Изучение конструкции и принципа действия струйного насоса (лабораторная работа)

Выбор: встроенный или внешний?

В зависимости от места установки различают выносные и встроенные эжекторы. Большой разницы в конструктивных особенностях этих устройств нет, но расположение эжектора все же влияет некоторым образом и на монтаж насосной станции, и на ее работу.

Итак, встроенные эжекторы обычно помещают внутри корпуса насоса или в непосредственной близости от него. В результате эжектор занимает минимум места, и его не придется отдельно устанавливать, достаточно выполнить обычный монтаж насосной станции или собственно насоса.

Кроме того, расположенный в корпусе эжектор надежно защищен от загрязнений. Разрежение и обратный забор воды производится прямо в корпусе насоса. Нет необходимости устанавливать дополнительные фильтры, чтобы защитить эжектор от засорения частицами ила или песком. 

Выносной эжектор для насосной станции установить сложнее, чем внутреннюю модель, но этот вариант создает гораздо меньший шумовой эффект

Однако следует помнить, что максимальную эффективность такая модель демонстрирует на небольших глубинах, до 10 метров. Насосы со встроенным эжектором рассчитаны на такие относительно неглубокие источники, их преимущество в том, что они обеспечивают отличный напор поступающей воды.

В результате этих характеристик хватает, чтобы использовать воду не только для бытовых нужд, но и для полива или выполнения других хозяйственных операций. Еще одна проблема – повышенный уровень шума, поскольку к вибрации работающего насоса добавляется звуковой эффект от воды, проходящей сквозь эжектор.

Если принято решение об установке насоса со встроенным эжектором, то придется позаботиться о шумоизоляции особенно тщательно. Насосы или насосные станции со встроенным эжектором рекомендуется устанавливать вне дома, например, в отдельном здании или в кессоне скважины.

Электродвигатель для насоса с эжектором должен быть более мощным, чем для аналогичной безэжекторной модели.

Выносной или внешний эжектор устанавливают на некотором расстоянии от насоса, и это расстояние может быть довольно значительным: 20-40 метров, некоторые специалисты даже считают приемлемым показатель в 50 метров. Таким образом, выносной эжектор можно поместить прямо в источнике воды, например, в скважине. 

Внешний эжектор не столько повышает производительность насоса, сколько призван увеличить глубину забора воды из источника, которая может достигать 20-45 м

Разумеется, шум от работы эжектора, установленного глубоко под землей, уже не побеспокоит жильцов дома. Однако этот тип устройства следует подключать к системе с помощью рециркуляционной трубы, по которой вода будет возвращаться к эжектору.

Чем больше глубина установки прибора, тем более длинную трубу придется опустить в скважину или колодец.

Наличие еще одной трубы в скважине лучше предусмотреть на стадии проектирования устройства. Подключение выносного эжектора также предусматривает установку отдельного накопительного бака, из которого будет производиться забор воды для рециркуляции.

Такой бак позволяет уменьшить нагрузку на поверхностный насос, сэкономив некоторое количество энергии. Стоит отметить, что эффективность работы внешнего эжектора несколько ниже, чем у встроенных в насос моделей, однако возможность значительно увеличить глубину забора заставляет смириться с этим недостатком.

При использовании внешнего эжектора нет необходимости помещать насосную станцию непосредственно возле источника воды. Ее вполне можно установить в подвале жилого дома. Расстояние до источника может варьироваться в пределах 20-40 метров, на производительности насосного оборудования это не отразится.

Виды струйных помп

В ассортименте представленного на рынке струйного оборудования различают несколько видов механизмов, которые классифицируются по типу транспортируемого и перерабатываемого вещества. Вот основные из них:

  • Эжекторы — струйные насосы, предназначенные для перекачивания только жидких сред. Принцип работы таких механизмов заключается в нагнетании воды снизу вверх при взаимодействии рабочего вещества в виде воды.
  • Инжекторы. Здесь рабочее вещество, которое создаёт кинетическую энергию — это пар, а перерабатываемая субстанция — жидкость.
  • Элеватор — здесь отмечается разность температур рабочей и перекачиваемой жидкостей.

https://youtube.com/watch?v=LB6XcHgFi-Y

Испытание насосов пожарных автомобилей

Насосы пожарных автомобилей испытывают после каждых 5000 км пробега, но не реже одного раза в год. Общая инструкция прописана в Наставлении по технической службе ГПС. При проверке обязательно выполняются следующие условия:

  • установка насосов и монтажа трубопроводов проведены в соответствии с требованиями техдокументации на ПА;
  • вентили, задвижки, сливные краны открываются и закрываются без дополнительных усилий;
  • отсутствует течь в местах основных соединений;
  • диагностика частоты вращения вала не превышает 5% номинальной;
  • подпор во всасывающем патрубке не превышает 0.4 МПа, а для насосов с уплотнителем пластинчатой набивкой – 0.8 МПа;
  • напор на выходе – не более 1.1 МПа.

Методика проверки ПН забором и подачей воды из водоемов состоит в следующем:

  • установка машины на водоисточник;
  • включение устройства и подача воды при полном открытии задвижек;
  • определение величины напора на основании показаний манометра и мановаккуумметра;
  • сравнение фактических значений с нормативными показателями.
Тип Подача м3/с (л/с) Напор (м) Частота вращения (об/мин)
ПН-40 0.040 (40) 100±5 2700
ПН-60 0.060 (60) 100±5 2600
ПН-110 0.110 (110) 100±5 1350

При испытании уменьшение напора не должно превышать 15% от номинальных показателей.

Во время проверки могут быть выявлены неисправности:

  1. Отсутствие подачи воды при пуске. Причина – частичное или полное заполнение насоса воздухом. Для устранения проводят повторный забор при помощи вакуумной системы.
  2. Уменьшение подачи воды во время работы. Причина – неплотности во всасывающей линии, мусор на всасывающей сетке или недостаточное ее заглубление.
  3. Стук и вибрация во время работы. Причина – ослабли болты креплений, износ шарикоподшипников и шеек вала рабочего колеса.
  4. Не прокручивается вал. Причина – засорение или промерзание узлов.
  5. Протечка дренажного отверстия. Причина – износ манжет. Устраняется их заменой.
  6. Попадание воды в масляную ванну. Причины – засорение дренажного отверстия или износ манжет.

2 разновидности

В зависимости от типа перекачиваемой и рабочей жидкости, различают три типа струйных насосов. К ним относятся:

  1. Эжектор. Этой вид струйных насосов применяется только для перекачивания жидкости. Механизм работы заключается в отсасывании жидких веществ. Рабочая жидкость – вода.
  2. Инжектор. Работает по принципу нагнетания жидких веществ. Рабочее вещество – пар.
  3. Элеватор. Используется для понижения температуры теплоносителя за счет смешивания с рабочей жидкостью.

В общем, струйные насосы могут перекачивать жидкость, газ и пар. Могут применяться как жидкоструйные агрегаты (для смешивания и транспортировки рабочей и пассивной жидкости с разницей давления) и аэрлифтовые/эрлифтовые (выполняет функцию подъема жидкостей).

2.1 Области использования

Насосы струйные широко применяются в разных сферах промышленности. Причем они могут использоваться как самостоятельные установки или вместе с другими насосными установками. Благодаря простоте конструкции и высокой надежности такие агрегаты незаменимы в работе на реакторах, в аварийных ситуациях с отключением воды, при пожаротушении.

Струйный насос дозатор

Такие конструкции часто применяются в сферах, где работа лопастных насосов не может быть эффективной (например, при перекачивании химически агрессивных веществ), или в системе с лопастными насосами для повышения эффективности их работы.

Кроме этого, эти насосы используются в системах кондиционирования, канализации, для водоотлива и водопонижения.

Одним из важнейших показателей для этой техники является коэффициент подсоса. Эта величина являет собой соотношение расхода рабочей жидкости и перекачиваемого вещества.

Несмотря на простоту конструкции и низкий КПД этот тип механизмов часто применяется в случаях, когда невозможно использовать никакой другой тип насосов. Они легко устанавливаются в трубопроводную систему. Часто выпускаются с изменяемым соплом.

Особенности струйных насосов:

  • высокая надежность;
  • отсутствие необходимости в регулярном техобслуживании;
  • широкая сфера применения;
  • простая конструкция.

низкий уровень КПД (не более 30%).

2.2 модель для цемента

Данная техника широко применяется для транспортировки цемента. При воздействии сжатого воздуха сыпучие материалы транспортируются из бункеров в машины для перевозки.

Струйный насос для цемента

Механизм действия здесь такой: под большим давлением воздуха частицы цемента рассыпаются настолько, что становятся летучими. В результате воздушные потоки могут перемещать их в заданном направлении.

Следует отметить, что процесс такой перекачки цемента проходит под большим давлением, поэтому расстояние подачи этого материала ограничено в пространстве. Например, максимальное расстояние, на которое механизм подает цемент по вертикальной оси – не более 50 метров. По горизонтальной оси это расстояние не может превышать 400 метров.

Для транспортировки цемента, а также других сыпучих материалов можно использовать струйный насос CH 2 с интенсифицирующей камерой. Для перемещения масс по трубопроводам используется сжатый воздух.

Технические характеристики CH 2:

  • производительность: 25 т/ч;
  • масса – 200 кг.
  • подъем в высоту: 25м;
  • протяженность подачи по горизонтали: 150м;
  • давление сжатого воздуха: 0,2-0,3 МПа;
  • расход сжатого воздуха: 3 м³ /мин.

2.3 Бытовые модели

Данные агрегаты, особенно используемые в быту, имеют невысокие производственные характеристики. Установленный в домашней скважине насос перекачивает только 15-17 литров в секунду. Более профессиональный (и соответственно дорогой) аппарат может перекачать 30-50 литров за секунду.

Бытовой струйный насос

2.4 для нефтяной промышленности

Струйный насос для добычи нефти состоит из таких частей: канал для подведения рабочей жидкости, активное сопло, канал подвода инжектируемой жидкости, камера смещения и диффузор.

В данной сфере промышленности такие агрегаты ценятся за простоту устройства, высокую надежность и функционирование даже в экстремальных условиях, таких как высокая концентрация свободных газов или механических соединений в добываемой массе.

Преимущества и недостатки струйных агрегатов

Среди основных достоинств таких агрегатов выделяют простую и надежную конструкцию, долговечность в эксплуатации, надежность и отсутствие чувствительности к агрессивным средам. В немалой степени данные преимущества обусловлены тем, что струйные насосы избавлены от наличия движущихся деталей, которые в других насосах быстро изнашиваются. К слову, эта же конструкционная особенность позволяет выполнять насосы в небольших размерах, что сказывается и на минимизации расходов в обслуживании. Но есть и недостатки у таких аппаратов, в числе которых выделяют необходимость специальной подготовки рабочих жидкостей и невысокие показатели производительности.

Признаки и причины неисправностей, возможности восстановления работоспособности

Любые виды пожарных насосов могут выйти из строя, или снизить производительность по ряду причин:

  • неправильное подключение к водопроводным коммуникациям;
  • износ рабочих элементов устройства;
  • снижение герметичности соединений.

Если неисправности не критичны, их можно устранить. В таблице ниже приведены признаки неполадок, причины их появления и способы восстановления работоспособности.

Признаки Причины Способы ремонта
В вакуумной полости не формируется разряжение

1. Открыт кран слива входного патрубка, не закрыта арматура, неплотное прилегание клапанов.

2. Неплотное соединение элементов.

1. Привести арматуру в нужную конфигурацию.

2. Заменить расходники, подтянуть крепежи.

Устройство не заполняется рабочей средой

1. Высота всасывания – больше, чем требуется.

2. Расслоение рукава.

3. Засорилась сетка.

1. Снизить высоту.

2. Поменять рукав.

3. Прочистить сетку.

На манометре не отображается давление

1. Прибор неисправен.

2. В канале замерзла жидкость или образовался засор.

1. Поменять прибор.

2. Очистить канал.

Появление посторонних шумов и вибраций

1. Появилась кавитация.

2. Ослабли крепления.

3. Износ подшипников.

4. Попадание в устройство предметов.

1. Корректировать настройки.

2. Подтянуть крепления.

3. Поменять подшипники.

4. Очистить устройства.

При работе снижается сила струи

1. Засорилась сетка.

2. Нарушена герметичность соединений.

3. Пропускают сальники.

1. Прочистить засор.

2. Поменять кольца.

3. Поменять сальники, проверить объем масла.

Установка не дает должного напора

1. Засор колеса.

2. Износ уплотнителей.

3. Попадание воздуха в систему.

4. Повреждение лопаток колеса.

1. Устранить загрязнения.

2. Поменять уплотнители.

3. Купировать попадание воздуха.

4. Поменять колесо.

Смеситель не подает состав для образования пены

1. Засор в магистрали.

2. Засор на выходе из дозатора.

1. Прочистить магистраль.

2. Прочистить отверстие дозатора.

Перекачка воды из водоема

Чем отличается инжектор от эжектора

Инжектор и эжектор — разновидности струйного насоса. Различия между ними заключаются в особенностях их работы.

Струйный гидравлический насос — аппарат, основанный на принципе обмена механической энергией между потоками с высоким и низким давлением. Совместим с жидкими, газообразными, сыпучими веществами. Если насос что-то закачивает или распыляет, то это инжектор. Если же прибор что-либо откачивает, то это эжектор.

Конструкция гидравлического агрегата проста. В самом облегченном виде она состоит из двух скрепленных трубок, в ней нет движущихся деталей, электрооборудования. Это упрощает обслуживание и повышает надежность.

Устройство эжектора

Эжектор — устройство, передающее кинетическую энергию среды с большей скоростью к среде с меньшей при их соединении. Вместе с вакуумным насосом аппарат увеличивает напор всасываемой жидкости. Нередко его применяют как смеситель на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.

Работа эжекторного насоса основана на принципе Бернулли. Упрощая, его можно сформулировать так: давление течения с меньшей скоростью движения выше, а с высокой, наоборот, ниже. То есть поток с высоким давлением в трубе вызывает всасывание потока в патрубке с низким.

Эжекторное приспособление состоит из следующих элементов:

  • трубы с сужающимся соплом, куда поступает эжектирующая субстанция;
  • патрубка, куда всасывается эжектируемая жидкость-/газ;
  • камеры, где они смешиваются;
  • узкого цилиндрического горла;
  • более широкого диффузора;
  • выходной трубки, соединяющейся с главным трубопроводом.

Выносной эжектор функционирует по следующей схеме.

  • Рабочий поток всасывается в главную трубу с соплом.
  • В патрубке резко падает давление. Как только скорость движения пассивной среды достигает определенной отметки, в камере формируется вакуум. То есть давление становится ниже атмосферного. Это ведет к засасыванию жидкости-/пара из патрубка.
  • Эжектируемая и эжектриующая среды встречаются в камере, где обмениваются кинетической энергией. При поступлении в диффузор она превращается в потенциальную энергию сжатия. Под её действием вещество поступает в выходную трубку.

Принцип работы инжектора

Назначение инжектора — сжатие газов, паров, жидкостей, их нагнетание (распыление) в другие узлы. Устройство является стандартным линейным ускорителем, который вводит заряженные частицы в центральные узлы машины. Заметим, что водяное давление в инжекторном агрегате может быть выше, чем в эжекторном. Агрегатные состояния используемых веществ бывают:

  • равнофазные (газ-газ, пар-пар, жидкость-жидкость);
  • разнофазные (газ-жидкость, жидкость-газ);
  • изменяющейся фазности (пар-жидкость, жидкость-пар).

Соответственно, инжектор используют в составе различной аппаратуры. Его применяют в горной промышленности, на электростанциях, в машиностроении; в качестве составной части котельного оборудования — в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

Как пример, рассмотрим особенности действия инжектора парового котла. Она основан на его способности создавать более высокое давление, чем у рабочего пара. Кинетическая энергия последнего преобразуется в давление воды, которая поступает в котел. В своей сути инжекторная схема отличается от эжекторной только наличием игольчатого вентиля с рукояткой. Он предназначен для регулирования расхода и подачи жидких, парообразных веществ.

  • Подают пар, который конденсируется на охлажденных стенках.
  • Из-за разности давлений вода из резервуара поднимается в инжекторную полость.
  • Пар расширяется и тянет за собой водный поток дальше в камеру смешения.
  • Состав из конденсированного пара и воды устремляется вперед по расширяющемуся конусу. Там его скорость превращается в давление.
  • Это помогает ему преодолеть сопротивление клапана (выходной трубки), проходя через который он поступает в котел.

Конструкция инжектора (форсунки) в автомобильных двигателях отличается большей сложностью, включает движущиеся элементы.

В чем разница

Таким образом, эжектор и инжектор — подвиды струйного насоса. Их отличает:

  • Принцип действия. Эжектор откачивает газ-/пар-/жидкость, а инжектор, наоборот, распыляет.
  • Конструкция. Инжекторная система может быть усложнена по сравнению с эжекторной, хотя в своей основе они идентичны.
  • Сфера применения. Эжектор применяют в паре с вакуумным насосом, инжектор — с котельным оборудованием, автомобильными двигателями и др.

Водоструйный вакуумный насос — простой, но эффективный лабораторный прибор

Вакуумные насосы широко применяются в лабораторной практике для откачки газов, воздуха, паров, для фильтрации под вакуумом, для создания линий вакуума в лабораторных установках.

Для различных задач требуется создание разной степени разряжения (остаточного давления). Современные масляные и мембранные насосы позволяют добиваться давления до 10-10 мм рт.ст., но для стандартных лабораторных задач такие давления требуются редко. Чаще всего бывает вполне достаточно давления 30 … 10 мм рт.см. Такую степень разрежения способен обеспечить самый простой вид вакуумных насосов — водоструйный вакуумный лабораторный насос.

Принцип действия водоструйного насоса

Принцип действия водоструйного насоса — создание разряжения за счет протекающей через трубки струи воды. Давление воды обеспечивает водопровод, никаких дополнительных установок не требуется.

В насосе диаметр трубки, по которой поступает вода из водопроводного крана, постепенно сужается. Это приводит к уменьшению давления воды, но резкому увеличению скорости движения струи. Вырываясь из сопла утончающейся трубки в ограниченное пространство с низким давлением, вода движется с большой скоростью и захватывает воздух из бокового отвода насоса.

Степень остаточного давления, которое может обеспечить водоструйный насос, вычисляется давлением паров воды при определенной температуре. Так, при температуре воды +30 °С давление можно понизить до 31,8 мм рт.ст., а при температуре воды +10 °С — до 9,2 мм рт.ст. Таким образом, чем более холодная вода будет поступать в водоструйный насос, тем большего разрежения удастся достичь.

Как действует простой водоструйный насос

Есть несколько конструкций водоструйных насосов. Самые простые из них делаются из стекла и прикрепляются к водопроводному крану через толстую резиновую трубку, которую прочно укрепляют на водопроводном кране и на верхнем конце насоса. К боковому отводу с помощью прочной резиновой трубки подсоединяют сосуд, в котором требуется создать пониженное давление. Лучше всего это делать через промежуточную двух-трехгорлую склянку, которая защитит сосуд с разрежением от попадания воды из насоса при случайном отключении или падении давления воды в кране.

Какие бывают водоструйные насосы

Водоструйные насосы изготавливают из стекла, пластика и металла. Пластиковые и металлические вакуумные насосы не только прочнее, надежнее и долговечнее. Чаще всего они оснащаются дополнительными приспособлениями, делающими процесс установки и эксплуатации проще и удобнее. К таким приспособлениям относятся: накидная гайка с прокладкой для соединения с водопроводным краном; вентиль для отключения насоса; предохранительный клапан, заменяющий промежуточную склянку; манометр или вакуумометр; трехходовый кран для отключения сосуда с разрежением от промежуточной склянки.

Следует отметить важное преимущество стеклянных вакуумных водоструйных насосов — нейтральность стекла к большинству химических веществ, что делает его востребованным в задачах, когда необходимо откачивать агрессивные газы, воздействующие на элементы конструкции металлического или пластикового насоса. В магазине Prime Chemicals Group вы можете купить вакуумный насос в Москве и области недорого

В продаже есть вакуумный лабораторный насос из стекла, и полипропиленовый вакуумный насос, цена которого тоже доступная. У нас большой ассортимент оборудования для лабораторий

В магазине Prime Chemicals Group вы можете купить вакуумный насос в Москве и области недорого. В продаже есть вакуумный лабораторный насос из стекла, и полипропиленовый вакуумный насос, цена которого тоже доступная. У нас большой ассортимент оборудования для лабораторий.

Виды, устройство и принцип работы струйного насоса

Струйные насосы не имеют в своей конструкции деталей, которые движутся. Это гидравлические аппараты динамического типа, в котором перекачиваемая среда подается при помощи давления через трубку в сопло и затем в камеру (отсек) смешения.

Сопло, сужаясь, передает перекачиваемой среде кинетическую энергию в виде увеличения скорости. А всасывание происходит за счет падения давления в смешивающем отсеке. Затем, рабочая жидкость пропускается сквозь диффузор, давление уменьшается и вещество подается в трубопровод или резервуар.

Струйные насосы бывают:


Общая схема устройства струйных насосов

  • эжекторного типа – то есть отсасывающими;
  • инжекторного типа – нагнетающими.

Аппараты этого типа применяются для:

  • жидкости;
  • газа;
  • пара.

Струйный насос может применяться как аппарат:

  • жидкоструйный (для смешивания и перекачки рабочей и пассивной жидкости с разными уровнями давления);
  • аэрлифтовый или эрлифтовый (работающий, как пневматическое устройства для подъема жидкостей).

Если аппарат используется только для воды, то он называется водоструйным и может быть всего двух модификаций:

  • вакуумный – лабораторный инструмент;
  • гидроэлеватор – для колодцев или скважин глубиной не более 16 метров, в которых нет возможности установить погружную технику.

Расчет струйного насоса

Для расчетов используется методика расчета оптимальных параметров, при которых будет реализовываться максимально возможное значение коэффициента полезного действия. Для этого нужно учесть: форму сопла, входной участок пассивного потока (это поток, который подсасывается к основному), длину смесительного отсека и расстояние от отсека до сопла, угол раскрытия и расширения диффузора.

Схема рассчета струйного насоса

При этом чтобы рассчитать количество жидкости для эжектирования нужно Q2: Q1, т.е. разделить количество литров в секунду жидкости для эжектирования на количество литров в секунду подаваемой рабочей жидкости.

Но, стоит учесть, что для каждого конкретного вида напорной техники для различных нужд есть еще и специфические статьи расчетов. Например, в нефтепромышленности нужно рассчитывать дополнительно вязкость материала, загазованность среды, глубину залегания пласта.

В пожарном деле расчеты проводятся исходя их состояний рабочего материала (вода, пена, газ) и высоты струи, нужной для эффективного тушения пожара. Цементные аппараты учитывают дисперсность частиц и изначальную влажность.