» » Насосы для выщелачивания сырой пульпы
03.12.2015

Насосы — это машины для создания давления и перемещения несжимаемых сред в гидравлической системе. По принципу действия их можно разделить на три группы:
1) машины, работающие по принципу вытеснения: жидкость вытесняется давлением поршня (поршневые насосы) или давлением вращающегося тела (ротационные насосы — крыльчатые и шестеренчатые);
2) машины, в которых жидкости сообщается кинетическая энергия, преобразующаяся в потенциальную: центробежные, винтовые и пропеллерные насосы;
3) машины, в которых для подъема жидкости используется кинетическая энергия жидкости, воздуха или пара — струйные аппараты — инжекторы и эжекторы.
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

Поршневые насосы (рис. 4.26). Основные части поршневого насоса — рабочая камера 1 и цилиндр 2 с поршнем 3, насаженные на шток 4. Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется при помощи кривошипно-шатунного механизма — ползуна 5, шатуна 6 и кривошипа 7. Кривошип жестко связан с валом, вал приводится в движение двигателем, например Deutz AG http://agrodoctor.com.ua/ru/article/engine/deutz. Жидкость подводится в рабочую камеру 1 насоса по всасывающему трубопроводу 8. При движении поршня 3 вправо в левой полости цилиндра образуется разрежение, и жидкость под действием атмосферного давления поднимается по трубе 8, открывает всасывающий клапан 10 и заполняет рабочую камеру 1 насоса. Так происходит процесс всасывания жидкости в насос. При обратном движении поршня 3 под давлением, создаваемым поршнем в рабочей камере 1, клапан 10 закрывается, а клапан 11 под действием этого же давления открывается и жидкость поступает в нагнетательный трубопровод 9. Так происходит процесс нагнетания жидкости.
В поршневых насосах простого действия работает только одна сторона поршня. На рис. 4.27 представлена схема работы скальчатого насоса простого действия. В этих насосах вместо поршня движется скалка. Уплотнение между скалкой и цилиндром достигается специальным сальником.
Одной из наиболее важных характеристик насоса является производительность, оцениваемая объемом жидкости, подаваемой в единицу времени. При движении поршня в цилиндре жидкость занимает освобождающееся место. Поэтому, если пренебречь утечками через неплотности, то теоретический объем жидкости, подаваемый насосом, равен объему, описанному поршнем.
Пусть F — площадь сечения поршня или плунжера; l — длина хода поршня. Тогда объем, описанный поршнем, а значит, и количество подаваемой жидкости за один ход V=Fl. При n оборотах вала в минуту теоретическая производительность (расход) насоса равна: Qт = F*l*n/60.
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

Недостатком насосов простого действия является неравномерная подача ими жидкости. Неравномерность подачи уменьшена в насосах двойного действия.
В таких насосах (рис. 4.28) при движении поршня 1 вправо клапан К1 открыт. Через него жидкость попадает в левую часть рабочей камеры. При этом клапаны К’1 и К2 закрыты. Поступившая в предыдущем цикле в правую часть рабочей камеры жидкость через клапан К’2 и напорный трубопровод 2 отводится из насоса. При движении поршня влево клапаны К’1 и К2 открыты, а К1 и К’2 — закрыты. Через клапан К’1 происходит всасывание жидкости, а через К — ее нагнетание. Теоретический объем жидкости, вытесняемой одной стороной поршня за один оборот, будет V=F*l, а другой V2=(F-f)l, гдеf — площадь сечения штока.
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

Теоретическая производительность насоса за один оборот
Vn = V1 + V2 = Fl + (F-f)l = (2F-f)l.

При n оборотах в минуту секундная производительность
Qn = (2F-f) ln/60.

Уменьшение действительной производительности от теоретической зависит от ряда причин: 1) запаздывание в открытии и закрытии клапанов (в этом случае всасывание и нагнетание будут происходить не по всей длине хода поршня); 2) пропуск жидкости через неплотности в цилиндре, сальниках и клапанах насоса; 3) несоответствие числа ходов насоса размерам клапанов и высоте всасывания, вследствие чего жидкость не успевает в необходимом количестве следовать за поршнем; 4) кавитация, появление воздуха.
Это уменьшение производительности учитывается объемным КПД ηv, который изменяется в пределах от 0,80 до 0,98:
Qд = ηvQm.

Для выравнивания производительности насоса устанавливают на всасывающей линии и на линии нагнетания воздушные колпаки. Мощность, потребляемая поршневым насосом Nm, определяется полезной работой hm, секундной производительностью Q и полным напором Н:
hm = yQH, Nm = yQH/102.

Действительная мощность Nд, потребляемая насосом, больше, так как часть энергии тратится на преодоление сопротивления при прохождении жидкости через насос. Эти потери учитываются КПД насоса ηн:Nд = Nm/ηн.
Для поршневых насосов ηн = 0,1—0,3.
Перед пуском поршневого насоса открывают задвижки на нагнетании и на всасывающей стороне насоса и приступают к его заливке. Заливку осуществляют путем открытия соответствующих кранов на обводных линиях. Затем открывают воздушный краник для выпуска воздуха из цилиндра. После того как из краника потечет жидкость, его закрывают и включают двигатель насоса. Запрещается включать насос при закрытой задвижке на нагнетательной стороне.
Остановку насоса осуществляют в такой последовательности: выключают двигатель, закрывают задвижки на всасывающей и нагнетательной сторонах, открывают вентиль на сливной линии и выпускают жидкость из насоса. При сливе жидкости из насоса воздушный краник должен быть открытым.
Остановку центробежного насоса осуществляют в той же последовательности, что и поршневого.
Центробежные насосы. Главные части такого насоса (рис. 4.29) — спиральный корпус 1, рабочее колесо 2 с лопатками, вал 3 и подшипник 4. Корпус имеет два патрубка, которые подсоединяются к всасывающему 5 и напорному 6 трубопроводам.
Перед пуском насоса в работу всасывающая линия должна быть залита жидкостью, так как разрежение, создаваемое при вращении рабочего колеса в воздухе, недостаточно для подъема жидкости к насосу. Залитая в насос жидкость не вытекает из насоса благодаря установке на всасывающей линии обратного клапана. Жидкость при вращении рабочего колеса вследствие возникающих центробежных сил отжимается к его периферии и движется по каналам, образованным рабочими лопатками колеса, после чего попадает в напорный трубопровод 6.
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

При вращении рабочего колеса в его центре создается разрежение, благодаря чему происходит непрерывное подсасывание жидкости в насос. В рабочем колесе увеличивается скорость жидкости, которая на выходе из его каналов может достигать 80 м/с. Гидравлические сопротивления при транспортировке жидкостей ограничивают скорость их движения (обычно не более 3 м/с). В связи с этим стремятся уменьшать скорости жидкости на выходе из каналов рабочего колеса до допустимых величин, для чего применяют различные направляющие устройства.
Изменение напора жидкости в насосе (Н) и производительность насоса (Q) пропорциональны числу оборотов:
H1/H2 = (n1/n2)2; Q1/Q2 = n1/n2.

При изменении производительности насоса путем изменения проходного сечения жидкости через регулирующий орган (вентиль, задвижка, клапан) на напорном трубопроводе одновременно изменяется напор насоса, так как
N = ρQH/ηн,

где ρ — плотность жидкости; ηн — общий КПД насоса (обычно 0,77-0,88).
Максимальный КПД любого типа насоса достигается только при определенных производительности и напоре. Универсальную характеристику насоса можно найти из его паспорта или из каталога. Если насос должен развивать давление Р при плотности подаваемой жидкости р, то по каталогу выбирают насос на условное давление Р0:
Р0 = (1000/ρ)Р.

Преимуществами центробежных насосов являются их компактность, малая масса, отсутствие клапанов, возможность непосредственного соединения вала насоса с электродвигателем или паровой турбиной, непрерывность подачи. Эти преимущества делают их более надежными в эксплуатации в сравнении с поршневыми насосами. К недостаткам центробежных насосов следует отнести зависимость напора от числа оборотов и сложность нагнетания суспензий при высоком давлении. При перекачке малых количеств жидкости под большим напором или при нагнетании суспензий при повышенном давлении применяют поршневые насосы.
Перед пуском центробежного насоса закрывают задвижку на нагнетании и заливают насос жидкостью. После заливки производится пуск насоса, после чего постепенно открывают задвижку на нагнетании.
Струйные насосы. Принцип действия струйных насосов основан на использовании кинетической энергии одной рабочей среды для подсасывания другой рабочей среды (рис. 4.30).
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

По этому принципу работает парожидкостный струйный насос — инжектор. Здесь в качестве одной рабочей среды используют водяной пар, в качестве другой — жидкость. Пар поступает через патрубок 1 в сходящую насадку 2. На выходе из насадки 2 потенциальная энергия пара частично превращается в кинетическую, в результате чего увеличивается скорость пара и создается разрежение. При этом пар подсасывает жидкость через патрубок 4 и увлекает ее за собой в насадку 3. Передав жидкости часть своей кинетической энергии, пар конденсируется. В расширяющейся насадке 5 кинетическая энергия жидкости преобразуется в давление, с которым жидкость покидает насос через патрубок 6. КПД инжектора невелик (10-15 %), однако использование принципа действия насоса может оказаться полезным при осуществлении ряда процессов в аппаратурно-технологических схемах обескремнивания, выпарки и автоклавного выщелачивания, где необходим небольшой нагрев раствора с одновременным повышением давления жидкости. В одних случаях использование принципа инжектора позволяет отказаться от насосов, в других — поддерживать заданную температуру, в третьих — является побудителем циркуляции.
Насосы для выщелачивания сырой пульпы

Шестеренчатые насосы (рис. 4.31) получили применение для подачи масла в масляную систему. Насос этого типа состоит из двух шестеренок, вращающихся в разные стороны; одна из них — ведущая, другая — ведомая. Шестеренки помещены в кожух. Жидкость со всасывающей стороны насоса перемещается в нагнетательную вдоль кожуха через впадины между зубьями. Производительность таких насосов 1-8 л/мин при числе оборотов в минуту n = 250-400.