Вихревые насосы что это?

Вихревой насос основан на принципе создания вихревого потока с помощью утопленного рабочего колеса, расположенного на некотором расстоянии от пути жидкости. Насос создает круговое вращательное движение вокруг оси, создавая разрежение. Жидкость поступает в спиральный корпус и выходит через выходное отверстие.

Вихревое движение может создаваться разностью давлений в смеси жидкости и твердых частиц. Расположение ротора (крыльчатки) сзади позволяет твердым частицам и даже газам проходить без прямого контакта с ротором. Для создания эффективного потока взвешенных частиц необходимо генерировать достаточно мощный вихрь, чтобы вызвать всасывание твердых частиц. Ротор создает относительно тонкий вертикальный столб жидкости с высокой угловой скоростью и высокой составляющей скорости, направленной вниз. Этот вихревой столб опускается во входное отверстие, и именно объем, окружающий этот вихревой столб, поднимается вверх в насос. Именно это противотоковое движение жидкостей в противоположных направлениях внутри входного канала дало название «вихревой насос».

Как работает вихревой насос?

Сердце вихревого насоса – это рабочее колесо с прорезями или лопатками, которое вращается в корпусе с боковым каналом. Важно отметить, что зазор между рабочим колесом и корпусом очень мал, что обеспечивает высокую степень герметичности.

Вот пошаговое объяснение принципа работы:

1. Всасывание: Жидкость поступает через входное отверстие и попадает в боковой канал.
2. Рециркуляция и ускорение: Когда рабочее колесо начинает вращаться, лопатки захватывают жидкость и, благодаря центробежной силе, отбрасывают ее к периферии бокового канала.
3. Создание вихря: Однако, вместо полного удаления из рабочего колеса, жидкость, под действием геометрии бокового канала, направляется обратно к центру колеса, в следующую лопатку. Этот процесс повторяется многократно, создавая серию вихрей вдоль бокового канала.
4. Накопление энергии: Каждое повторное прохождение через лопатки рабочего колеса увеличивает кинетическую энергию жидкости, что приводит к повышению давления.
5. Нагнетание: Наконец, жидкость, накопившая энергию, достигает выходного отверстия и выталкивается из насоса под высоким давлением.

Ключевое отличие от центробежных насосов: В центробежных насосах жидкость движется от центра к периферии и выводится из корпуса. В вихревых насосах жидкость многократно проходит через рабочее колесо, постоянно набирая энергию в боковом канале.

Конструктивные особенности вихревого насоса:

• Рабочее колесо: Часто имеет радиальные лопатки. Может быть как односторонним, так и двусторонним (с двумя рабочими колесами, установленными на одном валу).
• Корпус: Имеет специфическую форму с боковым каналом, который образует замкнутый контур для жидкости.
• Уплотнение вала: Как и в других насосах, требуется для предотвращения утечек.
• Материалы: Вихревые насосы могут изготавливаться из различных материалов, включая чугун, нержавеющую сталь, бронзу, в зависимости от перекачиваемой среды.

Преимущества вихревых насосов:

• Высокое напорное соотношение: Способны создавать высокое давление, особенно при небольших массовых расходах.
• Самозаливка: Большинство вихревых насосов обладают свойством самозаливки, то есть они могут откачивать воздух из трубопровода и работать с пустым корпусом (при условии, что они загерметизированы).
• Способность работать с газами: Могут перекачивать жидкости с присутствием паров или газов, поскольку они не так чувствительны к кавитации, как центробежные насосы.
• Компактность: Часто более компактны по сравнению с центробежными насосами, достигающими аналогичного напора.
• Простота конструкции: Относительно простая конструкция, что снижает стоимость обслуживания.
• Низкая пульсация: Перекачиваемая жидкость имеет относительно низкую пульсацию давления.

Недостатки вихревых насосов:

• Низкий КПД: В целом, вихревые насосы имеют более низкий коэффициент полезного действия (КПД) по сравнению с центробежными насосами, особенно при больших расходах.
• Ограниченный расход: Их производительность (расход) обычно ниже, чем у центробежных насосов того же типоразмера.
• Чувствительность к абразивам: Жесткие частицы в перекачиваемой среде могут вызывать быстрый износ из-за малых зазоров.
• Шум: Могут быть более шумными, чем центробежные насосы.

Применение вихревых насосов:

Благодаря своим уникальным характеристикам, вихревые насосы находят широкое применение в различных отраслях:

• Системы водоснабжения: Для повышения давления в бытовых и промышленных системах.
• Химическая промышленность: Для перекачивания различных химических реагентов, в том числе агрессивных.
• Фармацевтическая промышленность: Для перекачивания жидкостей с высокой чистотой.
• Нефтегазовая промышленность: Для дозированной подачи жидкостей, перекачивания легких углеводородов.
• Пищевая промышленность: Для перекачивания напитков, соков, молока.
• Системы охлаждения: В качестве циркуляционных насосов.
• Медицинское оборудование: В аппаратах для диализа.
• Для перекачивания растворителей и легколетучих жидкостей: Благодаря своей способности работать с газами.

Сравнение с центробежными насосами:

Заключение:

Вихревой насос – это эффективный и универсальный тип насоса, который занимает свою нишу благодаря способности создавать высокое давление при относительно небольших расходах, а также работать с газами и жидкостями с их примесью. Выбор между вихревым и центробежным насосом зависит от конкретных требований к производительности, напору, наличию газов и другим параметрам системы.