Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

НАСО́С

  • рубрика
  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 22. Москва, 2013, стр. 113-114

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. В. Волшаник
Рис. 1. Схема осевого насоса: 1 – рабочее колесо (а – втулка, б – лопасть); 2 – приводной вал; 3 – нижний подшипник; 4 – верхний подшипник; 5 – выправляющий а...
Рис. 2. Схема центробежного насоса: 1 – лопастное рабочее колесо; 2 – приводной вал; 3 – напорная камера; 4 – всасывающий патрубок; 5 – напорный патрубок.

НАСО́С, уст­рой­ст­во (гид­ро­ма­ши­на, ап­па­рат или при­бор) для по­вы­ше­ния энер­гии гл. обр. жид­ко­сти в ре­зуль­та­те со­об­ще­ния ей энер­гии от внеш­не­го ис­точ­ни­ка. Со­об­щён­ная энер­гия обес­пе­чи­ва­ет подъ­ём жид­ко­сти на тре­буе­мую вы­со­ту или её пе­ре­ме­ще­ние на тре­буе­мое рас­стоя­ние, а так­же вы­пол­не­ние не­об­хо­ди­мых тех­но­ло­гич. про­цес­сов. В Н. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся об­мен энер­ги­ей ме­ж­ду дви­жу­щим­ся ра­бо­чим ор­га­ном, по­лу­чаю­щим энер­гию из­вне, и ра­бо­чей сре­дой (жид­ко­стью), ко­то­рой эта энер­гия пе­ре­да­ёт­ся. Наи­бо­лее ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся два прин­ци­па дей­ст­вия Н. – ди­на­ми­че­ский и объ­ём­ный (см. табл.); ре­же встре­ча­ют­ся Н., ос­но­ван­ные на гра­ви­тац. прин­ци­пе, гид­ро­удар­ные (гид­рав­ли­че­ские та­ра­ны) и маг­ни­то­гид­ро­ди­на­ми­че­ские (см. в ст. Элек­тро­маг­нит­ный на­сос). В ди­на­миче­ских Н. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ак­тив­ное си­ло­вое взаи­мо­дей­ст­вие ра­бо­че­го ор­га­на с жид­ко­стью. К ним от­но­сят­ся наи­бо­лее ши­ро­ко при­ме­няю­щие­ся ло­па­ст­ные, а так­же т. н. Н. тре­ния – вих­ре­вые и струй­ные (эжек­то­ры). Ра­бо­чим ор­га­ном ло­па­ст­ных Н. яв­ля­ют­ся вра­щаю­щие­ся с дос­та­точ­но боль­шой час­то­той ло­паст­ные ра­бо­чие ко­лё­са. Ло­па­ст­ные Н. под­раз­де­ля­ют­ся на осе­вые (рис. 1), диа­го­наль­ные и цен­тро­беж­ные (рис. 2) в со­от­вет­ст­вии с на­прав­ле­ни­ем дви­же­ния жид­ко­сти в пре­де­лах ло­па­ст­ной ре­шёт­ки ра­бо­че­го ко­ле­са по от­но­ше­нию к на­прав­ле­нию оси его вра­ще­ния. Прин­цип ра­бо­ты объ­ём­ных Н. (Н. вы­тес­не­ния) ос­но­ван на из­ме­не­нии (с по­мо­щью дви­жу­ще­го­ся вра­ща­тель­но или воз­врат­но-по­сту­па­тель­но ра­бо­че­го ор­га­на) объ­ёма не­ко­то­рой замк­ну­той по­лос­ти, час­то с сис­те­мой впу­ск­ных и вы­пу­ск­ных кла­па­нов, в ко­то­рую не­пре­рыв­но или цик­ли­че­ски впус­ка­ет­ся, а за­тем под дав­ле­ни­ем вы­тал­ки­ва­ет­ся пор­ция жид­ко­сти. По фор­ме дви­же­ния ра­бо­че­го ор­га­на объ­ём­ные Н. под­раз­де­ля­ют­ся на воз­врат­но-по­сту­па­тель­ные и ро­тор­ные (вра­ща­тель­ные). Про­стей­ши­ми воз­врат­но-по­сту­па­тель­ны­ми Н. яв­ля­ют­ся плун­жер­ные и порш­не­вые (рис. 3), так­же ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся диа­фраг­мен­ные Н. К ро­тор­ным Н. от­но­сят­ся шес­те­рён­ные (рис. 4), вин­то­вые, ши­бер­ные (пла­стин­ча­тые), порш­не­вые ро­тор­ные.

 

Классификация насосов
По принципу действияПо форме движения
рабочего органа
По виду рабочего органа
 Объёмные (вытеснения) Возвратно-
 поступательные
 Диафрагменные
 Плунжерные
 Пневматические
 Поршнеые
 Шланговые
 Роторные Винтовые 
 Шестерённые
 Шиберные
 Гравитационные
  (водоподъёмники)
 Черпаковые
 Линейные Чёточные
 Эрлифты (газлифты, воздухоподъёмники)
 Динамические трения Струйные (эжекторы)
 Гидротараны (гидроударные)
 Вращательные Судовые водяные колёса
 Вихревые
 лопастные Центробежные одно- и многоступенчатые
 Диагональные
 Осевые
 Судовые винты

У боль­шин­ст­ва Н. ра­бо­чий ор­ган из­го­тов­лен из твёр­до­го те­ла (как пра­ви­ло, ме­тал­ла, ре­же из пла­ст­мас­сы, де­ре­ва), од­на­ко у не­ко­то­рых Н. в ка­че­ст­ве ра­бо­че­го ор­га­на вы­сту­па­ет жид­кость (эжек­то­ры) или газ (эр­лиф­ты).

Рис. 3. Схема поршневого насоса двустороннего действия: 1 – цилиндрический корпус; 2 – поршень; 3 – приводной шток; 4 – напорный (выпускной) клапан; 5 – всасывающий клапа...

Осн. тех­но­ло­гич. па­ра­мет­ра­ми всех Н. яв­ля­ют­ся рас­ход, или по­да­ча, жид­ко­сти (объ­ём, пе­ре­ка­чи­вае­мый в еди­ни­цу вре­ме­ни, дм3/с или м3/ч) и её на­пор (м во­дя­но­го стол­ба или м). Рас­ход жид­ко­сти оп­ре­де­ля­ет раз­ме­ры Н., а на­пор – его гид­рав­лич. и проч­но­ст­ные ка­че­ст­ва.

Рис. 4. Схема шестерённого насоса: 1 – ведущая шестерня; 2 – ведомая шестерня; 3 – корпус; 4 – всасывающий патрубок; 5 – напорный патрубок.

Ка­ж­до­му ти­пу Н. со­от­вет­ст­ву­ют оп­ре­де­лён­ные об­лас­ти по­да­чи и на­по­ров. В си­лу спе­ци­фи­ки кон­ст­рук­ций ло­па­ст­ных Н. они при­ме­ня­ют­ся пре­им. при боль­ших по­да­чах (от 10 дм3/с) и не­боль­ших (до 30 м) и сред­них (30–100 м) на­по­рах, а объ­ём­ные – при ма­лых по­да­чах (до 1 дм3/с) и сред­них, боль­ших и очень боль­ших на­по­рах (100 м и бо­лее). Для по­вы­ше­ния на­по­ра, соз­да­вае­мо­го цен­тро­беж­ны­ми Н., их де­ла­ют мно­го­сту­пен­ча­ты­ми.

Чис­ло ви­дов ло­па­ст­ных Н., вы­пус­кае­мых пром-стью, очень ве­ли­ко; их при­ня­то под­раз­де­лять на две груп­пы: Н. об­ще­го при­ме­не­ния и спец. Н. об­ще­го при­ме­не­ния пред­на­зна­че­ны для пе­ре­кач­ки чис­той во­ды (до­пус­ка­ет­ся не­боль­шое со­дер­жа­ние при­ме­сей, но не аг­рес­сив­ных; темп-ра во­ды не вы­ше 70–100 °С); бы­ва­ют кон­соль­ные, дву­сто­рон­не­го вхо­да, вер­ти­каль­ные осе­вые, диа­го­наль­ные и мно­го­сту­пен­ча­тые. Спе­ци­аль­ные Н. раз­ли­ча­ют­ся по ро­ду пе­ре­ка­чи­вае­мой жид­ко­сти, по спо­со­бу ус­та­нов­ки и по па­ра­мет­рам. Для пе­ре­кач­ки жид­ко­стей, со­дер­жа­щих боль­шое ко­ли­че­ст­во аб­ра­зив­ных час­тиц (гид­ро­сме­си с твёр­ды­ми вкра­п­ле­ния­ми: грунт, пе­сок, зо­ла, шлак, из­мель­чён­ная ру­да), при­ме­ня­ют­ся грун­то­вые Н. (для лёг­ко­го и тя­жё­ло­го ре­жи­ма ра­бо­ты); для пе­ре­кач­ки фе­каль­ных и др. за­гряз­нён­ных жид­ко­стей – фе­каль­ные Н.; для пе­ре­кач­ки хи­ми­че­ски ак­тив­ных жид­ко­стей – ки­слот­ные Н. и др. К спе­ци­аль­ным от­но­сят­ся и Н., пред­на­зна­чен­ные для от­кач­ки во­ды из сква­жин и шахт, – сква­жин­ные и по­груж­ные. К спе­ци­аль­ным мож­но так­же от­не­сти Н., па­ра­мет­ры ко­то­рых вы­хо­дят за пре­де­лы, ха­рак­тер­ные для Н. об­ще­го при­ме­не­ния: Н. круп­ных ир­ри­га­ци­он­ных ус­та­но­вок, гид­ро­ак­ку­му­ли­рую­щих элек­тро­стан­ций (ГАЭС) или цир­ку­ля­ци­он­ных сис­тем круп­ных те­п­ло­вых элек­тро­стан­ций (ТЭС). Пи­та­тель­ные Н. для по­да­чи во­ды в па­ро­вые кот­лы долж­ны раз­ви­вать очень вы­со­кий на­пор – до 2000–3500 м и ра­бо­тать на во­де с тем­пературой до 160 °С и вы­ше. Кон­ден­сат­ные Н. для от­кач­ки кон­ден­са­та долж­ны ра­бо­тать в ус­ло­ви­ях глу­бо­ко­го ва­куу­ма с температурой во­ды до 120 °C.

Иног­да Н. на­зы­ва­ют уст­рой­ст­ва не толь­ко для на­гне­та­ния жид­ко­стей, но и для соз­да­ния ва­куу­ма и от­са­сы­ва­ния воз­ду­ха и тех­нич. га­зов (см. Ва­ку­ум­ный на­сос).

Н. яв­ля­ют­ся од­ни­ми из са­мых рас­про­стра­нён­ных ма­шин, при­ме­няе­мых се­го­дня че­ло­ве­ком. Вме­сте с ком­прес­со­ра­ми и вен­ти­ля­то­ра­ми Н. (точ­нее, их при­во­ды – элек­тро­дви­га­те­ли) по­треб­ля­ют ок. 20% всей про­из­во­ди­мой ми­ро­вой элек­тро­энер­гии. Раз­ви­тие пром-сти, энер­ге­ти­ки, транс­пор­та, ком­му­наль­но­го и с. х-ва тре­бу­ет соз­да­ния но­вых кон­ст­рук­тив­ных ти­пов Н., рас­ши­ре­ния диа­па­зо­на их ра­бо­чих па­ра­мет­ров, уве­ли­че­ния их еди­нич­ных мощ­но­стей. В энер­ге­ти­ке при­ме­ня­ют­ся уни­каль­ные гер­ме­тич­ные Н. с по­да­чей 500 м3/ч и на­по­ром 250 м. Для бло­ков ТЭС мощ­но­стью до 800 МВт соз­дан весь ком­плекс на­сос­но­го обо­ру­до­ва­ния; раз­ра­бо­та­ны пи­та­тель­ные Н. для бло­ка ТЭС 1200 МВт с мощ­но­стью при­во­да 25 МВт. Для транс­пор­та неф­ти по тру­бо­про­во­дам соз­да­ны Н. с еди­нич­ной по­да­чей 24 000 м3/ч с при­во­дом мощ­но­стью 20 МВт. Для с.-х. во­до­снаб­же­ния и оро­си­тель­ных сис­тем при­ме­ня­ют­ся уни­каль­ные ло­па­ст­ные Н. с ра­бо­чи­ми ко­лё­са­ми диа­мет­ром до 3 м. Для ГАЭС соз­да­ны на­сос-тур­би­ны мощ­но­стью до 250 МВт на на­по­ры до 1400 м. В тех­ноло­гич. про­цес­сах хи­мич. и пи­ще­вой пром-сти на­хо­дят ши­ро­кое при­ме­не­ние Н. ори­ги­наль­ной кон­ст­рук­ции из не­ме­тал­лич. ма­те­риа­лов и Н. со спец. по­кры­тия­ми по­верх­но­стей про­точ­ной час­ти.

Историческая справка

Пер­вые Н., изо­бре­тён­ные че­ло­ве­ком, бы­ли гра­ви­та­ци­он­ны­ми (во­до­подъ­ём­ны­ми), они не соз­да­ва­ли в жид­ко­сти до­пол­нит. дав­ле­ния и не пе­ре­ме­ща­ли её по на­пор­ным тру­бам, а под­ни­ма­ли с по­мо­щью во­дя­но­го ко­ле­са (но­рии) в отд. при­кре­п­лён­ных к ко­ле­су ём­ко­стях из во­до­ис­точ­ни­ка на вы­со­кие от­мет­ки, от­ку­да че­рез сис­те­мы без­на­пор­ных лот­ков и ка­на­лов во­да по­да­ва­лась на по­ля для по­ли­ва. Во­до­подъ­ём­ные ко­лё­са вра­ща­лись мус­куль­ной си­лой че­ло­ве­ка и до­маш­них жи­вот­ных. На та­кой сис­те­ме во­до­подъ­ё­ма ос­но­вы­ва­лось прак­ти­че­ски всё зер­но­вое хо­зяй­ст­во Древ­не­го Егип­та за 2–3 тыс. лет до н. э. Позд­нее поя­ви­лось изо­бре­тён­ное Ар­хи­ме­дом во­до­подъ­ём­ное уст­рой­ст­во в ви­де на­клон­но­го шне­ка (Ар­хи­ме­дов винт), ещё позд­нее в Ср. Азии и в Ев­ро­пе – чё­точ­ные во­до­подъ­ём­ни­ки (за­хват жид­ко­сти осу­ще­ст­в­ля­ет­ся дви­жу­щей­ся по тру­бе це­пью с за­кре­п­лён­ны­ми на ней т. н. чёт­ка­ми – ко­жа­ны­ми дис­ка­ми и др.) и мно­гие др. по­доб­ные уст­рой­ст­ва. Про­то­ти­пы гид­рав­лич. ма­шин, имею­щих в ка­че­ст­ве ра­бо­че­го ор­га­на жид­кость или газ, в т. ч. вы­тес­ни­те­лей, со­глас­но сви­де­тель­ст­ву Ге­ро­на, из­го­тов­ля­лись уже в Древ­ней Гре­ции (уст­рой­ст­ва для вы­тес­не­ния из со­су­да во­ды по­дог­ре­тым воз­ду­хом или во­дя­ным па­ром). Впер­вые порш­не­вой Н. для ту­ше­ния по­жа­ра изо­брёл др.-греч. ме­ха­ник Кте­си­бий в 1 в. до н. э. Про­стей­шие де­ре­вян­ные Н. с про­ход­ным порш­нем для подъ­ё­ма во­ды из ко­лод­цев, ве­ро­ят­но, при­ме­ня­лись ещё рань­ше. До нач. 18 в. порш­не­вые Н. по срав­не­нию с во­до­подъ­ём­ны­ми уст­рой­ст­ва­ми ис­поль­зо­ва­лись ред­ко. Позд­нее, в свя­зи с рос­том по­треб­но­стей в во­де и не­об­хо­ди­мо­стью уве­ли­че­ния вы­со­ты её по­да­чи, осо­бен­но по­сле по­яв­ле­ния па­ро­вой ма­ши­ны, Н. по­сте­пен­но ста­ли вы­тес­нять во­до­подъ­ём­ные ма­ши­ны. На­ря­ду с порш­не­вы­ми Н., ста­ли соз­да­вать ло­па­ст­ные вра­ща­тель­ные Н. Идея ис­поль­зо­ва­ния цен­тро­беж­ной си­лы для по­да­чи жид­ко­стей воз­ник­ла в 15 в. у Ле­о­нар­до да Вин­чи и бы­ла реа­ли­зо­ва­на во Фран­ции в нач. 17 в. Ж. Блан­ка­но. Один из пер­вых цен­тро­беж­ных Н. со спи­раль­ным кор­пу­сом и 4-ло­па­ст­ным ра­бо­чим ко­ле­сом был пред­ло­жен Д. Па­пе­ном. В 1838 рос. инж. А. А. Саб­лу­ков по­стро­ил цен­тро­беж­ный Н. и ра­бо­тал над при­ме­не­ни­ем его при соз­да­нии су­до­во­го дви­га­те­ля. В 1846 амер. инж. У. Г. Джон­сон пред­ло­жил мно­го­сту­пен­ча­тый го­ри­зон­таль­ный Н., в 1851 ана­ло­гич­ный Н. соз­дан в Ве­ли­ко­бри­та­нии по па­тен­ту Дж. С. Гу­ин­на, в 1899 В. А. Пу­шеч­ни­ков раз­ра­бо­тал вер­ти­каль­ный мно­го­сту­пен­ча­тый Н. для бу­ро­вых сква­жин глу­би­ной до 250 м. Про­ек­ти­ро­ва­ние и ис­сле­до­ва­ние осе­вых (про­пел­лер­ных и по­во­рот­но-ло­па­ст­ных) Н. от­но­сит­ся к кон. 19 – нач. 20 вв. Боль­шую роль в соз­да­нии тео­рии и со­вер­шен­ст­во­ва­нии кон­струк­ций цен­тро­беж­ных и осе­вых Н. сыг­ра­ли тру­ды Л. Эй­ле­ра, О. Рей­нольд­са, Н. Е. Жу­ков­ско­го, С. А. Ча­п­лы­ги­на, К. Пфлей­де­ре­ра и др. учё­ных.

Идея ис­поль­зо­ва­ния сжа­то­го воз­ду­ха для по­да­чи во­ды пред­ло­же­на в 1707 Д. Па­пе­ном и др., но прак­ти­че­ски бы­ла при­ме­не­на толь­ко в кон. 19 в. С изо­бре­те­ни­ем бр. Мон­голь­фье в 1796 ав­то­ма­ти­че­ски дей­ст­вую­ще­го гид­рав­лич. та­ра­на на­ме­тил­ся ещё один путь раз­ви­тия Н., ос­но­ван­ных на ис­поль­зо­ва­нии пе­рио­ди­че­ски соз­да­вае­мых гид­рав­ли­че­ских уда­ров. Во­до­струй­ный Н. (эжек­тор) был пред­ло­жен как ла­бо­ра­тор­ный при­бор для от­са­сы­ва­ния во­ды и воз­ду­ха англ. инж. Д. Томп­со­ном в 1852. Пер­вый пром. об­ра­зец струй­но­го Н. при­ме­нил инж. На­гель в 1866 пред­по­ло­жи­тель­но для уда­ле­ния во­ды из шахт. Позд­нее бы­ли со­зда­ны струй­ные Н. в ви­де во­до-во­дя­ных эжек­то­ров, па­ро­во­дя­ных ин­жек­то­ров и др. Пер­вый вих­ре­вой Н., на­зван­ный цен­тро­беж­ным са­мо­вса­сы­ваю­щим, пред­ло­жен в 1920 нем. инж. С. Хин­шем.

Лит.: Фаль­ков­ский Н. И. Ис­то­рия во­до­снаб­же­ния в Рос­сии. М., 1947; Крив­чен­ко Г. И. Гид­рав­ли­че­ские ма­ши­ны. Тур­би­ны и на­со­сы. 2-е изд. М., 1983; Чер­кас­ский В. М. На­со­сы, вен­ти­ля­то­ры, ком­прес­со­ры. 2-е изд. М., 1984; Ште­рен­лихт Д. В. Очер­ки ис­то­рии гид­рав­ли­ки, вод­ных и строи­тель­ных ис­кусств. М., 1999–2005. Кн. 1–6.

Вернуться к началу