Вихревые насосы

Вихревые насосы также относятся к группе лопастных. Как и центробежные насосы, они работают по принципу использования центробежных сил. Однако по конструктивному оформлению и не­которым другим признакам они существенно отличаются от центро­бежных.

Рабочим органом вихревого насоса (рис. 6) является ра­бочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками, заклю­ченное в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами. В боковых и периферийных стенках корпуса выполнен концентри­ческий канал 2, соединенный с входным 5 и напорным 3 патруб­ками. Пространство между входной и напорной полостями разделено глухой перемычкой 4.

Процесс работы вихревого насоса состоит в следующем. При всасывании жидкость перемещается вдоль лопаток рабочего колеса от периферии к центру, т. е. в обратном по сравнению с центро­бежным насосом направлении. Однако, попадая на лопатки и вра­щаясь вместе с ними, жидкость под действием центробежной силы получает значительную кинетическую энергию и выбрасывается этой силой в концентрический канал между рабочим колесом и корпусом, где кинетическая энергия преобразуется в энергию давления.

Под действием повышенного давления жидкость перемещается в соседнее межлопастное пространство внутрь колеса, затем опять отбрасывается центробежной силой в канал и т. д. Таким образом частицы жидкости описывают вихреобразные спиральные траек­тории. За один оборот рабочего колеса одно и то же количество жидкости многократным действием центробежной силы отбрасы­вается от центра к периферии, в результате чего последовательно наращивается запас энергии жидкости. Это приращение энергии может быть сравнимо с увеличением напора в многоступенчатом центробежном насосе. Поэтому при одинаковых размерах и равных окружных скоростях рабочих колес вихревые насосы создают напор, в 4-9 раз превышающий напор центробежных насосов.

Работа вихревых насосов характеризуется самовсасы­ваемостью, что также выгод­но отличает их от центро­бежных. Для запуска вихре­вого насоса достаточно того количества воды, которое ос­тается в насосе после преды­дущего пуска.

Недостатком вихревых насосов является относитель­но низкий КПД, не превы­шающий 45%. Это объяс­няется значительными потерями напора в процессе вихреобразования на преодоление гидравлических сопротивлений колеса и трения о стенки канала. Эти потери учитываются гидравли­ческим КПД (h_г). КПД насоса снижается также в результате утечек жидкости через торцовые зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса и через зазор между колесом и перемычкой; эти потери учитываются объемным КПД (h₀).

Низкий КПД препятствует применению вихревых насосов при больших мощностях. Они развивают подачу до 12 л/с, напор на­сосов достигает 250 м, мощность - 25 кВт, коэффициент быстро­ходности n_s=10— 25. Следовательно, область применения этих на­сосов по подаче и давлению близка к области применения объемных насосов (поршневых и роторных). Особенно перспективно их исполь­зование для перекачивания смеси жидкости и газа. В частности, их применяют для подачи легколетучих жидкостей (бензин, спирт и др.), а также жидкостей, насыщенных парами кислот, щелочей и сжижен­ных газов.