в конце XIX и начале XX в. выпуском пожарных насосов в России занимались три иностранные фирмы: «Лангензипен» в Петербурге, «Рамм» в Казани, «Густав Лист» в Москве. Выпуск насосов этими фирмами не удовлетворял нужд и потребностей страны. По переписи пожарных насосов с ручным приводом в 1892 г. насчитывалось всего 4970 шт. Пожарных насосов с наровы.ми двигателями были единицы и те ниоетранного производства.

После Великой Октябрьской социалистической революции молодая Советская республика, уделяя серьезное внимание делу борьбы с пожарами, с 1924 г. начала массовое производство ручных пожарных насосов тина «Красный факел» и коловратных насосов с механическим приводом производительностью до 1200 л/мин. В годы первой пятилетки (периода индустриализации) в СССР была создана отечественная насосостроитсльная промышленность.

С созданием насосостроительной промышленности были подготовлены условия для производства и пожарных насосов. В период с 1932 по 1940 г. были сконструированы и пущены в серийное производство центробежные насосы Д-20, ПД-10, ПН-1200, устанавливаемые на пожарных машинах и мотопомпах. С 1948 по 1958 г. выпускались пожарные насосы ПН-25А, ПН-40, ПН-45, ПН-20, ПН-30. Начиная с 1958 г. заводы ППО перешли к производству консольных насосов ПНЗОК, ПН-40К, ПН-60К, ПН-ПОК и различных их модификаций.

В деле развития советского насосостроения большие заслуги принадлежат акад. Г. Ф. Проскура, профессорам И. И. Куколевскому, И. Н. Вознесенскому, И. Г. Есьману, Н. М. Шапову, Н. Н. Ковалеву, С. С. Рудневу и многим другим ученым и конструкторам.

§ 36. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ НАСОСОВ

Воздушная оболочка, окружающая землю, называется атмосферой, которая поэстирается на высоту нескольких тысяч километров. Верхние слои воздуха давят на нижние и сжимают их. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к земле, сдавлен тяжестью всех верхних слоев и, согласно закону Паскаля, передает это давле1ше по всем направлениям. Давление

воздуха на земную поверхность и тела, на ней находящиеся, называется а т м о с-ф е р н ы м д а в л е н и е м.

Рассчитать величину атмосферного давления подобно давлению столба жидкости Г1ельзя. Для такого расчета необходимо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у ат.мосферы не существует, а плотность воздуха, которая будучи наибольшей у поверхности земли, уменьшается с высотой до нуля. Однако атмосферное давление можно измерить с помощью опыта, впервые предложенного в 1643 .г. италь-япски.м ученым Э. Торичелли.

Опыт Торичелли состоит в следующем. Стеклянную трубу, запаянную с одного конца, длиной около 1 м и сечением 1 см наполняют ртутью. Затем плотно закрыв один ее конец, опускают трубку в чашку с ртутью и снова открывают ее. Часть ртути при этом выливается в чашку, а в трубке остается ртутный столб высотой около 7G0 мм.

Ат.мосфера давит на поверхность ртути в чашке. Давление в трубке на уровне ртути в чашке также равно атмосферному давлению. Но в верхней части трубки воздуха нет, поэто.му давление п трубке на том же уровне создается только весом столба ртути трубке. Отсюда следует, что давление столба ртути в трубке равно атмосферному давлению. Если вместо ртути взять воду, то давление воздуха может уравновесить водяной столб высотой 10,33 м, так как плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Для измерения давления в технике принята техническая атмосфера, равная 9,81-10*

Н/м, или Рат=10 М вод. СТ.

Атмосферное давление в разных точках земной поверхности имеет различное значение, оно зависит от высоты местности над уровнем моря.

В определе1!ных условиях при наличии разности давлений жидкость может подняться на определенную высоту. Напри.мер, если трубку с поршнем опустить в сосуд с водой и поршень перемещать кверху, то вода под действием создаваемого разрежения и атмосферного давления будет подниматься вслед за поршнем. Теоретически в идеальном случае она должна подняться на высоту 10,33 м. Однако практически жидкость поднимается на меньшую высоту, та:к как

6 Зак. 242

(1) lei

где Hi- - геометрическая высота всасывания; Р-лт - энергия атмосферного давления; Лг -затраты энергии на преодоление упругости паров жидкости; hnc - затраты энергии на преодоление сопротивлений во всасывающей линии. Практически высота всасывания не превышает обычно 7-8 м, так как она зависит от величины атмосферного давления, температуры воды, линейных и местных сопротивлений, расхода воды, герметичности коммуникаций, конструктивного исполнения пасоса и других причин.

Работа всех насосов основана па использовании атмосферного давления для движения жидкости в область создаваемого разрежения.

§ 37, КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ И ПРИНЦИП ИХ ДЕЙСТВИЯ

Насосами называют машины, п р е д н а-значенные для перемещения жидкостей или газов и сообщения им энергии. Работающий насос превращает механическую энергию, подводимую от двигателя, в потенциальную, кинетическую и тепловую энергию потока жидкости или газа.

По принципу действия и конструктивному устройству насосы подразделяют па три основные группы: 1) насосы вытеснения (объемные) - поршневые и ротационные; 2) струйные насосы - зодо-, паро- и газоструйные; 3) лопастные насосы - центробежные, осевые и вихревые.

Работа насосов вытеснения основана на принципе попеременного изменения рабочего объема камеры, т. е. Pl/=const. Всасывание и вытеснение жидкости у таких насосов происходит твердыми телами (поршнями, пластинами, зубцами), движущимися в рабочих полостях.

Во время всасывания рабочей объем ка.меры увеличивается и создается разрежение. Под действием атмосферного давления через всасываюпи1Й клапан в камеру поступает вода. Во время нагнетания объем качмеры уменьшается, вода получает кинетическую энергию и выдавливается через нагнетательный клапан в напорную линию. Па рис. 47 представлен шиберный ротационный

Рис. 47. Cxe.\ia шиберного ротационного насоса i -ротор; 2 -корпус; 3 -шибер; 4 - всасывающий патрубок; J -рабочий объем; 6-нагнетательный патрубок

Рис. 48. Схе.ма струйного насоса

/ - насадок; 2 - смесительная камера; 3 - эжектируемая жидкость; 4 - диффузор

Рис. 49. Схема центробежного насоса

1 - всасывающий подвод: 2 - рабочее колесо; 3 - спиральный отвод; 4 - вал иасоса; 5 -диффузор

Рис. 50. Рабочее колесо центробежного насоса / - задний диск; 2 - передний диск; 3 -профилированная лопатка; 4 -ступица; 5 -приемное окно

насос. Во время вращения его ротора в первый период работы увеличивается рабочий объем камеры и npofHcxo-дит всасывамие. Во второй период вращения ротора объе.м уменьшается - происходит нагнетание.

Работа струйных насосов (рис. 48) основана на принципе эжекции, т. е. па передаче энергии от рабочей среды к нагнетаемой жидкости. В качестве рабочей среды могут служить вода, пар и газ. Работа насосов основана на законах неразрывности и сохранения энергии потока жидкости, т. е.

у-+ Y + Z-const.

сом потГ" =PД™Л-xoдит к насадку с некоторым запа-в cpupll" " кинетической энергии. Уменьшаясь

за счет увеличивает кинетическую энергию

счет потенциальной, создавая в смесительной камере

6* Зак. 242

разрежение. Под действием атмосферного давления в камеру поступает эжектируе.мая жидкость, откуда за счет вязкости поверхностного слоя уносится в диффузор. В диффузоре скорость движения потока уменьшается, а напор увеличивается.

Работа центробежных насосов (рис. 49) основана на принципе использования центробежной силы:

Основной частью насоса является рабочее колесо с профилированными лопатками (рнс. 50).

При врашении рабочего колеса (корпус насоса предварительно заполняют жидкостью) вода, находящаяся в каналах колеса, также начинает вращаться и под действием центробежной силы перемещается от центра рабочего колеса к периферии. За счет перемещения воды в центре рабочего колеса создается разрежение, куда через всасывающую линию под действием атмосферного давления непрерывно поступает вода. Механическая энергия двигателя затрачивается на увеличение потенциальной энергии давления потока, а также на сообщение потоку кинетической энергии. В расширяющемся спиральном отводе и диффузоре скорость движения потока жидкости уменьшается, а его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.

Обязательным условием работы центробежных насосов является предварительная заливка их водой перед пуском в работу. Это объясняется те.м, что при наличии воздуха в корпусе и рабочем колесе центробежная сила будет недостаточной для перемещения его по каналам рабочего колеса и создания разрежения, так как Macja воздуха в 775 раз меньше массы воды.

Характерным признаком центробежного насоса является общее направление потока жидкости от центра к периферии.

§ 38. ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ РАБОТУ НАСОСОВ

Основными величинами, характеризующими работу насосов, являются: высота всасывания, высота нагнетания, полный напор, производительность, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия и скорость вращения вала насоса.

-V-------------

Высота всасывания. Высота Яг (рис. 51), измеренная по отвесной линии от ося насоса до уровня поверх ности воды в водоисточнике, называется геометрической высотой всасывания. Теоретически она равна 10,33 м, практически же не превышает 7-8 м, так как зависит от ряда ранее рассмотренных причин.

Высота Нь, представляющая собой сумму геометрической высоты всасывания и потерь напора на гидравлические сопротивления во всасывающей линии, называется вакууммет-рической высотой всасывания. Величину ее определяют по показаниям вакуумметра:

Я, = , + Лвс. (4)

где /ibc = SiQ-потери напора во всасываюп1,ей линии.

Условия работы центробежных насосов на стороне всасывания регламентируются явлением кавитации.

Высота нагнетания. Высота Яц (см. рис. 51), измеренная в метрах по отвесной линии от оси насоса до наивысшей точки нагнетания, называется геометрической высотой нагнетания.

Высота Ям, представляющая собой сумму геометрической высоты нагнетания и потерь напора на гидравлические сопротивления в напорной линии, называется манометрической высотой нагнетания.

Величину ее определяют по показаниям манометра: ffu = H„ + h, (5)

где fti,=:S2Q - потери напора в нагнетательной линии.

Условия работы центробежных насосов на напорной стороне не регламентированы. Для высоты (нагнетания теоретически пределов не существует. Практически она ограничивается прочностью отдельных деталей насосов и трубопроводов, по которым нагнетается жидкость, а также мощностью двигателей привода насосов.

Рве. Б1. Схема полно-г» капора насоса