В чем отличие вихревого насоса от центробежного?

Вихревой насос

По сути, вихревой насос — это тот же вентилятор, но для жидкостей. Своеобразный «пропеллер» раскручивается и проталкивает воду в нужном направлении. Для этих целей между корпусом и рабочими лопастями остается зазор в 0,2 мм.

Определение

К вихревому типу относят агрегаты, предназначенные для откачки воды из скважин, водоемов или резервуаров.

Основным отличием от аппаратов центробежного типа является способ передачи жидкости — по касательной к рабочему колесу. Она двигается вместе с ним и под действием центробежной силы смещается к краю лопасти. Свое название вихревые насосы получили, благодаря небольшим вихрям, которые образуются на каждой лопасти вследствие такого движения.

Плюсы и минусы

Перечень достоинств подобных аппаратов достаточно велик:

небольшая стоимость. За счет простого устройства стоимость таких агрегатов намного ниже, чем у центробежных и вибрационных аналогов;
прочность. Из-за малого количества подвижных частей, подобные модели практически не ломаются. Если же помпа вышла из строя, то ее ремонт достаточно прост и дешев;
широкая сфера применения. Благодаря низкой стоимости и простоте ремонта, такие аппараты применяют не только в быту и сельском хозяйстве. Их используют даже в химической промышленности, для перекачки достаточно агрессивных и насыщенных газами жидкостей.

Недостатков у вихревых насосов не меньше:

низкий КПД. Обычно он не превышает 45–50%. Такие слабые показатели возникают из-за больших потерь энергии, возникающих из-за трения;
повышенные требования к составу жидкостей. Малый зазор между рабочим колесом и кожухом вносит свои коррективы. Такие агрегаты можно использовать только для жидкостей без твердых примесей. С их помощью можно полить приусадебный участок или откачать воду из бассейна, а вот для перекачки грязных, либо заиленных жидкостей — они не подходит;
слабое давление. Мощность таких моделей велика (могут перекачать большой объем за малый промежуток времени), чего нельзя сказать о давлении, которое они создают. С их помощью невозможно выкачать воду из глубокой артезианской скважины — допустимый предел абиссинская (не более 10 м). То же самое касается и горизонтальных направлений.

Несмотря на имеющиеся недостатки, вихревые насосы пользуются большой популярностью.

Центробежный насос

Строение центробежного насоса показано на чертеже ниже.

В корпусе (обычно он имеет спиральную форму) расположен вал, к которому жестко прикреплено рабочее колесо. В большинстве случаев лопасти устанавливаются между передним и задним дисками.

Всасывающий и выходной патрубки располагаются перпендикулярно друг другу (схема ниже). Из-за своего строения такие модели называют «улитками».

Определение

Центробежным — называют динамический насос, в котором жидкость перемещается сплошным потоком, за счет центробежной силы. Движение рабочего тела происходит перпендикулярно оси вращения ротора.

Плюсы и минусы

«Улитки» имеют множество достоинств:

простота монтажа и обслуживания (все детали легкодоступны);
высокая производительность (при необходимости применяются секционные насосы с несколькими рабочими колесами);
широкая сфера применения.

В список минусов входят:

более высокая стоимость;
невозможность сухого всасывания (перед работой кожух нужно полностью наполнить водой);
запрет на работу с грязными жидкостями. Твердые частицы быстро приводят агрегат в негодность.

По большому счету, разница между этими двумя видами устройств невелика, и сферы их применения практически идентичны.

Разделение насосов по типу артерий и колеса

В зависимости от размещения водной артерии, в продаже можно найти такие типы вихревых насосов:

Агрегаты с открытой артерией:
Насосы с закрытой водной артерией.

По типам рабочих колес, насосы делятся на:

Оборудование с открытым колесом;
Устройства с закрытым колесом.

Насосы закрытого типа оборудуются короткими лопастями. Всасывание жидкости осуществляется через специальный патрубок. Такие агрегаты обладают низким показателем кавитации. В связи со стыковкой продольного вихря и жидкой субстанции, темп движения воды на входе немного замедляется. С целью повышения свойств кавитации перед вихревым колесом подключается центробежная ступень. Такое оборудование получило название центробежно-вихревого. У этих агрегатов КПД немного выше, чем у вихревых насосов, и составляет порядка 48 %. Приборы такого рода широко применяются для систем водоснабжения и питания котлов.

Агрегаты с открытым колесом отличаются от приборов предыдущего типа большей длиной лопастей. За счет этого их показатели кавитации на порядок выше, что позволяет использовать их для выкачивания сточных вод в промышленности и коммунальных предприятиях.

В наши дни многие производители сочетают в насосах свойства и преимущества сразу нескольких видов оборудования. Благодаря этому, на современном рынке можно встретить вакуумный, воздушный и тепловой вихревой насос. Основная разница между этими приборами заключается в технических характеристиках и областях применения. Агрегаты первого типа успешно используются в химической промышленности для работы с газообразными веществами. Тепловые устройства нашли применение при обеспечении жидкостью различных паровых электростанций. Воздушные вихревые насосы используются с целью поддержания работы глубоких водяных скважин промышленного значения.

Практичный насос «Водолей»

Работающий пример бюджетной организации водоснабжения дома, полива сада и огорода. Это не Wilo и не Grundfos, а винтовые насосы «Водолей». Они «умеют» долго и стабильно работать. Срок непрерывной службы в несколько лет для них не предел, хотя не каждому «Водолею» дается долгая жизнь по причинам, зависящим от изготовителя или от условий эксплуатации. Длительная эксплуатация возможна:

Если правильно рассчитать скважину по факту (на качественную скважину есть паспорт) — это стабильный отбор воды и надежная работа в ней насоса.
Если объективно рассчитать потребность в воде: учесть все мойки, душевые, стиральные машинки и санузлы.
Если знать длину водопровода, его пропускную способность и высоту подъема воды.

Если предусмотреть возможность отключения электроэнергии и учесть еще много других факторов, то винтовой насос для воды «Водолей» от компании «Промэлектро» ничем не уступит авторитетному коллеге от Grundfors.

На примере бюджетного и неприхотливого насоса «Водолей» эти три подпункта определяют уровень знаний, которыми обладает квалифицированный специалист, в конкретной ситуации выполняющий работу по организации водоснабжения дома.

Пример в отношении скважины и насоса. Сам по себе «Водолей» хорош, но шнур, которым он комплектуется, плох. Придется сразу купить тот, на котором насос будет висеть безопасно и долго.

Примеры в отношении потребности. Оптимальный напор в кране 2,5 бара. Водяной столб высотой в десять метров давит на один квадратный сантиметр с силой 1 бар. То есть, «Водолею» придется преодолеть сопротивление водопроводной сети, чтобы доставить в дом воду с нужным напором на все краны, стиральные машинки, душевые и пр.

Основные разновидности

Вихревые насосы по своему конструктивному исполнению делятся на две категории:

открыто-вихревые;
закрыто-вихревые.

Насосы первого типа отличаются следующими конструктивными особенностями.

Лопасти, которыми оснащена крыльчатка, имеют удлиненную форму.
Крыльчатка, если сравнивать ее с просветом рабочего канала, отличается уменьшенным диаметром.
Кольцевой канал соединен с напорным патрубком.

Схема вихревого насоса с открытым каналом

Электронасосы закрыто-вихревого типа также обладают определенными конструктивными особенностями.

Лопатки насосов данного типа, если сравнивать их с подобными элементами открыто-вихревых устройств, более короткие и располагаются на поверхности рабочего колеса под разными углами.
Поперечное сечение внутренней камеры равно диаметру рабочего колеса.
Кольцевой канал закрыто-вихревых насосов соединяется и с принимающим патрубком, и с выходным.

Схема вихревого насоса с закрытым каналом

Естественно, различия затрагивают не только конструкцию насосного оборудования указанных типов, но и принцип действия таких устройств. Насосы открыто-вихревого типа функционируют следующим образом.

Перекачиваемая жидкость по принимающему патрубку поступает во внутреннюю рабочую камеру.
Захваченная вращающейся крыльчаткой, перекачиваемая среда попадает в кольцевой канал.
Вихревой поток перекачиваемой жидкости, перемещаясь по кольцевому каналу, способствует формированию напорного потока, который и направляется к выходному патрубку.

Поскольку диаметр крыльчатки у насосов закрыто-вихревого типа, как уже говорилось выше, равен поперечному сечению рабочей камеры, жидкость из входного патрубка сразу попадает в кольцевой канал, где и создается напорный поток.

Многоступенчатый вихревой насос открытого типа

Классифицируют насосы вихревого типа и по их расположению относительно перекачиваемой среды. Так, в зависимости от данного параметра различают:

устройства погружного типа, которые, как понятно из их названия, в процессе эксплуатации находятся в толще перекачиваемой среды (используют такие насосы как в бытовых, так и в промышленных целях, перекачивая с их помощью чистые жидкости не слишком высокой вязкости);
насосы поверхностного типа, которые располагают в непосредственной близости от резервуара с жидкой средой или скважины, надежно защищая их корпус от попадания жидкости (оборудованием данного типа оснащают оросительные системы и системы подачи воды для бытовых целей).

Поверхностный вихревой насос бытового применения, предназначенный для подачи чистой воды из скважин или колодцев

Кроме вихревых насосов классической конструкции, современная промышленность выпускает совмещенные устройства.

Насосы свободно-вихревого типа имеют конструкцию, которая позволяет им перекачивать сильно загрязненные жидкие среды. Данные устройства применяют в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для оснащения очистных сооружений и в горнодобывающей промышленности (без помощи такого оборудования не обходится бурение скважин, из которых необходимо откачивать жидкие среды).
Насосы центробежно-вихревого типа способны работать с жидкими средами, температура которых доходит до 105°. Конструктивной особенностью таких насосов является то, что они оснащены сразу двумя рабочими колесами: центробежным и вихревым. За счет такой конструктивной особенности данное оборудование отличается значительно более высоким КПД (по сравнению с классическими вихревыми устройствами).
Вакуумные насосы вихревые могут использоваться в качестве воздуходувки или для откачивания воздуха – создания неглубокого вакуума. Такие насосы просты в использовании и не нуждаются в сложном техническом обслуживании. Они находят широкое применение в качестве теплового аппарата, при помощи которого обеспечивается подача и распространение требуемого количества теплого или холодного воздуха. В частности, такое оборудование успешно используют для сушки стеклотары, с его помощью осуществляют аэрацию искусственных и естественных водоемов.

Использование поверхностных агрегатов, их виды

Это оборудование широко применяется для водоснабжения частных домов и небольших коммерческих объектов как самостоятельно, так и для поддержания давления в комплексе с другими видами аппаратов. Самостоятельно поверхностное оборудование способна перекачивать жидкости из колодцев, скважин малой глубины и водоёмов на высоту, не превышающую восьми метров. При этом их монтаж производится без погружения аппарата в жидкость.

Поверхностным насосам свойственно несколько положительных особенностей:

небольшие размеры;
малый вес;
лёгкость монтажа и демонтажа.

Прежде, чем применять такой агрегат, в него заливается жидкость, которую собираются перекачивать. Кроме того, наполнен должен быть и шланг, идущий от ёмкости к насосу.

Основными разновидностями в этой классификации являются центробежные и вихревые.

Центробежные

Что касается центробежных агрегатов, то основная задача, которую они решают, заключается в откачке воды, чистой, либо содержащей небольшую массовую долю примесей, из ёмкостей или водоёмов, имеющих глубину не более девяти метров. Одним из самых значимых отличий данного оборудования является возможность их эксплуатации при наличии в системе пробок и пузырьков из атмосферного воздуха, благодаря чему центробежные насосы для воды часто используют для обслуживания индивидуальных систем водоснабжения. Но, по причине наличия нескольких ступеней такие агрегаты обходятся дороже вихревых.

Корпуса могут изготавливаться из различных материалов:

Пластика. Агрегат очень лёгкий, не поддаётся коррозии и стоит дешевле других. Однако для него имеются более строгие ограничения по температуре, при которой возможна эксплуатация (+ 50 °С), перекачивать с его помощью можно только воду, да и от повреждений в результате механических воздействий защита у них хуже.
Нержавеющей стали. Агрегат с таким корпусом очень надёжен и имеет широкий спектр использования.
Чугуна. Такие аппараты создают меньше шума и надёжны.

Возможно, вас заинтересует статья о консольных центробежных аппаратах. Подробная классификация центробежных насосов описывается в этой статье.

Вихревые

Главные отличия таких агрегатов — это больший уровень напора и объём подачи жидкости при той же мощности. Следовательно, они имеют меньший размер, экономят электрическую энергию, а также их можно использовать в условиях ограниченного пространства. Кроме того они могут перекачивать смесь жидкости с газом.

Однако есть у них и отрицательные стороны:

Они отличаются высокой чувствительностью к твёрдым частицам, небольшое количество которых может привести к быстрому износу рабочего колеса.
Низкий уровень КПД, в пределах 45 %. По этой причине вихревые агрегаты большой мощности не изготавливаются. Максимальная мощность таких агрегатов достигает 25 кВт, при напоре в 240 метров.

Возможно, вас также заинтересует статья о центробежных самовсасывающих насосах. О порядке действий при монтаже, обвязке и испытаниях центробежного оборудования читайте эту статью.

Особенности применения вихревых насосов

Насосы используются для самых разных задач: в бытовой сфере для организации полива или водоснабжения на участке, в промышленности для откачивания воды из скважин, для перекачки газообразных и летучих веществ, в коммунальных хозяйствах в качестве насосов в небольших котельных. Все насосное оборудование можно поделить на несколько видов, которые отличаются устройством, назначением и характеристиками. Ниже будут рассмотрены особенности вихревых насосов, получивших довольно широкое распространение.

Разновидности вихревых насосов

Такое насосное гидрооборудование может быть:

Открыто-вихревым. Здесь устанавливается рабочее колесо удлиненной формы. Оно имеет уменьшенный размер диаметра.
Закрыто-вихревым. Здесь устанавливаются короткие лопатки рабочего колеса. Они расположены под разными углами. Величина диаметра внутренней камеры и имеющегося рабочего колеса одинаковы.

Насосы различаются по тому, как они расположены относительно перекачиваемой жидкости. По данному критерию выделяют вихревое оборудование:

Погружного типа. Оно постоянно находится в воде. Применяется в различных целях. Способно перекачивать не очень вязкие жидкости.
Поверхностного типа. Должны быть расположены недалеко от источника и защищены от попадания влаги. Это оборудование в основном используется для бытовых целей.

На сегодняшний день производители выпускают совмещенное гидрооборудование.

Насосное гидрооборудование свободно-вихревого типа. Этот гидронасос может перекачивать очень загрязненные жидкости. Также используется для обслуживания очистных сооружений и для бурения скважин.
Насосное гидрооборудование центробежно-вихревого типа. Такой гидронасос перекачивает жидкость, имеющую высокую температуру. В конструкции есть 2 специальных колеса. Имеет высокую производительность.
Насосное гидрооборудование вакуумного типа. Может откачивать газ. Оно отличается простотой использования и проведения технического обслуживания. Могут использоваться как тепловой аппарат. Им сушат стеклотару. Применяют для аэрации различных водоемов.

К недостаткам относятся следующие параметры:

Вихревой всасывающий насос

Такой вид подходит только для чистой воды

Важно! Нельзя устанавливать его, если в жидкости могут находиться твердые частицы или вязкие среды. Это приведет к скорой поломке

По строению вихревая модель мало чем отличается. Также работа осуществляется за счет колеса с лопастями, которые вращаются около канала. Вода по винтовой траектории поступает по специальной трубке при вращении колеса. Возникают давление и энергия, которые поднимают жидкость на определенный уровень. После удаления воздуха дальнейшее перемещение воды проводится по центробежному механизму, описанному выше.

Вихревой всасывающий насос следует проверить на работоспособность перед покупкой

Достоинства таких моделей:

Небольшой размер;
Сильный напор;
Простая установка и легкий монтаж.

Но эти преимущества не делают вихревой насос популярным из-за его существенных минусов.

Достоинства таких моделей:

Лучшие погружные аппараты

В отличие от поверхностных, погружные насосы опускаются непосредственно в резервуар с водой, будь то обычный колодец или скважина. Козырем погружных насосов является их бесшумность, а минусом — трудность обслуживания и более высокая цена за водонепроницаемость.

Особенности открыто вихревой конструкции заключаются в следующем:

Классификация по принципу действия — по типу рабочей камеры

Различают типы насосов по принципу действия и конструкции. Они делятся на объемные и динамические насосы.

Объемные насосы — такие, в которых жидкость перемещается за счет изменения объема камеры с жидкостью под действием потенциальной энергии.
Динамические насосы – механизмы, в которых жидкость перемещается вместе с камерой под действием кинетической энергии.

Динамические насосы, в свою очередь, делятся на лопастные и струйные.

Отдельно выделяют виды объемных насосов по принципу действия в зависимости от конструкции:

Роторные насосы – это цельный корпус, с определённым числом лопаток/лопастей, приходящих в движение при помощи ротора.
Шестеренные насосы – самый простой тип механизма, состоящий из сцепленных между собой шестерен, приходящих в движение под принудительным изменением полости между шестернями.
Импеллерные – в эксцентрический корпус заключены лопасти, при вращении выдавливающие жидкость.
Кулачковые – насосы, в корпус которых заключены 2 ротора, которые при вращении перекачивают жидкости разной степени вязкости.
Перистальтические – корпус включает эластичный рукав, в котором находится жидкость. При вращении дополнительных валиков жидкость перемещается по рукаву.
Винтовые – насосы, состоящие из ротора и статора. При вращении ротора жидкость начинает перемещаться по оси насоса.

Существует также деление динамических насосов по принципу действия:

Центробежные – включает в себя рабочее колесо, внутри которого находится жидкость, при вращении колеса, частицы приобретают кинетическую энергию, начинает действовать центробежная сила, под действием которой жидкость переходит в корпус мотора.
Вихревые насосы – по принципу действия аналогичны центробежным, но менее габаритны и имеют более низкий КПД.
Струйные – основаны на переходе потенциальной энергии в кинетическую.

Вихревый тип насоса является наиболее часто используемым за счет легкости установки. В бытовых нуждах такой агрегат устанавливают в загородных домах для обеспечения подачи воды. Циркуляцию воды обеспечивает жидкость, подаваемая на лопатки, расположенные в корпусе насоса. Ключевым элементов здесь является колесо, на которое вода подается через входное отверстие. Также такой насос используют для скважин, так как создают высокое давление. Они обладают способностью самовсасывания и могут перерабатывать не только жидкость, но газо-водную смесь.

Насосы центробежного типа часто применяют в бытовых и промышленных целях:

для организации систем водоснабжения на промышленных предприятиях;
для организации систем водоснабжения жилых кварталов;
для систем полива.

Эти насосы отличаются простотой эксплуатации, так как принцип работы достаточно прост. Основную нагрузку принимает колесо с лопатками, на которое и подается жидкость, однако если жидкости внутри не будет, то насос выйдет из строя. Чаще такие насосы бывают поверхностными. За счет этого снижается их производительность. Погружные насосы центробежного типа требуют герметичность корпуса высокого качества.

Принцип действия

Принцип действия вихревых насосов довольно прост. При совместном вращении перекачиваемой жидкой среды и крыльчатки создаются центробежные силы, под действием которых жидкость выталкивается в выходной патрубок под определенным напором. Если сравнивать центробежный и вихревой насосы по принципу действия, можно выделить ряд отличий.

Схемы работы центробежного и вихревого насосов

Так, особенности функционирования вихревого насоса заключаются в следующем.

При вращении крыльчатки в принимающий патрубок поступает небольшой объем перекачиваемой жидкости, которая начинает перемещаться по специальным пазам вращающегося элемента устройства.
Жидкость, попавшая в пазы крыльчатки, перемещается по ним от периферийной части лопастей к центральной (центробежный самовсасывающий насос работает по-другому).
Жидкость внутри насоса под воздействием центробежной силы перемещается по канавкам в лопатках в обратную сторону (к их периферии) и под определенным напором выталкивается в выходной патрубок.
В области принимающего патрубка лопатки, вращаясь, создают разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание жидкости во внутреннюю часть насоса.

Конструкция вихревого насоса разработана таким образом, что за один оборот крыльчатки цикл всасывания перекачиваемой жидкости и ее выталкивания в напорный патрубок повторяется много раз, что приводит к увеличению энергии потока жидкой среды и, соответственно, возрастанию значения формируемого напора.

Чем отличается центробежный насос от вихревого (с фото)

Также состоит из корпуса, колеса и вала. Для того чтобы колесо могло вращаться, устанавливается специальная шпонка. Особый интерес представляет само колесо, состоящее из двух дисков и закреплённых между ними лопаток. В качестве движущей силы чаще всего выступает дизельный двигатель. В передней части корпуса имеется отверстие, через которое вода и поступает в насос. Для того чтобы вся эта система заработала, необходимо запустить двигатель. Сразу после этого начнёт вращение вал с закреплённым на нём колесом. Лопатки, двигаясь сами, заставляют двигаться и содержащуюся в камере жидкость. Под воздействием всё той же центробежной силы транспортируемое вещество вытесняется от центра к периферии, а затем по магистрали отводится дальше по системе труб.

Центробежный насос

Насосы этого типа могут иметь несколько ступеней, тогда их относят к классу многоступенчатых. Одна ступень считается базовой, классической. Но иногда возникают ситуации, когда в системе необходимо создать большой напор жидкости. Тогда одного рабочего колеса становится недостаточно. На один общий вал устанавливают несколько рабочих колёс. Каждое такое колесо имеет свою рабочую камеру. Весь смысл в работе такой объединённой системы заключается в следующем: жидкость переходит из одной камеры в другую, пока не достигает выходной трубы. Напор воды или любой другой жидкости будет суммироваться, то есть состоять из напоров каждой камеры.

Схема центробежного насоса

Насосы, относящиеся к данной группе, могут иметь разное направление оси вращения. Чаще всего встречаются конструкции с горизонтальным расположением вала. Эти агрегаты легко обслуживать, благодаря удобному расположению деталей.

Если расположить вал вертикально, удаётся значительно сэкономить место занимаемое устройством. В этом случае, двигатель размещают сверху. Такая схема расположения очень неудобна. Для того чтобы провести ремонт насоса приходится снимать двигатель. На это идут для экономии места. Например, в узких скважинах. При необходимости систему труб объединяют с насосом с возможностью погружения.

По способу установки насосные системы разделяют на:

Поверхностные — самые дешёвые и легкодоступные в плане ремонта. Но для их нормального функционирования приходится соблюдать определённые правила. Между уровнем расположения насоса и уровнем источника должна быть разница в восемь метров. Такие условия невозможно соблюсти при работе с глубокими колодцами или скважинами.
Полупогруженные — имеют вертикально расположенный вал. Корпус в этом случае погружают в жидкость, правда, лишь наполовину.
Погруженные — полностью опускаются в жидкую среду. Для обеспечения нормальной работы и обслуживания, подвешиваются на тросе или цепи. Такие насосы устанавливают в том случае, если такая система единственная возможность откачать жидкость. Из-за повышенных требований — одни из самых дорогих.

В отличие от вихревых насосов, производительность центробежных полностью зависит от величины напора. На использование вихревых насосов также есть ограничения. Они могут работать, если при напоре до 55 вод. ст. Увеличить напор станет возможным, если увеличить диаметр колеса.Так же придётся увеличивать размер корпуса, что совсем нерентабельно. Вихревые насосы имеют небольшой кпд, что является существенным недостатком и знрчительно сужает сферу применения этих агрегатов.Насосы построенные по принципу вихревых имеют одно уязвимое место. Они при попадании твёрдых частиц вместе с водой, быстро выходят из строя.

Поделитесь ссылкой и ваши друзья придут к вам за советом! Спасибо ツ

Сферы применения вихревых насосов

Современную промышленность достаточно тяжело представить без насосного оборудования. Не стали исключением и вихревые насосы. В наши дни они используются в таких отраслях:

Для поддержания работы котельных станций;
Для перекачивания жидкостей, в состав которых входят газообразные компоненты;
Для подачи воды в сельские водные станции;
Для работы станций автомобильного обслуживания;
В качестве элементов компрессорных установок;
С целью перекачивания щелочей и кислот.

Бесперебойная работа во всех этих сферах промышленности требует от насосов устойчивости к механическим повреждениям, агрессивным химическим веществам и износу.