Области применения нагнетателей.

Наибольшее распространение получили лопастные насосы.

Центробежные машины. В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в систему регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системы теплофикации применяются центробежные насосы. Техническое, хозяйственное и противопожарное водоснабжение электрических станций основывается на применении центробежных насосов. В атомной энергетике применяются центробежные насосы специальных типов (например, герметичного исполнения). Центробежные вентиляторы больших подач и напоров применяются в качестве дымососов и дутьевых вентиляторов котельных агрегатов. В энергетическом хозяйстве промышленных предприятий центробежные насосы применяются во всех системах хозяйственного и технического водоснабжения, для подачи различных химических реагентов, растворов, масел в технологических схемах производства. Центробежные компрессоры являются основным видом компрессорных машин в металлургическом и коксохимическом производствах, где они служат для подачи дутьевого воздуха и газов. Центробежные компрессоры получили большое распространение в системах дальнего газоснабжения для транспортировки газов на большие расстояния.

Осевые машины. В связи с ростом мощности паровых турбин в последнее время подача циркуляционной воды в конденсаторы осуществляются осевыми насосами. Осевые компрессоры применяют для сжатия любых газов при больших подачах. Эти машины широко используются в газотурбинных установках.

Машины объемного типа. Поршневые насосы в теплоэнергетических установках применяются для питания паровых котлов небольшой паропроизводительности и как дозаторы растворов для поддержания определенного состава котловой воды крупных парогенераторов ГРЭС. Роторные насосы применяются в системах смазки и регулирования турбоагрегатов, крупных насосов и компрессоров. Поршневые компрессоры применяются для обдувки поверхностей нагрева котельных агрегатов и снабжения сжатым воздухом пневматического ремонтного инструмента электростанций. В химической промышленности для синтеза химических продуктов широко используются поршневые компрессоры высокого давления.

Струйные насосы. Центробежные и струйные насосы для подачи грунто- и золосмесей имеют распространение в системах гидрозолоудаления тепловых электростанций.

Лекция 2. Особенности термодинамических процессов установок, использующих нагнетатели и тепловые двигатели.

2.1. Классификация нагнетателей.

2.2. Основные рабочие параметры нагнетателей. Понятие мощности нагнетателя.

2.3. Понятие о коэффициентах полезного действия нагнетателей.

2. 4. Применение законов термодинамики к описанию процессов в нагнетателе.

Классификация нагнетателей.

Нагнетатели можно классифицировать по различным признакам: по конструкции, способу действия, развиваемому давлению, роду перемещаемой среды. В пределах каждой классификационной группы нагнетатели могут подразделяться по вторичным признакам.

Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» насосы подразделяются на две основные группы:

1. насосы динамические;
2. насосы объёмные.

Такое разделение принято для всего класса нагнетателей, независимо от рода перемещаемой среды.

ОПР: Динамическим нагнетателем называется машина, повышающая энергию жидкости или газа путём использования работы массовых сил потока в полости, постоянно соединенной с входом и выходом нагнетателя.

Например, в центробежном нагнетателе рабочее тело повышает энергию вследствие воздействия центробежных сил при движении через межлопастные каналы рабочего колеса.

ОПР: Объёмным нагнетателем называется машина, в которой повышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твёрдых рабочих тел, например, поршней в поршневых машинах, в рабочем пространстве цилиндра, периодически соединяемом при помощи клапанов со входом и выходом нагнетателя.

Приведём классификацию нагнетателей по способу действия и конструктивным признакам рис. 1.

Рис.1 Классификация нагнетателей.

Лопастные машины представлены тремя основными группами – центробежными, осевыми и вихревыми. Большое распространение их объясняется достаточно высоким КПД, компактностью и удобством комбинирования их с приводными электродвигателями.

Схема динамического центробежного нагнетателя (насоса) представлена на рис. 1 раздаточного материала. Рабочее колесо, снабженное изогнутыми лопатками 1, вращается двигателем, расположенным в корпусе 2. Рабочее тело (жидкость, газ), входящее в центральную полость колеса через патрубок 3, заполняет весь корпус и криволинейные каналы колеса между лопатками 1. При вращении рабочего колеса под действием центробежных сил масса рабочего тела, находящегося в этих каналах, повышает энергию потока и выбрасывается потоком в спиральный канал, охватывающий рабочее колесо. Далее поток поступает в напорный патрубок 4 и трубопровод 5. Процесс всасывания и подачи в таких нагнетателях происходит непрерывно и равномерно (при постоянной скорости вращения рабочего колеса).

Для подачи жидкостей и газов находят применение динамические лопастные нагнетатели осевого типа рис. 2 раздаточного материала. Лопасти 1 осевого нагнетателя закреплены на втулке 2 под некоторым углом к плоскости, нормальной к оси. При вращении лопасти взаимодействуют с потоком жидкости, сообщая ей энергию и перемещая её вдоль оси насоса.

Схема вихревого нагнетателя представлена на рис. 3 раздаточного материала. В корпусе 1 концентрично располагается колесо с плоскими радиальными лопатками 2. Рабочее тело поступает через всасывающий патрубок в кольцевой канал 3, увлекается лопатками 2, совершая сложное вихревое движение и повышая энергию, выходит через напорный патрубок 4 в трубопровод.

Работа объёмных насосов основана на всасывании и вытеснении жидкости твёрдыми телами (поршнями, пластинами, зубцами), движущимися в рабочих полостях. Схема поршневого насоса приведена на рис. 4 раздаточного материала. Цилиндр 1 сопряжен с клапанной кробкой 2, в гнёздах которой расположены всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4. Поршень 5, движущийся в цилиндре возвратно-поступательно, производит попеременно всасывание из трубы 6 и нагнетание в трубу 7. Поршневые насосы обладают неравномерностью подачи, обусловленной периодичностью движения поршней. Это привело к появлению насосов вытеснения вращательного типа, называемых роторными.

Схема роторного пластинчатого насоса приведена на рис. 5 раздаточного материала. При вращении цилиндра 1 пластинки 3 производят всасывание через приёмный патрубок 4 и нагнетание через напорный патрубок 5. Насос является реверсивным: при изменении направления вращения его вала изменяется направление движения жидкости в трубопроводах, присоединенных к насосу.

Схема роторного зубчатого шестеренного насоса представления на рис. 6.Сцепляющиеся зубчатые колеса помещены с малыми зазорами в корпусе 3. Одно из колес ведущее, другое – ведомое. При вращении колес в направлении, указанном стрелками, жидкость поступает в полости всасывания 4 во впадины между зубьями и перемещается в напорную полость 5; здесь при сцеплении происходит выдавливание жидкости из впадин.

Для подачи газов, чистой воды и растворов могут применяться все описанные типы насосов. Для жидкостей с большой вязкостью используют объёмные и лопастные насосы. Смеси золы или грунта с водой по соображениям износа трущихся частей машины подаются обычно струйными и лопастными насосами.

Основными параметрами каждого насоса являются его подача и давление. Насосы принято разделять на группы по величинам этих параметров. Каждому типу насосов соответствуют определенные области подач и давлений. Например, насосы поршневые и роторные применяются при высоком давлении и относительно низкой подаче. Осевые насосы приспособлены для подачи больших количеств жидкостей при низких давлениях. Используя величины подач и напоров выполненных конструкций насосов и нанося их в координатной системе Q – H, можно получить график областей применения различных типов насосов. Такой график для водяных насосов представлен в логарифмической координатной сетке на рис. 6 раздаточного материала.

Классификация нагнетателей

	1 – рабочее колесо насоса, несущее лопасти; 2 – корпус спиральной формы; 3 – всасывающий патрубок; 4 – напорный (нагнетательный) патрубок; 5 – трубопровод.
Рис. 1. Схема устройства центробежного насоса
	1 – колесо с рабочими лопастями; 2 – обтекатель; 3 – корпус; 4 – спрямляющий лопаточный аппарат; 5 – всасывающий патрубок; 6 – напорный патрубок.
Рис. 2. Схема устройства осевого насоса
	1 – корпус; 2 – колесо с плоскими радиальными лопатками; 3 – кольцевой канал; 4 – напорный (нагнетательный) патрубок;
Рис. 3. Схема устройства вихревого насоса
	1 – цилиндр; 2 – клапанная коробка; 3 – всасывающий клапан; 4 –нагнетательный клапан; 5 – поршень; 6, 7 – трубы.
Рис. 4. Схема устройства поршневого насоса

	1 – цилиндр; 2 – корпус; 3 – прямоугольные пластинки; 4 –приемный патрубок; 5 – напорный патрубок;
Рис. 5. Схема пластинчатого роторного насоса

Рис. 6. График подач и напоров водяных насосов различных типов