3.3 Вихрові та відцентрово-вихрові насоси.
Належать до динамічних насосів тертя. Основний орган – робоче колесо (7), що є диском з радіальними або похилими лопатками (3), які виходять фрезеруванням диска з обох сторін. Колесо знаходиться у корпусі (1) з невеликими торцевими зазорами.
У бічній і периферійній стінці корпусу є канал (6), що починається у патрубка, що всмоктує, (2) і закінчується у напірного (5); перемичка (4) служить ущільненням між напірною і всмоктувальною порожнинами.
Принцип дії. При обертанні робочого колеса в його осередках виникає потік, що має радіальну та окружну складові швидкості. Під дією відцентрової сили потік виходить з осередків і надходить у канал, повідомляючи імпульс сили в напрямку обертання колеса рідини, що знаходиться в каналі. Одночасно з виходом потоку з осередків у них надходить нова кількість рідини біля кореневої частини лопаток.
При русі рідини в осередку її енергія підвищується і рідина знову викидається канал. В результаті багаторазового обміну енергія рідини в каналі підвищується в міру віддалення її від патрубка, що всмоктує. У зв'язку з тим, що частки рухаються в каналі з різними швидкостями, спостерігається інтенсивне виховання та значні втрати енергії.
ККД насосів менше 45%, напір у 3 - 7 разів більше відцентрового при тих же розмірах та частоті обертання. Більшість цих насосів має властивості самовсмоктування і можуть працювати на суміші рідини та газів.
У цих насосів напір та потужність знижуються зі збільшенням подачі, а к.п.д. змінюється як у відцентрових насосів, тому пуск роблять при відкритій засувці на напірній магістралі, а потім регулюють подачу. Вихрові насоси на придатні до роботи на в'язких рідинах, т.к. зі збільшенням їх в'язкостінатиск та к.п.д. різко падають. Не придатні також до роботи на рідинах, містять тверді частки, т.к. при цьому швидко збільшуються торцеві і радіальні зазори на перемичці, що призводить до зниження подачі і ККД.
На суднах вихрові насоси застосовують у санітарних, поживних системах, у холодильних установках. Вихрові насоси використовують так само як один із ступенів відцентрового насоса, що забезпечує самоусмоктування. Такі насоси називаються відцентрово-вихровими.
Характеристики відцентрово-вихрових насосів мають такий самий вигляд, як і вихрових. Однак відцентрово-вихрові насоси мають відносно меншу потужність при нульовій подачі, а вакуумметрична висота всмоктування досягає 6 метрів.
3.4. Розрахунок потужності та вибір ед для нагнітачів динамічної системи.
Для насоса напір є енергією, що повідомляється одиниці ваги рідини, а добуток подачі на щільність γ є кількість рідини, що проходить через вихідний патрубок насоса в одиницю часу. Тоді корисна потужність насоса визначиться виразом:
Споживана насосом потужністьNбільша за корисну, т.к. частина спожитої енергії витрачається в насосах на подолання гідравлічних опорів, механічного тертя, протікання рідини у зазорах. З урахуванням ККД споживана потужність (потужність на валу насоса) визначається формулою:
При тривалому режимі роботи номінальна (каталожна) потужність електродвигуна насосів та вентиляторів динамічних систем, що працюють з незмінною кутовою швидкістю, визначається за умови:
Для суднових нагнітачів динамічних систем при виборі електродвигуна слід рекомендувати дещо збільшити розрахункову системупотужність для гарантії нормального теплового режиму двигуна під час роботи його в умовах вимушених відхилень від розрахункових. Наприклад: тривалій роботі при підвищених частотах і напрузі мережі, сильній затяжці сальників після ремонту, при збільшенні (з жорсткою характеристикою) або зменшенні подачі менше розрахункової у нагнітачів з круто падаючої характеристикою: для вихрових насосів рекомендуєтьсяРном1,25N.
У нагнітачів динамічних систем подача пропорційна кутовій швидкості:
Напір пропорційний квадрату кутової швидкості:
Отже, потужність, що споживається нагнітачем, пропорційна кубу кутової швидкості:
Момент на валу – квадрату кутової швидкості:
Практично ступінь кутової швидкості змінюється в широких межах, що залежить в основному від наявності статичного натиску та конструкції нагнітача.
У будь-якому випадку ці приводи характеризуються легкими умовами пуску, тому в них використовуються електродвигуни паралельного збудження в мережах постійного струму і асинхронні звичайні двигуни при змінному струмі.