К списку статей

Насос: динамический или объемный. Разбираемся в действующих силах

17.04.2019

Любая классификация возникает прежде всего для удобства. Так и с насосами: инженеры делят их на две большие группы: на динамические и объемные. Как такая классификация упрощает подбор оборудования, и какие общие черты есть у каждой группы насосов — разберемся в этой статье.

Словари и справочники дают такие определения:

  • Объемный насос — это машина, которая перекачивает жидкость или газ за счет изменения объема рабочей камеры. Пространство рабочей камеры в таких насосах по очереди открывается то на вход, то на выход.
  • Динамический насос — это машина, в которой рабочая камера всегда соединена и с входом, и с выходом одновременно. А рабочая среда перемещается под воздействием на нее рабочих элементов: лопастей в лопастных насосах, струях воды или пара в струйных насосах и так далее.

Как и многие другие определения, эти два точны, но не наглядны. Есть гораздо более понятный способ определить, объемный перед вами насос или динамический. Достаточно залить жидкость в напорный патрубок насоса. Если при выключенном двигателе жидкость свободно вытечет из другого патрубка, значит перед вами динамический насос. Если жидкость останется во внутреннем объеме насоса, значит перед вами насос объемного типа. Единственным исключением из этого правила являются динамические насосы с вмонтированными в корпус обратными клапанами.

Динамический или лопастной

Часто можно встретить тексты, в которых авторы используют слова «динамический» и «лопастной», как синонимы. Это неправильно. К динамическим насосам относятся не только лопастные, но и струйные, и таранные, и вихревые и многие другие типы насосов. Просто в промышленности из всех динамических насосов наибольшее распространение получили лопастные насосы.

Зачем это нужно

Главное отличие между динамическим и объемным насосом — зависимость между давлением и расходом жидкости. Объемный насос характеризуется стабильным расходом перекачиваемой среды, который мало зависит от давления. Это означает, что объемный насос всегда пытается вытолкнуть в напорную линию один и тот же объем жидкости или газа. Даже если в напорной линии больше нет места для жидкости, объемный насос все равно будет пытаться протолкнуть туда точно такую же порцию. В итоге, при работе на закрытую заслонку (когда кран на напорной линии закрыт, и жидкость никуда не может из нее вытечь) объемный насос просто остановится. Или сгорит.

Совсем другое дело — насос динамический. Он стремится, по мере сил, поддерживать стабильный перепад давления. Чем больше в напорной линии давление, тем меньше жидкости динамический насос перекачивает. В идеале, при закрытой напорной заслонке, насос будет поддерживать давление в напорной линии на некотором максимальном уровне. В отличие от объемного насоса, динамический не остановится при достижении максимального давления. Перекачиваемая среда в нем будет просто возвращаться обратно через рабочую камеру, преодолевая сопротивление рабочего элемента. Реальный динамический насос, правда, все равно может сгореть. Но это произойдет уже потому, что производители экономят на двигателях и охлаждении.

Как следствие, объемные насосы выбирают там, где нужно либо создать очень большой перепад давления, либо когда нужно поддерживать расход жидкости на одном уровне независимо от разности давлений. Динамические насосы не могут поддерживать большой перепад давлений. Зато они дешевле и могут создавать большой расход жидкости — жидкость будет течь тем быстрее, чем меньше перепад давлений. Поэтому, всегда в первую очередь рассматривают динамические насосы, и только если они не подходят — переходят к объемным.

Возможность самовсоса без предварительного залива

Еще одно отличие касается только насосов, перекачивающих жидкость, и связано оно с самовсосом посуху.

Высота самовсоса — это разница между уровнем жидкости и уровнем установки насоса. Различают два вида самовсоса: самовсос посуху — когда в момент включения двигателя в насосе нет воды, и самовсос под заливом, когда в момент включения двигателя в рабочей камере насоса уже есть вода

Различие заключается именно в самовсосе посуху. В этом случае, в течение некоторого времени после включения двигателя насос откачивает из всасывающей линии воздух. Во всасывающей линии образуется разряжение, которое и затягивает жидкость. Большинство объемных насосов для жидкости поддерживают самовсос посуху. Но не все. Часть из них используют перекачиваемую жидкость для смазки или охлаждения — сухой ход может разрушить такой насос. А часть насосов просто недостаточно герметична.

У динамических насосов и входной и выходной патрубки постоянно сообщаются с рабочей камерой, поэтому они не могут быть достаточно герметичными. Во время работы насоса роль своеобразного уплотнения, препятствующего обратному току жидкости, играет ускорение воды. Жидкость ускоряется в рабочей камере и затягивает за собой новую порцию воды. Но если изначально жидкости в рабочей камере нет, большинство динамических насосов не смогут создать достаточный вакуум, чтобы поднять воду до своего уровня. Исключением можно считать лишь вихревые насосы: некоторые из них поддерживают самовсос посуху на небольшую высоту.  

Что есть что

Алгоритм выбора насоса

Выбор насоса во многом зависит от конкретной задачи: перекачиваемое вещество, температура, вязкость, давление, высота самовсоса. Вместе с тем, можно выделить несколько общих рекомендаций:

  • Если нет особых требований к насосу — рекомендуется выбирать динамические насосы. При прочих равных, они дешевле. Среди динамических — максимальный расход обеспечивают лопастные насосы, а максимальное давление — вихревые.
  • Если нужны высокое давление, стабильный самовсос или предсказуемый расход жидкости — стоит выбирать объемный насос. Если пульсации жидкости не принципиальны — стоит присмотреться к мембранным или поршневым вариантам. Если пульсации нежелательны, можно рассмотреть насосы с вращающимися рабочими элементами, такие, как шестеренные или роторные.

Еще одним важным критерием выбора насоса является его КПД. Идеальный насос должен преобразовывать всю поступающую в него энергию в энергию движения перекачиваемой среды. Но в реальных насосах часть поступающей энергии преобразовывается в тепло. Газ нагревается при сжатии, подшипники нагреваются от трения и т.п. При чем, зависимость потерь от скорости и напора весьма нелинейна: у многих насосов наблюдается высокий КПД в какой-то определенной области, и низкий КПД в любом другом диапазоне. Это особенно актуально для динамических насосов: для большинства из них производитель явно указывает рабочую точку — область с максимальным КПД. Поэтому поиск насоса лучше всего производить по рабочей точке.


Вас также может заинтересовать

27.05.2013

Принцип Бернулли. Практическое значение.

Подробнее
30.04.2013

Точка наибольшей эффективности vs оптимальная рабочая точка насоса

Подробнее
05.04.2013

Давление насосов

Подробнее