В первую очередь отмечу, что вихревые и центробежные насосы являются совершенно разными гидравлическими машинами, хоть и относятся к группе динамических. Динамическими эти насосы называют потому, что перекачивание жидкости в них осуществляется под силовым воздействием в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса, то есть в этих насосах нет герметичного разделения каналов всасывания и нагнетания, как например в поршневых или шестеренных насосах. В вихревых и центробежных насосах есть вращающееся рабочее колесо с лопатками. И те и другие насосы можно использовать для транспортировки жидких сред. На этом пожалуй сходство заканчивается.

Отличия вихревых и центробежных насосов

Рабочие колеса отличаются по форме и расположению лопаток.

Разные колеса у насосов потому, что работают они по-разному. В центробежном насосе, при вращении рабочего колеса лопатки воздействуют на жидкость, разгоняя ее и заставляя вращаться вместе с колесом.

Разогнанные частицы жидкости перемещаются от центра к периметру, попадая в спиральный отвод, представляющий собой спиральную камеру, с увеличивающимся проходным сечением. В спиральном отводе часть скоростного напора преобразовывается в пьезометрический (скорость - в давление), затем жидкость через диффузор - расширяющийся патрубок, попадает в напорную магистраль. Вихревой насос работает иначе. В корпусе насоса выполнен концентрический канал, перекрывающийся перемычкой, не допускающей движения жидкости из напорной линии во всасывающую. При вращении колеса лопатки воздействуют на жидкость, заставляя ее перемещаться. Движение частиц жидкости можно условно разделить на две составляющие: первая - окружная, сонаправленная с направлением вращения колеса, вторая - радиальная, направленная от центра к периметру.

Жидкость от лопаток попадает в концентрический канал, при этом она движется гораздо быстрее жидкости находящейся в канале, происходит интенсивное смешивание, разогнанные частицы попадают в канал, а жидкость из канала наоборот попадает на лопатки колеса. Перемешивание частиц, с одной стороны, обеспечивает многократную передачу энергии от лопаток к жидкости, с другой - вызывает вихреобразование, и, как следствие, большие гидравлические потери энергии. Благодаря многократному воздействия лопаток на жидкость вихревые насосы способны развить высокий напор, но при увеличении подачи потери энергии значительно возрастают. Поэтому для получения большой подачи лучше использовать центробежные насосы, а для получения высокого напора - вихревые.

Характеристики центробежных и вихревых насосов

Вихревые насосы способны развить напор до 250 метров и подачу порядка 40 кубометров в час. Из-за невысокого КПД максимальная мощность выпускаемых насосов составляет 20..25 кВт, дальнейшее увеличение мощности нецелесообразно из-за больших потерь энергии. Вихревые насосы нельзя использовать для перекачивания жидкостей, содержащих абразивные частицы из-за малых торцевых зазоров. Вихревые насосы подходят для подачи воды в системах водоснабжения, отопления, полива. Выпускаемые промышленностью центробежные консольные насосы развивают подачу от 5 до 360кубометров в час, напор до 90 метров, а мощность центробежных машин может достигать сотен кВт. Кроме того, у центробежных насосов, по сравнению с вихревыми, лучше кавитационные качества.

Самовсасывание

Самовсасывание - это способность насоса удалить воздух из всасывающего трубопровода, обеспечив его заполнение жидкостью из резервуара, соединённого с атмосферой. Вихревые насосы особой конструкции способны обеспечить самовсасывание, при наличие небольшого количества жидкости, оставшегося в рабочей камере насоса после предыдущего запуска.

Для обеспечения самовсасывания насоса подводящее и отводящее линии должны быть расположены на меньшем радиусе, чем концентрический канал. При включении насоса оставшаяся жидкость под действием лопаток рабочего колеса перемещается от центра к периферии, попадая в концентрический канал. Освободившееся место занимает воздух из сначала из камеры, а затем и из всасывающего патрубка. При достижении перемычки жидкость из канала перемещается обратно в пространство между лопатками, другого пути у нее нет. Перемещаясь жидкость вытесняет воздух в напорный канал. Получается, что жидкость сначала движется из колеса в канал, а затем из канала в колесо и выполняет роль жидкого вытеснителя. Вихревые насосы способны работать на газожидкостных смесях, поэтому их используют для перекачивания летучих жидкостей например бензина или керосина на заправочных станциях.

Центробежно-вихревые насосы

Вихревой и центробежный насос можно объединить в двухступенчатую конструкцию, расположив центробежное колесо перед вихревым. Это позволяет улучшит кавитационные качества насоса.