +

На выходе:

Теоретический напор создаваемый насосом будет равняться разнице:

Н_т= Н₂ - Н₁= +

С учётом различия сил:

+ ;

Примем, что жидкость движется через колёса с бесконечно большим числом лопаток, т.е все частицы двигаются по подобным траекториям, тогда:

w₁² =U₁² + С²₁ – 2Н₁С₁ cosa₁

w₂² =U₂² + С²₂ – 2Н₂С₂ cosa₂

Полученное уравнение называется основным уравнением центробежного насоса Эйлера. стараются подавать жидкость на лопатки перпендикулярно под углом 90°C, следовательно cosa₁ = 0, тогда:

Законы пропорциональности :

С изменением числа оборотов колёса, изменяются его производительность и напор. Это изменения описывается законами пропорциональности.

1)

Изменение производительности равно изменению числа оборотов.

2) =( Изменения напора равно изменению числа оборотов.

3) Следствием этого является изменение потребляемой мощности:

= ;

Характеристики сети и центробежного насоса.

При испытании центробежных насосов изменяется, степень закрытия задвижки на нагнетательной линии замеряют производительность( м³/с), напор, мощность (Вт ) и наносят на график,называемый характеристикой центробежного насоса.

V, м3/c

n₂ Í n₁ число оборотов

В зависимости от объёмного расхода напор создаваемый насосом имеет вид (см. на графике).

т.а – точка максимума, характеризует влияние гидравлических ударов, что приводит к неустойчивой работе центробежного насоса при малых расходах.

Мощность (N) при увеличении расхода так же растет.

КПД насоса имеет точку максимума

Наиболее важной характеристикой для выбора насоса является характеристика напора создаваемая им. При выборе насоса и числа оборотов двигателя кроме характеристики насоса учитывают и характеристику сети, т.е трубопровода и присоединенных к нему аппаратов.

+ ·(1+λ· +∑ξ) (1)

Выразим сопротивление сети через V :

Н_сети = Н_п+Н_доп 𝜔= Подставим в уравнение (1)

Н_г

Н_сети = Н_г + kv²

; к - коэффициент для трубопровода.

Нарисуем характеристику сети в координатах H-V.

Выбор насоса.

Представим характеристику насоса и характеристику сети на данном графике:

т.А соответствует наибольшей производительности, которую может дать данный насос, работающий на данную сеть.

В данной точке сопротивление сети равно напору, создаваемому насосом при обеспечении объёмного расхода v.

При v₁ – насос работать не будет.

v₂- насос работает, компенсировать можно задвинув задвижку.

Способы регулировки работы центробежного насоса.

1) Дросселирование ( открыть, закрыть задвижку на опорном трубопроводе)

2) Изменение числа оборотов двигателя (см. гр. 1)

3) Создание перепускной линии (байх – пасс)

Последовательное и параллельное включение насоса.

При последовательном включении суммируются напоры двух насосов.

Параллельное включение центробежного насоса.

При параллельных полосах складываются объемные расходы.

Объемные насосы (поршневой насос)

Поршневой насос по принципу действия делится на:

- простого

- двойного

- тройного

- четвертного

Насос простого действия.

1- поршень

2- шток

3- КШМ(Кривошипно- шатунный механизм)

4- всасывающий клапан

5- нагнетающий клапан

Принцип работы:

При движении поршня вправо в камере создаётся разрежение, в результате чего нагнетающий клапан закрывается, всасывающиеся открывается и жидкость засасывается при последующем движении поршня влево, всасывающий клапан закрывается, нагнетающий открывается, происходит вталкивание жидкости через нагнетающий клапан.

Только один ход поршня в одну сторону обеспечивает работу насоса.

V

p 2p 3p 4p 5p

Насос простого действия работает через пол-оборота.

Производительность.

n - число оборотов двигателя в минуту

V= [м³/c] l – длина хода поршня.

Насос двойного действия.

Оба хода поршня выдают свою порцию жидкости.

V p

V=

f - площадь поперечного сечения

штока.

p 2p 3p 4p