Насосная установка

В химическом производстве большинство технологических про­цессов происходит с участием жидких веществ. Это и сырье, кото­рое подают со склада на технологическую установку, и промежу­точные продукты, перемещаемые между аппаратами, установка­ми и цехами завода, а также конечные продукты, доставляемые в емкости склада готовой продукции. На все перемещения жидко­стей как по горизонтали, так и по вертикали необходимо затра­тить энергию. Наиболее распространенным источником энергии является насос, создающий напорный поток жидкости.

Классификация насосов, применяемых в химическом произ­водстве, приведена на рис. 7.1.

Лопастные и объемные насосы принципиально различаются по виду энергии, сообщаемой жидкости в момент ее передачи.

Лопастные насосы — это устройства кинетического действия: жидкость в рабочей части насоса приобретает большую скорость. В дальнейшем кинетическая энергия преобразуется в потенциаль­ную — энергию давления на выходе из насоса.

В объемных насосах жидкость сразу получает потенциальную энергию в форме давления. Во всех насосах этого типа образуются замкнутые полости переменного объема. Жидкость в замкнутом пространстве подвержена действию силы, исходящей от рабочего органа той или иной конструкции.

Насосы также классифицируют по роду перекачиваемой жидкости (насосы общего назначения для горячих нефтепро­дуктов, конденсатные, химические и др.).

Работу любого насоса характеризуют следующие основные па­раметры.

Подача насоса , м³/с, — это объем жидкости, подаваемой в напорный (выходной) трубопровод в единицу времени.

Напор насоса , м, — это удельная энергия, сообщенная жид­кости в насосе. Термин «удельная» здесь означает, что энергия отнесена к единице веса жидкости. Иногда вместо напора насоса (например, в объемном гидроприводе) удобнее использовать ве­личину, называемую давлением насоса , Па.

Применительно к насосу различают два понятия мощности, Вт: полезная — мощность, сообщенная жидкости в насосе, и потребляемая N — мощность, подведенная к насосу от двигателя.

Потребляемая мощность насоса больше полезной, так как часть ее теряется внутри насоса. Долю полезной мощности по отноше­нию к потребляемой характеризует безразмерная величина, на­зываемая коэффициентом полезного действия (КПД) ):

Мощность, потребляемая насосом, с учетом его КПД составляет

Существует три вида потерь энергии в насосе:

• объемные потери — возникают вследствие разности напоров в полости нагнетания и полости всасывания насоса (часть жидкости возвращается в полость всасывания через негерметичные участки соединений между подвижными и неподвижными деталями насо­са, на что бесполезно расходуется подводимая к нему энергия);

• гидравлические потери — связаны с движением жидкости внут­ри насоса (аналогичны потерям энергии при движении жидкости по трубам);

• потери на трение — возникают между подвижными и неподвижными деталями насоса (например, трение в подшипниках вала, сальниковом уплотнении вала, трение поршня о цилиндр _в поршневом насосе и т. п.).

Чтобы обеспечить перемещение жидкости, насос монтируй совместно с другим оборудованием по определенной схеме, со­здавая насосную установку. В схему также входят резервуары (сосуды, емкости), всасывающий и напорный трубопроводы, запорно-регулирующая арматура и другие гидроаппараты. Различают исходные и напорные резервуары. Пример такой схемы приведен на рис. 7.2.

Насос 4 выкачивает жидкость из исходного резервуара 1 (в дан­ном примере это открытый аппарат) по всасывающей трубе 2 и подает ее по напорной трубе 6 в резервуар 8 (здесь это аппарат работающий при избыточном давлении). Задвижка 7 служит для регулирования подачи насоса, приборы 5 (манометр) и 3 (ваку­умметр) служат для определения напора, создаваемого насосом.

Напор насоса в насосной установке затрачивается на подъем жидкости на высоту , которая является суммой высоты всасы-

Рис. 7.2. Схема насосной установки: 1 — исходный резервуар с жидкостью; 2 — всасывающая труба; 3 — вакуумметр; 4 — насос; 5 — манометр; 6 — напорная труба; 7 — задвижка; 8 — напорный резервуар; — расстояние между приборами; и — давления в исходном | напорном сосудах; — высота всасывания; — высота нагнетания; — высота подъема жидкости

вания и высоты нагнетания , обеспечение разности напоров

в сосудах и составляющей общего напора, необхо­димой для преодоления гидравлического сопротивления во вса­сывающей и напорной трубах. Таким образом, напор насоса мож­но выразить через параметры насосной установки с помощью сле­дующей формулы:

Напор насоса определяют по показаниям манометра и вакуумметра , обычно пренебрегая разностью скоростных напо­ров в напорной и всасывающей линиях ввиду их малости:

где — расстояние между приборами по вертикали, которое вы­падает из измерений. В некоторых конкретных схемах эта величина может быть пренебрежимо малой.