Погружной водяной насос с осевым потоком

Погружные водяные насосы с осевым потоком широко используются в системах орошения, борьбы с наводнениями, циркуляции охлаждающей воды на электростанциях и очистных сооружениях. Понимание принципа работы погружных водяных насосов с осевым потоком крайне важно для инженеров, техников и операторов, работающих с системами обработки жидкостей. 

Информационный лист по параметрам

Подъем, создаваемый рабочим колесом 

Основной принцип работы погружного водяного насоса с осевым потоком основан на концепции создания подъемной силы, подобно тому, как крыло самолета создает подъемную силу в воздухе. При вращении крыльчатки в жидкости создается разность давлений между верхней и нижней поверхностями ее лопастей. Этот перепад давления приводит к возникновению подъемной силы, которая продвигает жидкость в осевом направлении через насос.

Лопасти рабочего колеса имеют определенную форму и угол атаки, чтобы оптимизировать создание подъемной силы. При вращении рабочего колеса жидкость ускоряется и направляется вдоль оси насоса. Вращательное движение рабочего колеса придает жидкости осевую и тангенциальную составляющие скорости. Осевая составляющая отвечает за перекачивание, а тангенциальная составляющая обычно преобразуется в дополнительную энергию давления стационарными компонентами насоса.

Эффективность насосного механизма, основанного на подъемной силе, зависит от различных факторов, включая конструкцию рабочего колеса, скорость вращения и свойства жидкости. Тщательно контролируя эти параметры, погружные водяные насосы с осевым потоком могут достигать высокой скорости потока при относительно низких затратах энергии, что делает их идеальными для применения в системах, требующих перемещения больших объемов жидкости.

Функция рабочего колеса

Рабочее колесо - это сердце осевого погружного водяного насоса, играющее решающую роль в процессе преобразования энергии. Когда движущая сила (обычно это электродвигатель или двигатель) вращает рабочее колесо, оно передает механическую энергию жидкости. Эта энергия преобразуется в две формы: энергию давления и кинетическую энергию.

Лопасти рабочего колеса имеют аэродинамическое сечение, похожее на крылья самолета. Когда жидкость обтекает эти лопасти, она испытывает разницу давлений между верхней и нижней поверхностями. Этот перепад давления создает подъемную силу, которая продвигает жидкость в осевом направлении через насос.

Кинетическая энергия, передаваемая жидкости, проявляется в виде увеличения скорости в осевом и тангенциальном направлениях. Осевая составляющая скорости напрямую влияет на расход насоса, в то время как тангенциальная составляющая часто рассматривается как потеря, которую необходимо минимизировать или восстановить.

Эффективность рабочего колеса при преобразовании механической энергии в энергию жидкости зависит от нескольких факторов, включая:

1. Геометрия лопасти (угол, кривизна и толщина)

2. Количество лопастей

3. Диаметр рабочего колеса

4. Скорость вращения

5. Свойства жидкости (вязкость, плотность).

Инженеры оптимизируют эти параметры для достижения требуемой производительности насоса при минимизации потерь энергии и риска кавитации.

Функция направляющей лопатки

После прохождения жидкости через рабочее колесо она имеет как осевую, так и вращательную составляющие скорости. Направляющие лопасти, также известные как лопасти статора или диффузорные лопасти, играют важную роль в оптимизации общей эффективности погружного водяного насоса с осевым потоком, поскольку они направляют этот вращательный поток.

Основными функциями направляющих лопаток являются:

1. Выпрямление потока: Направляющие лопатки перенаправляют спиралевидный поток жидкости, выходящий из рабочего колеса, в более осевом направлении. Такое выпрямление потока снижает потери энергии, связанные с завихрением потока, и повышает гидравлическую эффективность погружного водяного насоса с осевым потоком.

2. Преобразование энергии: При прохождении жидкости через направляющие лопатки часть ее кинетической энергии (в первую очередь вращательная составляющая) преобразуется в энергию давления. Этот процесс преобразования достигается благодаря тщательно продуманной геометрии направляющих лопаток, которые эффективно работают как диффузор.

3. Восстановление давления: Замедляя движение жидкости и увеличивая площадь потока, направляющие лопатки помогают восстановить давление, которое в противном случае было бы потеряно. Это восстановление давления способствует увеличению общего напора, создаваемого насосом.

4. Стабильность потока: Хорошо спроектированные направляющие лопатки помогают стабилизировать поток в насосе, снижая турбулентность и улучшая общую производительность насоса.

Эффективность выполнения направляющими лопатками этих функций зависит от их конструкции, включая такие факторы, как количество лопаток, их форма, угол наклона и расстояние между ними. Правильное выравнивание рабочего колеса и направляющих лопаток также имеет решающее значение для оптимальной работы.

Характеристики производительности

Для обеспечения безопасной и эффективной работы погружных водяных насосов с осевым потоком операторы должны:

1. Избегать длительной работы в нестабильной области низкого потока

2. Всегда запускать насос с открытым нагнетательным клапаном

3. Следите за производительностью насоса и состоянием системы, чтобы поддерживать работу вблизи расчетной точки

4. Внедрите надлежащие стратегии управления, такие как приводы с переменной скоростью вращения, для удовлетворения изменяющихся требований системы при сохранении эффективной работы