Осевой насос

, Осевой насос или AFP , — это распространенный тип насоса , который по существу состоит из крыльчатки (осевой крыльчатки ) в трубе. Пропеллер может приводиться в движение непосредственно от герметичного двигателя в трубе или от электродвигателя или бензиновых/дизельных двигателей, установленных на трубе снаружи, или от прямоугольного приводного вала, проходящего через трубу.

Частицы жидкости, протекая через насос, не меняют своего радиального положения, поскольку изменение радиуса на входе (так называемое «всасывание») и выходе (так называемое «выпуск») насоса очень мало. Отсюда и название «осевой» насос.

Операция

Осевой насос имеет рабочее колесо пропеллерного типа, вращающееся в корпусе. Давление в аксиальном насосе создается за счет обтекания жидкостью лопаток рабочего колеса. Жидкость выталкивается в направлении, параллельном валу рабочего колеса, то есть частицы жидкости при прохождении через насос не меняют своего радиального расположения. Это позволяет жидкости попадать в рабочее колесо в осевом направлении и выпускать жидкость почти в осевом направлении. Пропеллер осевого насоса приводится в движение двигателем.

Примечания

Неподвижные лопатки диффузора используются для удаления вихревой составляющей ( $V_{\rm {w2}}$ ) скорости нагнетания рабочего колеса и преобразования энергии в давление.
Лопасти рабочего колеса могут регулироваться.
Машина может быть оснащена входными лопатками, чтобы исключить предварительное вращение и сделать поток чисто осевым.

Работа, совершаемая над жидкостью на единицу веса ^[1] = $U{\frac {(V_{\rm {w2}}-V_{\rm {w1}})}{g}}$

где $U=U_{\rm {2}}=U_{\rm {1}}$ это скорость лопасти.

Для максимальной передачи энергии $V_{\rm {w1}}=0$ , то есть, $\alpha _{\rm {1}}=90^{\circ }$

Следовательно, из треугольника выходной скорости имеем

$V_{\rm {w2}}=U-V_{\rm {f2}}\cot \beta _{\rm {2}}$

Следовательно, максимальная передача энергии на единицу веса осевым насосом = $U{\frac {(U-V_{\rm {f2}}\cot \beta _{\rm {2}})}{g}}$

Конструкция лезвия

В насосе с осевым потоком лопатки имеют профильную часть, по которой течет жидкость и создается давление. ^[2] Для постоянного потока имеем $V_{\rm {f1}}=V_{\rm {f2}}=V_{\rm {f}}$

Таким образом, максимальная передача энергии жидкости на единицу массы будет равна

$U{\frac {(U-V_{\rm {f}}\cot \beta _{\rm {2}})}{g}}$

Для постоянной передачи энергии по всему размаху лопасти приведенное выше уравнение должно быть постоянным для всех значений $r$ . Но, $U^{2}$ будет увеличиваться с увеличением радиуса $r$ , поэтому для поддержания постоянного значения необходимо равное увеличение $UV_{\rm {f}}\cot \beta _{\rm {2}}$ должно состояться. С, $V_{\rm {f}}$ постоянно, поэтому $\cot \beta _{\rm {2}}$ должно увеличиваться по мере увеличения $r$ . Итак, лезвие скручивается при изменении радиуса.

Характеристики

Характеристики осевого насоса представлены на рисунке. Как показано на рисунке, напор при нулевом расходе может в три раза превышать напор в точке наилучшего КПД насоса. Кроме того, потребность в мощности увеличивается по мере уменьшения расхода, причем наибольшая мощность потребляется при нулевом расходе. Эта характеристика противоположна характеристике центробежного насоса , у которого потребляемая мощность увеличивается с увеличением расхода. Кроме того, с увеличением шага увеличиваются требования к мощности и напор насоса, что позволяет насосу регулироваться в соответствии с условиями системы для обеспечения наиболее эффективной работы.

Преимущества

Основным преимуществом насоса с осевым потоком является то, что он имеет относительно высокую производительность (расход) при относительно низком напоре (расстоянии по вертикали). ^[3] Например, он может перекачивать в 3 раза больше воды и других жидкостей на высоте менее 4 метров по сравнению с более распространенным радиальным или центробежным насосом . Его также можно легко настроить для работы с максимальной эффективностью при низком расходе/высоком давлении и высоком расходе/низком давлении, изменив шаг гребного винта (только в некоторых моделях).

Эффект поворота жидкости не слишком серьезен в осевом насосе. ^[4] и длина лопастей крыльчатки тоже короткая. Это приводит к меньшим гидродинамическим потерям и более высокому КПД ступени . Эти насосы имеют наименьшие размеры среди многих обычных насосов и больше подходят для низких напоров и больших расходов.

Приложения

Одним из наиболее распространенных применений AFP является очистка сточных вод из коммерческих, муниципальных и промышленных источников.

На парусных лодках AFP также используются в перекачивающих насосах, используемых для парусного балласта . На электростанциях их используют для перекачки воды из водоема, реки, озера или моря для охлаждения основного конденсатора. В химической промышленности они используются для циркуляции больших масс жидкости, например, в испарителях и кристаллизаторах . При очистке сточных вод AFP часто используется для внутренней рециркуляции смешанного щелока (т.е. перемещения нитрифицированного смешанного щелока из зоны аэрации в зону денитрификации).

В сельском хозяйстве и рыболовстве AFP очень большой мощности используются для подъема воды для орошения и дренажа. В Восточной Азии миллионы мобильных единиц меньшей мощности (6–20 л.с.) приводятся в движение в основном одноцилиндровыми дизельными и бензиновыми двигателями. Они используются мелкими фермерами для орошения сельскохозяйственных культур, дренажа и рыболовства. Конструкция крыльчаток также улучшилась, что привело к еще большей эффективности и сокращению затрат на электроэнергию в сельском хозяйстве. Раньше конструкции имели длину менее двух метров, но в настоящее время они могут достигать 6 метров и более, что позволяет им более безопасно «дотянуться» до источника воды, одновременно позволяя источнику энергии (часто двухколесные тракторы используются ) держать в более безопасном и устойчивом положении, как показано на рисунке рядом.

См. также

Ссылки

^ А Валан Арасу (2012). Турбомашины (2-е изд.). Викас. п. 342. ИСБН 9789325960084 .
^ Рама С.Р. Горла; Айджаз А. Хан (2003). Проектирование и теория турбомашин (иллюстрированное изд.). ЦРК Пресс. п. 59. ИСБН 9780203911600 .
^ Мерл С. Поттер; Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан (2011). Механика жидкостей (4-е изд.). Cengage Обучение. п. 609. ИСБН 9780495667735 .
^ С.М. Яхья (2005). Турбины, компрессоры и вентиляторы (3-е изд.). Тата МакГроу-Хилл Образование. п. 9. ISBN 9780070597709 .

Библиография

С.М. Яхья «Турбинные компрессоры и вентиляторы, 3-е издание», Tata McGraw-Hill Education, 2005 г.
А Валан Арасу «Турбомашины, 2-е издание», Издательство Vikas Pvt. ООО

[1] А Валан Арасу (2012). Турбомашины (2-е изд.). Викас. п. 342. ИСБН 9789325960084 .

[2] Рама С.Р. Горла; Айджаз А. Хан (2003). Проектирование и теория турбомашин (иллюстрированное изд.). ЦРК Пресс. п. 59. ИСБН 9780203911600 .

[3] Мерл С. Поттер; Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан (2011). Механика жидкостей (4-е изд.). Cengage Обучение. п. 609. ИСБН 9780495667735 .

[4] С.М. Яхья (2005). Турбины, компрессоры и вентиляторы (3-е изд.). Тата МакГроу-Хилл Образование. п. 9. ISBN 9780070597709 .

[1]

[2]

[3]

[4]