Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 271

По роду действующей силы различают ручные и паровые насосы. Из категории воздушных насосов более совершенными считаются насосы Н. Менделеева, Гейсслера и некоторые другие модели. Их действие основано на всасывающем эффекте, который создается струей ртути, которая постепенно падает внутри трубки, соединенных с резервуаром, где располагается разрежаемый газ. Таким образом, насосы представляют собой устройства, осуществляющие непрерывное нагнетание, сжатие либо отсасывание текучих сред с использованием механических или иных средств.

Различаются насосы для жидкостей и насосы или иные похожие устройства, применяемые с целью нагнетания либо отсасывания газа и пара, а именно – компрессор, вентилятор, воздуходувка, вакуум-насос и некоторые другие устройства.

Насосы (как гидравлические машины, аппараты или приборы) осуществляют напорное перемещение (а именно всасывание или нагнетание) прежде всего капельной жидкости, сообщая ей какую-либо долю внешней энергии (которая, в свою очередь, может быть потенциальной либо кинетической).

Различные же устройства или приспособления, используемые с целью безнапорного передвижения жидкостей, насосами обычно не называются и относятся к другой категории устройств, например, водоподъемные машины.

Основным параметром насоса является то количество жидкости, которое он перемещает за единицу времени, т. е. основным параметром служит объемная подача, которая осуществляется насосом и обозначается как Q. Большинство насосов также характеризуются такими важными техническими параметрами, как развиваемое ими давление (обозначается латинской буквой р) и соответствующий насосу напор (обозначается латинской литерой H), а также другой важной характеристикой – потребляемой мощностью (обозначается буквой N) и коэффициентом полезного действия (обозначается буквой h).

Название магнитных электрозарядных насосов имеет обязательное определение, характеризующее принцип действия насосов (к примеру, центробежные или электромагнитные), или какие-то особенности конструкции (ведь насос может быть горизонтальным, зубчатым, шиберным и т. д.), или среду, которая подается насосом (к примеру, грунтовой насос ). Порой, однако, в определительном слове фиксируется назначение либо область, в которой применяется насос (к примеру, лабораторные, дозировочные), а также тип привода (он может быть ручным или с электроприводом), в названии насоса может быть также запечатлено и имя его изобретателя (в качестве примера можно привести насос Гемфри), и название фирмыизготовителя (насос СИХИ – по начальным буквам в словах Simen Hinsch, в названии насоса Фарко отражено имя владельца завода).

Но некоторые из устройств, которые нами рассматриваются, получили совершенно особенные названия. В качестве примера можно привести газлифт, а одну из его конструкций называют маммут-насосом, или насосом Маммута; среди вытеснителей имеется монжус, который называют также насосом Монтежю, или пневматический насос; гидроэлеваторы, инжекторы и эжекторы, которые являются видами струйных насосов.

Под общим термином «насос» известны некоторые устройства, которые предназначены совсем для других в отличие от обыкновенных насосов целей. Среди них, к примеру, вакуумный насос, который предназначен для удаления газа из замкнутого объема, а также тепловые насосы – установки, используемые с целью передачи тепла из окружающей среды (например, из воздуха либо воды), которые имеют низкие значения температуры, к объектам с большей температурой (к примеру, к воде внутри отопительной системы). Насосы магнитного потока осуществляют периодическое изменение магнитного потока внутри какой-либо замкнутой цепи.

Что же касается классификации устройств, используемых с целью напорного перемещения жидкости, то они разделяются на разновидности, выделяемые по разным свойствам, к примеру, по механизму действия и по конструкции. Все насосы могут быть условно разделены на две основные группы: это насосы-машины, которые приводятся в действие за счет работы двигателей, и насосы-аппараты, действие которых основано на иных источниках энергии, такие насосы не обладают движущимися рабочими органами.

Насосы-машины могут быть лопастными (а среди них центробежными, осевыми, вихревыми), поршневыми, роторными (т. е. шестеренными, коловратными, пластинчатыми, винтовыми). Насосы-аппараты могут быть представлены струйными насосами (жидкостными и газожидкостными), газлифтами (в том числе эрлифтами), вытеснителями (в том числе паровыми и газовыми), гидравлическими таранами, магнитогидродинамическими насосами и другими видами. При этом у насосов всех типоразмеров имеются условные обозначения (т. е. марки), которые состоят обычно из набора букв и цифр. Изобрели насосы в глубокой древности. Первые насосы предназначались для тушения пожара. Это изобретение принадлежит древнегреческому механику Ктесибию, его описал в I в. до н. э. древнегреческий ученый Герон из Александрии в своем труде «Pneumatica», позже изобретение было описано М. Витрувием в произведении «De Architectura». Простейший деревянный насос, снабженный проходным поршнем, использовался для подъема воды из колодца. Использование водоподъемных машин до начала восемнадцатого века значительно преобладало над использованием поршневых насосов. Позже из-за роста потребности в воде и необходимости увеличения высот, на которые она (вода) должна была подаваться, и тем более вслед за появлением паровой машины, насос постепенно стал вытеснять водоподъемную машину. Стали разнообразными требования, предъявляемые к насосам, условия, в которых применялись эти устройства, и наряду с поршневыми насосами стали создаваться вращательные насосы, различные приспособления для напорной подачи воды. Таким образом, исторически было намечено три основных направления в дальнейшем развитии насосов – конструирование поршневых насосов, вращательных насосов, а также гидравлических установок без каких-либо подвижных рабочих органов.

Сегнерово колесо – этим термином обозначается устройство, в основе работы которого лежит реактивное действие вытекающей воды. Сегнерово колесо изобрел венгерский ученый Я. А. Сегнер (J. A Segner), именем которого и названо устройство. Произошло это событие в 1750 г. Сегнерово колесо, по сути, является прообразом гидравлической турбины. В состав устройства входит вертикальная подводящая труба, на ней укрепляется горизонтальная труба, которая способна к свободному вращению и снабжена тоже горизонтальными открытыми концами, которые отогнуты в противоположные стороны. Через эти концы жидкость может вытекать и приводить тем самым сегнерово колесо во вращение. Применяется сейчас данное устройство прежде всего как демонстрационный прибор, однако иногда используется и при поливе растений.

Сифон гидротехнический – устройство, по которому осуществляется автоматический слив лишней воды из водохранилищ, бассейнов, каналов. Этот сифон представляет собой трубчатое приспособление с расширенной верхней частью, расположенной ниже уровня бьефа. Это предусмотрено, чтобы исключить попадание в трубу воздуха или сора. Этот сифон отличается простотой изготовления и имеет большую пропускную способность.

Принцип действия: по принципиальной схеме струйного насоса работа его основана на откачивающем действии паровой струи. Источником пара является рабочая жидкость (ртуть или вакуумное масло), залитая в кипятильник, которая нагревается до рабочей температуры нагревателем. Образующийся при нагреве пар по пароподводящей трубе поступает в сопло, из которого с большой скоростью истекает в пространство рабочей камеры. Откачиваемый газ, поступающий через впускной патрубок, захватывается в рабочей камере струей и увлекается ею к охлажденным стенкам рабочей камеры, где пар конденсируется и конденсат по сливной трубке возвращается в кипятильник, а газ, сжатый струей, выбрасывается через выпускной патрубок и откачивается форвакуумным насосом. Механизм увлечения газа паровой струей в пароструйных насосах: как уже отмечалось, в эжекторных насосах при высоком давлении откачиваемого газа (105—10 Па) пар в струе на выходе из сопла должен иметь высокую плотность, чтобы при взаимодействии с откачиваемым газом струя не разрушалась.

В струйных насосах, откачивающих газ с 10—10-1 Па, струя не разрушается при меньшей плотности пара в ней. В данном случае увлечение откачиваемого газа струей пара происходит в результате трения между поверхностью струи пара и прилегающими к ней слоями газа (вязкостный захват), а также вследствие частичной диффузии молекул газа в приповерхностную часть струи (зона струи). Подобный механизм увлечения откачиваемого газа паровой струей используется в бустерных насосах. При более низком давлении откачиваемого газа плотность струи пара может быть еще меньше, так как в механизме увлечения газа струей наряду с вязкостным захватом все большую роль начинает играть диффузия газа в струю. Наконец, при давлении откачиваемого газа меньше 10-2 Па, когда длина свободного пути его молекул становится соизмеримой с размерами рабочей камеры насоса, роль вязкостного захвата газа становится малой, и механизм увлечения газа целиком определяется диффузией молекул газа в струю. В этих условиях молекулы в результате столкновений с частицами пара получают составляющую скорости в направлении движения струи. Подобный механизм увлечения откачиваемого газа паровой струей используется в высоковакуумных диффузионных насосах.