Осьові насоси та насоси змішаного потоку: характеристики, застосування та порівняння вибору

• Застосування та використання осьових насосів

Насоси з осьовим потоком підходять для застосувань, які вимагають надзвичайно високих витрат і низького напору. Загальні програми включають:

Сільськогосподарське зрошення: забір води з річок або водойм і транспортування її до сільськогосподарських угідь через відкриті канали, досягаючи-подачі води на великі відстані з низьким напором.

• Дренаж і боротьба з повенями:Використовується для дренажу фундаментної ями, дренажу тунелю та дренажу підвалів або річок, швидко видаляючи накопичену воду з високою швидкістю потоку.
• Широкомасштабна{0}}передача води:Досягнення високої-потоку-передачі води у відкритих каналах або трубопроводах із мінімальними коливаннями напору.
• Насосна акумуляція:Використовується в гідроакумулюючих електростанціях для регулювання водних об’єктів між верхнім і нижнім резервуарами, коли необхідна висока-потік-передача води.
• Очищення стічних вод:Транспортування стічних вод або стоків у нижній -секції (наприклад, колодязі) очисних споруд.
• Аквакультура:Використовується для циркуляції води у великих ставках для риби або креветок.

Коротше кажучи, насоси з осьовим потоком ідеально підходять для будь-яких застосувань, що вимагають подачі великої швидкості потоку відносно чистої води при надзвичайно низькому напорі. Однак осьові насоси менш підходять для систем, що потребують більшого напору.

• Що таке-насос змішаного потоку?

Насос змішаного-потоку поєднує в собі характеристики аксіального-і радіального-насосів. У ньому використовується діагональне (або нахилене) робоче колесо, завдяки чому рідина тече частково аксіально, а частково радіально. Під час фактичної роботи рідина надходить у робоче колесо та витікає під кутом до валу насоса, збирається корпусом насоса (зазвичай спираль або направляючі лопатки), а потім направляється до вихідного отвору. Таким чином, насос змішаного-потоку поєднує високу швидкість потоку аксіального-насоса з відносно високим напором радіального-насоса.

Продуктивність насоса з-змішаного потоку знаходиться між продуктивністю насоса з чистим радіальним-потоком і насоса з-чистим осьовим потоком. Як зазначає KSB, насос із змішаним-потоком «охоплює перехідну область між радіальними та осьовими-насосами». Іншими словами, насос із змішаним-потоком — це, по суті, тип відцентрового насоса (часто його називають відцентровим насосом із змішаним-потоком), робоче колесо якого передає радіальний і осьовий момент рідині. Типове робоче колесо зі змішаним{10}}потоком (також називається робочим колесом-похилого потоку або спіральним робочим колесом) використовує вигнуті лопаті, щоб надати рідині певну радіальну швидкість. Коли робоче колесо обертається, воно створює як зворотну, так і зовнішню тягу, досягаючи хорошого балансу між швидкістю потоку та напором.

• Характеристики потоку-насоса змішаного потоку

Насоси зі змішаним-потоком розроблено для середніх-напорів, середніх-потоків. Рідина всередині одночасно досягає радіальної та аксіальної швидкостей, що призводить до компромісу продуктивності між насосами з осьовим-потоком і радіальним-потоком: він може забезпечувати велику швидкість потоку (тисячі м³/год), як насос з осьовим-потоком, і водночас витримує вищий тиск (десятки метрів напору), як насос з радіальним-потоком.

керівник:Насоси зі змішаним-потоком зазвичай мають одноступеневий{1}}напір від 10 до 50 м, що значно перевищує кілька метрів діапазону напору осьових-насосів, що робить їх придатними для перекачування води до піднятих резервуарів або подолання помірних перепадів напору.

Швидкість потоку:Трохи нижчий, ніж насоси з осьовим-потоком того самого розміру, але все ще зберігає високий рівень витрати (тисячі м³/год), зазвичай знаходиться між радіальним-потоком і аксіальним-насосами.

Ефективність:Насоси з-змішаного потоку зазвичай зберігають високу ефективність у своєму робочому діапазоні. Завдяки оптимізованим каналам потоку за допомогою направляючих лопаток, дифузорів та інших конструктивних особливостей перетворення кінетичної енергії в енергію тиску є більш ефективним – насоси зі змішаним-потоком зазвичай мають високу ефективність у системах із середнім-напором.

Стабільність:Крива продуктивності насоса зі змішаним-потоком зазвичай є більш плоскою та стабільнішою, ніж крива насоса з-осьовим потоком. Коли напір змінюється, витрата насоса змішаного-потоку змінюється відносно плавно, тоді як витрата насоса з осьовим-потоком різко зменшується зі збільшенням напору.

Конструктивно насоси з-змішаного потоку часто використовують спіраль або направляючі лопатки для збору води, що виходить під нахилом. У багатьох моделях використовується напів-відкрите робоче колесо для роботи з умовами, що містять абразивні середовища (пропонуючи переваги у проходженні твердих частинок порівняно з повністю відкритим робочим колесом). Насоси зі змішаним-потоком можуть бути сконструйовані як одно-ступеневі структури для задоволення середніх-вимог напору або як багато-ступеневі структури для досягнення більшого напору.

• Застосування та використання насосів-змішаного потоку

Насоси-змішаного потоку підходять для застосувань, які вимагають високих витрат і середнього напору. Типові програми включають:

• Промислове охолодження:Циркуляція охолоджувальної води на електростанціях або хімічних заводах, де необхідно подолати певний опір системи.
• Переробна промисловість:Використовується на паперових фабриках, нафтопереробних заводах або виробничих підприємствах для транспортування технологічної води чи інших рідин за умов середнього напору.
• Сільськогосподарське зрошення:Підходить для зрошення схиленої місцевості або сценаріїв, що вимагають перекачування води на певну висоту, наприклад підйому води з річок до піднятих каналів.
• Дренаж і скидання стічних вод:Використовується для підйому стічних вод до очисних споруд або скидання дощової води з високою швидкістю потоку, низькими та середніми вимогами до напору. Багато каналізаційних насосних станцій використовують-насоси змішаного потоку (вертикальні турбінні насоси) для підйому стічних вод.
• Морська та морська техніка:Використовується для баластних систем, систем охолодження або{0}}пожежної води на кораблях або платформах, які вимагають компактної конструкції насоса та середнього напору.
• Управління дощовою водою:Використовується для підйому стоку в каналізацію або резервуари для зберігання, подолавши вплив сили тяжіння.

Насоси зі змішаним-потоком можна вважати ідеальним вибором для «середньої ланки» – коли насоси з осьовим-потоком мають недостатній напір, а насоси з-радіальним-потоком із високим-напором здаються надмірністю,-насоси змішаного{4}}потоку часто є першим вибором.

• Основні відмінності між осьовими насосами та насосами змішаного потоку

1. Напрямок потоку та спосіб випуску

• Насос з осьовим потоком: рідина подається прямолінійно вздовж вала насоса. І вхідний, і вихідний напрямки колінеарні з валом насоса, а випускний отвір зазвичай центрується з вхідним отвором.
• Насос змішаного потоку: рідина випускається під певним кутом. Крильчатка надає рідині швидкості як назад, так і назовні, а канал потоку має конічну форму. Таким чином, вихідний отвір зазвичай зміщений, або потрібен спиральний/спіральний канал для збору косого потоку.

Це означає, що розводка трубопроводів відрізняється: осьові насоси часто використовують прямі труби або лінійні трубопроводи; в той час як насоси змішаного потоку зазвичай мають похилий вихід або спиральну структуру. У вертикальних установках насоси з осьовим потоком можуть скидати воду вертикально вгору або горизонтально, тоді як вертикальні насоси змішаного потоку подають воду вгору під певним кутом.

2. Порівняння напору та швидкості потоку

• Осьовий насос: забезпечує надзвичайно високу швидкість потоку при низькому напорі. Він може забезпечити дуже великі витрати (наприклад, від 10 000 до 40 000 м³/год), але напір становить лише кілька метрів. Якщо системі потрібен середній напір (наприклад, від 10 до 15 м), насоси з осьовим потоком можуть зупинитися або раптово впасти витрата.
• Насоси-змішаного потоку: вони забезпечують велику швидкість потоку при середньому напорі. Вони можуть підтримувати високу витрату при досягненні напору в десятки метрів. Досвід підбору: При необхідності гол<5 to 10 m and the flow rate is extremely high, choose an axial flow pump; if the required head is high (10 to 50 m) and a high flow rate is still needed, choose a mixed-flow pump. Axial flow pumps have a steep performance curve – the flow rate decreases rapidly as the head increases; mixed-flow pumps have a relatively flat curve and are more adaptable.

Наприклад, осьовий насос може подавати 20 000 м³/год при напорі 5 м, але швидкість потоку наближається до нуля, коли напір збільшується до 15-20 м; у той час як аналогічний-насос змішаного потоку все ще може забезпечувати 15 000 м³/год при напорі 20 м. Тому насоси змішаного потоку охоплюють робочий діапазон, де насоси з осьовим потоком менш ефективні.

3. Конструкція та будова робочого колеса

• Робоче колесо з осьовим потоком: зовнішнім виглядом нагадує великий пропелер або вентилятор, воно використовує широкі плоскі лопаті, розташовані вздовж вала насоса. Як правило, він має менше лопатей і відкриту структуру (без кришки), що напряму штовхає потік води назад. Більшість робочих коліс з осьовим потоком не мають кришки, а деякі оснащені простою кришкою або бічним кільцем.
• Крильчатка зі змішаним потоком: використовує кілька вигнутих і кутових лопатей, які скручуються, щоб дозволити рідині випускатися одночасно вбік і назад (тобто похило). Робочі колеса змішаного потоку зазвичай мають часткову кришку або кільце для розміщення похилого потоку води; їх форму іноді називають гвинтовим або косим потоком.

Конструктивно насоси-змішаного потоку зазвичай мають міцніший корпус (спіральні або напрямні лопатки) для спрямування води, що виходить під нахилом, і часто містять направляючі лопаті або дифузори для ефективного перетворення кінетичної енергії в енергію тиску. З іншого боку, осьові-насоси мають простіший прямий-корпус.

4. Ефективність і продуктивність

• Насоси з осьовим-потоком: надзвичайно ефективні за проектних умов (висока швидкість потоку, низький напір). Завдяки прямому шляху потоку втрати енергії мінімальні за цих умов. Однак їх високий-діапазон ефективності відносно вузький; якщо змушений працювати на більших напорах, ефективність різко падає.
• Насоси-змішаного потоку: підтримуйте високу ефективність у ширшому діапазоні витрат/напору. Насоси з-змішаним потоком зазвичай використовують-оптимізовані конструкції (наприклад, кожухи та направляючі лопатки), щоб підтримувати високу ефективність у середньому діапазоні напору. У фактичній роботі насос із змішаним-потоком, який працює із середнім напором, може споживати менше енергії, ніж осьовий-насос, який виконує подібне завдання з дещо вищим напором.

Коротше кажучи, насоси з осьовим потоком вирізняються виключно високими витратами (найнижчий напір); у той час як насоси змішаного потоку перевищують загальну продуктивність як за витратою, так і за напором. Як стверджує KSB, насоси змішаного потоку мають відносно плоскі криві потоку в середньому напорі, середньому діапазоні потоку, тоді як осьові насоси мають круті криві в низькому напорі, максимальному діапазоні потоку. Тому, коли важливою є лише швидкість потоку, осьові насоси пропонують значну економію енергії; коли потрібен певний напір, насоси змішаного потоку використовують енергію ефективніше.

5. Порівняння продуктивності: насоси змішаного потоку та осьові насоси

У практичному виборі ключовим є визначення робочої точки (потік Q і напір H):

• Продуктивність осьового насоса: забезпечує відмінну швидкість потоку при надзвичайно низькому напорі. Наприклад, осьовий проточний насос може досягати швидкості потоку 10 000 м³/год при напорі 5 м, але швидкість потоку швидко зменшується понад 5-10 м, що призводить до дуже крутої кривої продуктивності.
• Продуктивність насоса змішаного потоку: забезпечує високу швидкість потоку при середньому напорі. Насос змішаного-потоку може досягати швидкості потоку від 8 000 до 15 000 м³/год при напорі від 15 до 25 м із значним зниженням продуктивності лише біля напору від 40 до 50 м, демонструючи відносно плоску криву продуктивності.
• Коротко: насоси з осьовим-потоком більш ефективні при низьких напорах і високих витратах; насоси змішаного-потоку працюють краще, коли потрібен певний напір (десятки метрів).

6. Структурне порівняння: насоси зі змішаним-потоком проти аксіальних-насосів

• Відмінності між ними можна побачити з їхніх фактичних структур насосів:
• Насоси з осьовим-потоком: зазвичай використовують робочі колеса великого-діаметра, відкриті чи напів-відкриті. Багато вертикальних осьових-насосів використовують занурені колони та прості робочі колеса з пропелером із простою конструкцією корпусу та меншою кількістю внутрішніх компонентів.
• Насоси з-змішаного потоку: більш компактні за структурою, з більшою кількістю робочих лопатей, розташованих під кутом. Кожух зазвичай включає спіраль або направляючі лопатки.

Що стосується технічного обслуговування, осьові насоси мають просту внутрішню конструкцію та меншу кількість деталей, але відкрите робоче колесо може забитися через заплутування сміття; насоси змішаного потоку мають більше частин (таких як напрямні лопатки та багато-ступінчасті конструкції), але вони зазвичай оснащені зносостійкими кільцями або втулками, які мають певний допуск до твердих частинок у рідині.

• Як вибрати правильний насос: осьовий або змішаний?

Для вибору виконайте наведені нижче дії.

1. Визначте робочі умови: визначте необхідну витрату (Q) і напір (H) у робочій точці.
2. Порівняйте криві продуктивності: якщо робоча точка вимагає низького напору (наприклад,<5 to 10 m) and a very high flow rate, an axial flow pump is usually the ideal choice; if a higher head (e.g., 10 to 50 m) is required and the flow rate is still relatively high, a mixed flow pump is more suitable.
3. Враховуйте умови встановлення: насоси з осьовим потоком зазвичай вимагають прямих ділянок труб і можуть встановлюватися вертикально; насоси змішаного потоку потребують уваги до умов всмоктування.
4. Оцініть характеристики середовища: якщо рідина містить деякі тверді частинки, насос змішаного потоку (особливо з напів-відкритим робочим колесом) є більш вигідним.
5. Збалансуйте ефективність і вартість: порівняйте очікуване споживання енергії з вартістю покупки. Насоси з осьовим потоком зазвичай мають меншу вартість на одиницю витрати, але якщо потрібен більший напір, насос змішаного потоку може бути енергоефективним-.

Наприклад, якщо насос повинен подавати 12 000 м³/год при напорі 5 м, осьовий насос є найефективнішим вибором; якщо насос повинен подавати 12 000 м³/год при напорі 20 м, краще використовувати насос змішаного потоку; якщо напір перевищує приблизно 50-60 м, слід розглянути можливість використання радіального або багатоступінчастого насоса.

Розуміння принципів вибору насосів з осьовим потоком і насосів змішаного потоку залежить від відповідності вимогам щодо швидкості потоку та напору фактичним умовам експлуатації. Насоси з осьовим потоком можуть забезпечити надзвичайно високу швидкість потоку при низькому напорі; Насоси змішаного потоку, з іншого боку, досягають високих витрат при більших напорах. Порівнюючи напрямок потоку, криві продуктивності та структуру робочого колеса, ви можете вибрати найбільш підходящий насос для конкретного застосування.