Вода – жидкость естественного происхождения, применяющаяся повсеместно как для удовлетворения физиологических потребностей человека, животных или растений, так и для осуществления технологических процессов – переноса тепла, охлаждения и других. Функцию ее перемещения и подачи для дальнейшего использования осуществляют насосы для воды – вид гидравлической машины, которая преобразует энергию привода (мускульного или механического) в энергию потока воды.
Классификация
Насосы для воды классифицируются по следующим признакам:
— Типу рабочего органа – импеллерные, вибрационные, эжекторные.
— Месту размещения рабочего органа – погружные (насос находится в толще воды) и поверхностные.
— Видам выполняемой работы – водоподъемные и циркуляционные.
Импеллерные насосы
Импеллер – это колесо с лопатками, пропеллер, турбина. В насосах для воды, ввиду ее высокой текучести, используется три вида импеллеров:
-
Центробежные – лопатки (ламели) идут от центра рабочего колеса к краям, а для улучшения гидродинамики их делают выгнутыми. В работе используется сила, перемещающая любое физическое тело от центра к краю вращающегося диска.
-
Вихревые. Лопатки находятся на внешнем крае колеса и образуют полости. Вода под действием центробежной силы выбрасывается из них, ударяется об стенку рабочей камеры, после чего отражается от нее и возвращается к центру колеса. Этот цикл повторяется многократно по пути ячейки от входного патрубка к выходному и сообщает воде большую кинетическую энергию.
-
С упругими ламелями. Рабочая камера устроена так, что на полпути от входного патрубка к выходному ламели распрямляются, в результате чего в ней создается разряжение, способствующее всасыванию. На завершающем этапе ламели вновь сжимаются и с большой силой выбрасывают порцию воды в напорную магистраль.
Вибрационные насосы
Рабочим органом является мембрана или поршень. Он приводится в действие электромагнитом, по которому пропущен переменный ток, понуждающий его совершать колебательные движения (вибрировать) с частотой 50 Гц. Такая конструкция используется исключительно в погружных насосах малой производительности.
Эжекторные насосы
Используется гидродинамический эффект, описанный законом Бернулли. При движении потока жидкости в закрытой полости создается разряжение (вакуум), которое тем больше, чем выше скорость потока. В рабочую камеру встраивается сопло, через которое подается поток жидкости небольшого объема. Его ускорение приводит к созданию разряжения, а разница в давлении между ним и атмосферой понуждает воду двигаться по магистрали.
Виды и способы применения насосов
Чистую питьевую воду получают из скважин глубиной не менее 20 метров. Ее подъему на такую высоту препятствует атмосферный столб, в основании которого давление равно 0,2 МПа – по одной десятой на каждые 10 метров. Преодолеть его может только погружной насос, поскольку для работы ему не требуется создавать разряжение в рабочей камере. А оно по абсолютной величине должно быть не меньше того давления, что есть на уровне водоносного слоя. Это требует больших энергетических затрат. Насосы для воды такого типа делают импеллерными – центробежными, вихревыми, или вибрационными.
Если источник воды находится на поверхности – пруд, река, озеро, или на небольшой глубине – колодцы, скважины до 10 метров, то насос можно и не погружать в воду. Однако для того чтобы жидкость стала поступать в заборную магистраль, в рабочей камере необходимо создать разрежение. Для этого используется среда, имеющая ту же плотность, что и перекачиваемая. На практике в пусковую расходную емкость насоса наливают воду из имеющихся запасов, или зачерпнутую из того же водоема, из которого собираются качать. После запуска насоса в его рабочей камере создается разрежение, по величине равное атмосферному давлению. Оно и побуждает воду поступить в подающую магистраль. После выхода на рабочий режим импеллер повышает давление в напорной магистрали, что активизирует процесс.
Поверхностные импеллерные насосы могут поднять воду с глубины не более пяти метров. Большее разрежение в рабочей камере создается только эжекторными перекачивающими устройствами, поскольку у них есть сопло, форма которого рассчитана по специальным методикам, что обеспечивает значительное ускорение инициирующего водного потока. Но и они способны поднять воду с глубины не более 10-12 метров.
Циркуляционные насосы, которые обеспечивают работу систем отопления, можно считать разновидностью погружных, поскольку рабочий орган – импеллер – у них погружен в воду постоянно. Существует два типа таких механизмов: с мокрым ротором и с сухим. Первые отличаются от вторых тем, что перекачиваемая жидкость омывает ротор. Чтобы избежать короткого замыкания в статорных обмотках, он отделен от нее герметичным металлическим стаканом. Это приводит к уменьшению КПД до 50%, но устройство получается очень компактным и удобным в применении.
