Струйные насосы
Струйный насос работает по принципу использования кинетической энергии струи рабочего тела, подводимого к смесительной камере, и передачи этой энергии потоку перекачиваемой жидкой среды. Рабочим телом в струйных насосах могут быть жидкая среда (гидроэлеваторы), газ или пар (эжекторы).
На рис. 3.4 показана принципиальная схема струйного насоса. Рабочее тело в нем от источника энергии 1 (источником энергии могут служить вода в напорном баке, отдельный насос, сжатый воздух, сжатый пар) по подводящей трубе 2 подается к соплу 3, при выходе из которого поток приобретает максимальную кинетическую энергию. В сечении II—II создается вакуумметрическое давление, благодаря чему жидкая среда по всасывающей трубе 7 поступает в камеру 4, где происходит турбулентное смешение рабочего и присоединенного потоков.
Подачу насоса можно регулировать методом дросселирования, но более экономично применять метод перепуска части жидкой среды из напорной линии во всасывающую с помощью перепускного трубопровода (байпаса).
На рис. 3.2, а приведен продольный разрез самовсасывающего вихревого насоса. Ввиду того что всасывающий и напорный патрубки насоса размещены в верхней его части, рабочая полость насоса всегда заполнена жидкой средой и заливка перед запуском не требуется. Для улучшения самовсасывающей способности насос на напорной стороне оборудуется специальным колпаком и устройством для отвода воздуха.
В соответствии с ГОСТ 10392—80 Е вихревые и центробежновихревые насосы выпускаются следующих типов: В — вихревой с проходным валом; ВС — то же, самовсасывающий; ВК — вихревой консольный; ВКС — то же, самовсасывающий; ВКО — то же, обогреваемый (охлаждаемый); ЦВ — центробежно-вихревой; ЦВС — то же, самовсасывающий.
Вихревые насосы имеют подачу 1,8…22,7 м3/ч при напоре от 16 до 40 м.
Сочетание центробежной и вихревой ступеней (рис. 3.3) в одном насосе (двухступенчатый насос) позволяет значительно повысить гСодачу, напор и высоту самовсасывания. Центробежно-вихревые насосы имеют подачу 14,4…22,7 м3/ч при напоре 80… 160 м. Высота самовсасывания — 6 м.
Марка вихревого насоса, например, ВС-6,3/30 означает: ВС — тип насоса; 6,3 — подача, л/с; 30 — напор, м.
Вихревые и центробежно-вихревые насосы предназначаются для перекачивания жидких сред, не содержащих твердых включений. Для хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием абразивных частиц размером до 5 мм отечественные заводы начали выпускать насосы типа СДС (для сточной жидкости, динамические, свободно-вихревые) (ГОСТ 11379—80).
Потоком через диффузор 5 уносится в отводящий трубопровод 6. В диффузоре часть кинетической энергии преобразуется в потенциальную, т. е. повышается статический напор. Если для сечений I—I и II—II относительно плоскости сравнения—0 записать уравнение Бернулли, то после несложных преобразований получим выражение, по которому подсчитывают вакуумметрический напор в камере 4 коэффициент сопротивления участка между сечениями I—I и II— II; d — диаметр выходного отверстия сопла, м; D — диаметр подводящего трубопровода, м.
КПД насоса может быть подсчитан как отношение мощности, затраченной на подъем жидкой среды, к мощности струи в сопле:
Действительное значение КПД струйных насосов составляет 0,25…0,3.
Имеется несколько методов расчета струйных насосов, на основании которых определяются основные геометрические размеры насоса: оптимальный диаметр сопла, диаметр и длина камеры смешения, размеры диффузора. Эти методы приводятся в специальной литературе.
Струйные насосы используют для подъема сточных и грунтовых вод, для отсоса воздуха из всасывающей линии при запуске больших центробежных насосов, для удаления ила из отстойников, для транспортировки грунтовой массы при гидромеханизации земляных работ, транспортировки золы и шлака в котельных установках и т. д.
На рис. 3.5 показаны схемы сварного гидроэлеватора с подачей 15…30 л/с при высоте подъема жидкой среды от 4…20 м и чугунного цельнолитого гидроэлеватора типа ВСН-50 с подачей 14… 17 л/с.
Преимуществом струйных насосов является простота их конструкции, а недостатком — низкий КПД.