Виды и классификация нагнетателей

[7] Зачем два раза одно и то же, не говоря уже о дублировании с «Социальной экологией», «Геоэкологией» и «Основами природопользования», понять трудно. У чиновников своя логика — начальство распорядилось изучать устойчивое развитие, будем, а чтобы у начальства сомнений не было именно так и назовём. Начальство глупое, ему не объяснишь, что то же самое идёт в других дисциплинах.

Тема 8. Нагнетательные машины

Нагнетателями называются машины, служащие для переме­щения жидкости и газов и повышения их потенциальной и кине­тической энергии.

Известно, что большинство современных технологических про­цессов связано с перемещением потоков жидких и газообразных сред, и поэтому нагнетатели имеют очень широкое применение во всех отраслях промышленности, сельском и коммунальном хо­зяйствах.

В зависимости от вида перемещаемого рабочего тела нагнета­тельные машины подразделяются на две большие группы: насосы — машины, подающие жидкости; вентиляторы и компрессоры — машины, подающие воздух и технические газы.

Вентилятор — машина, перемещающая газовую среду при сте­пени повышения давления е_р < 1,15 (степень повышения давле­ния е_р — отношение давления газовой среды на выходе из маши­ны к давлению ее на входе).

Компрессор — машина, сжимающая газ с е_р» 1,15 и имеющая искусственное (обычно водяное) охлаждение полостей, в кото­рых происходит сжатие газов.

Согласно ГОСТ 17398—72 нагнетатели (насосы) подразделя­ются на две основные группы: насосы динамические и объем­ные.

В динамических нагнетателях передача энергии жидкости или газу происходит путем работы массовых сил потока в полости, постоянно соединенной с входом и выходом нагнетателя.

В объемных нагнетателях повышение энергии рабочего тела (жидкости или газа) достигается силовым воздействием твердых тел, например поршней в поршневых машинах в рабочем про­странстве цилиндра, периодически соединяемым при помощи клапанов с входом и выходом нагнетателя.

 

Рис. 1. Классификация нагнетателей

 

Классификация нагнетателей производится также по конструк­тивным признакам, давлению, развиваемому машиной, назначению в технологическом процессе.

На рис. 1 представлена классификация нагнетателей по принципу действия и конструктивным признакам.

 

Рис..2. Центробеж­ный нагнетатель:

1 — корпус; 2 — трубо­провод; 3 — напорный патрубок; 4 —лопатки; 5 — патрубок

На рис. 1.2 приведена схема динамического центробежного нагнетателя. Рабочее колесо, снабженное изогнутыми лопаткам 4, вращается двигателем, расположенным в кор­пусе 1. Рабочее тело (жидкость или газ), вхо­дящее в центральную полость колеса через патрубок 5, заполняет весь корпус и линейные каналы колеса между лопатками 4. При вращении рабочего колеса под действи­ем центробежных сил масса рабочего тела, находящегося и этих каналах, повышает энер­гию потока и выбрасывается потоком в спиральный канал, охватывающий рабочее колесо. Далее поток поступает в напорный парубок 3 и трубопровод 2.

Процесс всасывания и подачи в таких нагнетателях происходит непрерывно и равномерно (при постоянной скорости вращения рабочего колеса).

Для подачи жидкостей и газов применяются также динамические лопастные нагнетатели осевого типа (рис. 3). Нагнетатель со­стоит из колеса с рабочими лопастями 4, насаженными под опре­деленным углом на ступицу колеса с обтекателем 1, корпуса 2 и спрямляющего лопаточного аппарата 5, неподвижно закрепленно­го в корпусе. При вращении колеса лопатки передают энергию ра­бочему телу и перемещают рабочее тело (патрубок 3 — всасываю­щий, патрубок 6 — напорный).

 

Рис. 3. Осевой нагнетатель: 1— обтекатель; 2 — корпус; 3 —всасывающий патрубок; 4 — лопасти; 5 — лопаточный аппарат;6 — напорный патрубок

 

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

Схема простейшего объемного нагнетателя-насоса приведена на рис.5. Цилиндр 3 и клапанная коробка 7 плотно соединены в единый блок. В коробке размешены всасывающий 5 и напорный 2 клапаны. Поршень 4, двигаясь возвратно-поступательно, произ­водит всасывание и подачу.

Ускорение поршня, двигающегося синусоидально, вызывает появление инерционных сил, влияющих на прочность ходовой системы нагнетателя и вызывающих разрывы сплошности потока. Это ограничивает допустимую скорость вращения кривошипного вала. Поэтому применяются объемные нагнетатели роторного типа, допускающие прямое соединение с высокоскоростными двигате­лями.

Рис. 6 дает представление об устройстве и принципе действия пластинчатого роторного нагнетателя. Массивный ротор 2 с ради­альными прорезями помещен эксцентрично в корпус 1. В прорези вставлены прямоугольные стальные пластинки 7, свободно отжи­маемые до упора в корпус центробежными силами. При враще­нии ротора двигателем рабочее тело будет всасываться через пат рубок 5 и подаваться через полости переменного сечения 6 и 3 в напорный патрубок 4 трубопроводной системы. Нагнетатель реверсивен: при изменении направления вращения ротора нагнета­тель меняет направление потока рабочего тела.

Для перемещения жидкостей и газов в промышленных и лабо­раторных установках находят применение струйные нагнетатели (рис. 7). Поток рабочей жидкости выходит с высокой скороcтью через суживающееся сопло 1 в камеру 2, где устанавливается низ­кое давление. Под влиянием разности давлений на поверхности жидкости и в камере происходит подъем жидкости по трубе 5 и смешение ее с рабочей жидкостью, выбрасываемой из сопла. Смесь жидкостей — рабочей и поднимаемой по трубе 5— транспортиру­ется через диффузор 3 и напорную трубу 4 на высоту Н_г.

 

Рис. 4. Вихревой нагнетатель:

1— напорный патрубок; 2 — кольцевой канал; 3 — лопатки; 4 — корпус

 

 

Рис. 5. Поршневой нагнетатель:

1— нагнетательный трубопровод; 2 — на­порный клапан; 3 — цилиндр; 4~ поршень; 5— всасывающий клапан; 6— всасывающий трубопровод; 7 — клапанная коробка

 

 

Рис. 6. Роторный нагнета­тель:

1 — корпус; 2 — ротор; 3, 6 -полости переменного сечения; 4— напорный патрубок; 5— вса­сывающий патрубок; 7 — подвижные

пластинки

 

Рис. 7. Струйный нагнета­тель: 1— сопло; 2 — камера; 3 — диффузор;

4 — напорная тру­ба; 5— труба

 

 

В системах промышленного водоснабжения, нефтедобычи, сель­ском и коммунальном хозяйствах применяются нагнетатели осо­бого типа — эрлифты и газлифты, использующие для подъема жидкостей сжатый воздух или газ (рис. 8). Подъемники такого типа применяются для подъема воды и нефти из глубоких буро­вых скважин.

 

 

В обсадную трубу 1 опущена подъемная труба 2. Воздух или тех­нический газ поступает из компрессора К по воздухопроводу (по­казанному пунктирной линией) в нижний конец подъемной тру­бы через барботажное устройство. Здесь образуется пузырьковая смесь воздуха или газа с жидкостью. Плотность этой смеси мень­ше плотности чистой жидкости в обсадной трубе.

По закону сообщающихся сосудов столб жидкости высотой Н, в обсадной трубе вытесняет столб смеси в подъемной трубе на высоту Н₂. При ударе об отбойный конус 4 воздух (газ) из смеси удаляется, жидкость собирается в резервуаре 3 и направляется насосами в трубопроводную систему.