В этом курсе мы с вами рассмотрим принцип работы центробежного насоса. Что такое насос? Не только центробежный насос, а насос в принципе. Насос это машина, которая преобразует механическую энергию вращающегося вала в энергию потока жидкости на выходе из насоса.
Таким образом, на входе мы имеем вращающийся с определенной частотой вал, а на выходе из насоса мы имеем поток жидкости, который обладает некими характеристиками.

Для того, чтобы понять, каким образом происходит преобразование одного вида энергии в другой в центробежном насосе давайте начнем с простого понятного примера из нашей повседневной жизни. Возьмем ведро, наполним его водой и начнем вращать. При достижении определенной частоты вращения вода перестанет выливаться из ведра, потому что она будет прижата центробежной силой к днищу ведра.
Повторим этот опыт, но теперь в днище ведра мы проделаем отверстие. Начинаем вращать ведро, что мы увидим? Через отверстие в днище начинает выливаться вода с определенной скоростью и под определенным углом. Необходимо обратить внимание на направление под которым выливается вода. Показано на рисунке стрелками.
Мы можем наблюдать аналогичную картину, когда едем на велосипеде по лужам и капли воды летят с колеса.
Если вращать ведро быстрее или по большей траектории, то жидкость будет вытекать с большей скоростью

Аналогичный процесс происходит внутри центробежного насоса. Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо, которое состоит из дисков и лопаток различной кривизны.
Рабочее колесо – при помощи лопаток воздействует на жидкости и передает механическую энергию потоку жидкости.
При вращении рабочего колеса насоса центробежные силы, создаваемые
вращающимися лопастями, выталкивают жидкость наружу таким образом жидкости
движется от центра рабочего колеса к периферии и в то же время снижают давление на входе в насос.

Треугольник скоростей характеризует кинематику потока в точке – величину
и направление скорости потока. Абсолютная скорость на выходе из рабочего
колеса насоса может быть получена как геометрическая сумма
радиальной и окружной скорости.

При вращении РК возникает зона пониженного давления на входе в рабочее колесо. Давление на входе в рабочее колесо ниже чем атмосферное давление. Эта разница давлений заставляет дополнительную жидкость попадать в рабочее колесо, чтобы заполнить пустоту. Таким образом, на входе в рабочее колесо
образуется область пониженного давления.
В центробежном насосе жидкость попадет во всасывающий патрубок насоса под действием разницы атмосферного давления или некоторого давления во всасывающей линии и давления на входе в рабочее колесо.

Когда жидкость выходит из каналов рабочего колеса, она имеет максимальную скорость. После того как жидкость покидает рабочее колесо, она попадает в отвод насоса (корпус), где происходит расширение площади поперечного сечения. В отводе кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную
энергию давления (скорость жидкости снижается давление растет).
Отвод насоса выполняет две основные функции: первая собирает жидкость после того как она выходит из рабочего колеса и направление ее в нагнетательный патрубок, вторая преобразование скоростного напора в давление.

На рисунке показаны графики изменения скорости и давления в центробежном насосе при прохождении жидкости по каналам
насоса от всасывающего патрубка до нагнетательного.

Центробежный насос состоит из рабочего колеса, закрепленного на валу и вращающегося вместе с ним, и корпуса, который окружает рабочее колесо.
При вращении рабочего колеса насоса центробежные силы, создаваемые вращающимися лопастями, выталкивают жидкость наружу таким образом жидкости движется от центра рабочего колеса к периферии и в то же время снижают давление на входе в насос. Таким образом, на входе в рабочее колесо образуется область пониженного давления.
Давление на входе во всасывающем патрубке насоса выше, чем давление на входе в рабочее колесо и заставляет жидкость поступать в рабочее колесо.
Попадая на вращающееся рабочее колесо, жидкость под действием лопастей движется вдоль лопастей рабочего колеса, с ускорением по мере продвижения.
Лопатки в центробежном насосе обычно изогнуты назад по направлению вращения.
У некоторых специальных типов рабочих колес насосов лопасти не изогнуты, а прямые. Степень кривизны лопастей и их количество, наряду с другими факторами, определяют форму и характеристики напорной характеристики насоса.
Когда жидкость выходит из каналов рабочего колеса, она имеет максимальную скорость. На рисунке показаны графики изменения скорости и давления в центробежном насосе при прохождении жидкости по каналам насоса от всасывающего патрубка до нагнетательного.
После того как жидкость покидает рабочее колесо, она попадает в отвод насоса (корпус), где происходит расширение площади поперечного сечения. В отводе кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию давления (скорость жидкости снижается давление растет).

Подача насоса: объем жидкости, перемещаемый насосом, в единицу времени.
Q [м3/ч куб.м/час, л/с (литры в секунду).]
Напор насоса: Н [м] удельная энергия, сообщаемая единице веса жидкости.
Мощность потока жидкости на выходе из насоса.
Ргид = Q х g х Н – гидравлическая (полезная) мощность насоса [Вт], где
Q [м3/с], g [м/с2 ], ρ [кг/м3], H [м]
Мощность насоса, мощность на валу насоса (потребляемая мощность):
Р2 [Вт], P2 =М ω, энергия, подводимая к насосу от двигателя, за единицу времени
Коэффициент полезного действия (КПД): отношение полезной
мощности к потребляемой ηн
ηн = Ргид/Р2 =(Q х g х Н) /(М ω)
Р2 =(Q х gх Н)/ ηн

Мощность на валу электродвигателя равна мощности на валу насоса
Мощность развиваемая электродвигателем зависит от нагрузки т.е. насоса
P2=Pэл х ηэл
P2=(Q х g х Н)/ ηн
P2 = Рэл.дв.