Насосы осевые: устройство, принцип работы, область применения.

Содержание

виды и особенности конструкции в статье на сайте Albin-pump


Осевые насосы, которые также называют пропеллерными, используют для создания циркуляции жидкости в различных емкостях. Помимо этого, такие установки можно применять для перекачивания рабочей среды при небольшом напоре.

Основная часть насоса – рабочее колесо – напоминает по форме гребной винт, который захватывает своими лопастями рабочую жидкость и перемещает ее вдоль оси. Само рабочее колесо при этом совершает вращательные движения. Для преобразования вращательного движения перекачиваемой среды в поступательное, в конструкции осевого насоса предусмотрен направляющий аппарат.

Осевые насосы могут быть различных видов в зависимости от особенностей конструкции:

  • жестколопастные, в которых лопасти выполнены аналогичными пропеллеру и жестко закреплены на втулке рабочего колеса;
  • поворотно-лопастные, которые отличаются наличием специального механизма, который изменяет угол наклона лопастей (за счет этого происходит регулировка подачи рабочей жидкости с сохранением высоких показателей КПД).

Вихревые насосы конструктивно отличаются от осевых, так как согласно общепринятой классификации относятся к машинам трения. Их широко применяют для перекачки быстроиспаряющихся жидкостей, а также газо-жидкостных смесей за счет  того, что всасывание в вихревых насосах начинается без необходимости заполнения всасывающей трубы, т.е. сразу.

По конструкции вихревого насоса различают:

  • насосы закрытого типа, в которых частицы рабочей жидкости попадают в ячейки, расположенные по краям рабочего колеса. После этого под действием центробежной силы частицы жидкости переходят в основной канал насоса, расположенный в корпусе, и возвращаются в другие ячейки. Таким образом, жидкость совершает вихревое винтообразное перемещение;
  • насосы открытого типа обеспечивают прохождение жидкости между лопатками рабочего колеса. Отвод жидкости осуществляется из выходного отверстия в корпусе (открытый периферийный канал).

Основное отличие вихревых насосов от центробежных – более сильный напор жидкости. В некоторых видах вихревого насоса напор может быть в 7 раз больше, чем в аналогичной модели центробежного насоса. Однако КПД в таких агрегатах в 2-3 раза ниже, чем в центробежных.

Полезные статьи

Осевые насосы | Судовые вспомогательные механизмы и системы

Осевые насосы называются также пропеллерными или аксиальными. Они имеют осевые вход и выход жидкости и перемещают ее вдоль оси. В осевых насосах давление повышается за счет передачи лопастями колеса вращающего момента двигателя. Жидкость при этом движется по винтовой поверхности. Такие насосы широко применяются в случаях, когда необходимо обеспечить большую подачу при сравнительно малом напоре. Габаритные размеры осевых насосов меньше размеров центробежных при одинаковой подаче (особенно у насосов с большой подачей). Осевые насосы имеют одностороннее всасывание и выполняются преимущественно одноступенчатыми. На судах осевые насосы (рис. 2.31) применяют в качестве водоотливных и циркуляционных.


Рис. 2.31. Осевой насос

Пропеллер (рабочее колесо) 7 установлен в составной цилиндрической трубе, представляющей собой корпус насоса. В нижней приемной части 8 корпуса расположены направляющие ребра и аварийный патрубок 1, служащий для откачивания воды. В средней части корпуса находится внутреннее защитное кольцо 6. Верхняя напорная часть 3 корпуса выполнена разъемной в плоскости вала. Вал насоса вращается в двух подшипниках скольжения 2 с резиновыми вкладышами, смачиваемыми перекачиваемой водой.

Вал насоса изолирован от перекачиваемой жидкости обтекателем 4. Рабочее колесо 7 насажено на вал консольно. В подшипниках и сальниках на вал для большей долговечности насажены бронзовые втулки. Осевое усилие в насосе воспринимается упорным подшипником турбопривода. По выходе с рабочего колеса вода попадает на лопасти разъемного направляющего аппарата 5, где вследствие снижения скорости динамический напор преобразуется в статический.

Судовые осевые насосы отличаются от стационарных конструкцией напорной части. У последних отношение радиуса кривизны колена напорного патрубка к его диаметру принимают равным не менее 1,25, что обеспечивает минимум потерь на повороте потока в колене. В судовых условиях из-за дефицита места большой радиус кривизны напорного патрубка крайне нежелателен. Его максимальное значение принимают равным 0,6—0,7 диаметра. С целью уменьшения размеров и массы трубопроводов скорость перекачиваемой жидкости должна быть не более 2 м/с.

Для уменьшения турбулентности и создания равномерного потока жидкость, выходящая из напорной части насоса, попадает на направляющие ребра, которые разделяют напорный патрубок на две части. Наличие направляющего криволинейного ребра — специфическая особенность судовых осевых насосов. Этим достигается повышение КПД на 2—3 %, которое крайне необходимо из-за низких напоров (по сравнению со стационарными осевыми насосами).

В качестве судовых применяют осевые насосы с подачей до 1000 м3/ч и напором, не превышающим 0,08 МПа. КПД осевых судовых насосов, по данным испытаний, составляет 75—87 %.

Осевые насосы не обладают сухим всасыванием. Всасывающая способность у них настолько мала, что устанавливать их рекомендуется без всасывающего патрубка. Крупные осевые насосы в основном могут работать только с подпором. Частота вращения составляет 250—800 об/мин и не должна превышать 1500 об/мин во избежание появления сильной кавитации. Подача регулируется с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе или изменением угла установки лопастей.

Расчет новых насосов основан на теории подъемной силы крыла Н. Е. Жуковского. Для осевых насосов уравнение Эйлера при условии, что окружные скорости ых и и2 при входе на рабочую лопасть и выходе с нее равны, примет вид Ht∞ = (ω1 — ω2)/(2g) + (с2 — C1)/(2g). Отсюда следует, что у таких насосов статический напор (давление) в колесе создается исключительно за счет снижения относительной скорости жидкости между лопастями направляющего аппарата после колеса (поэтому они являются низконапорными насосами).

Приближенно действительный напор, создаваемый осевыми насосами, можно вычислить по формуле акад. Г. Ф. Проскуры Н = u2/(2gkн), где kн = 0,0244ns/3 — коэффициент напора при коэффициенте быстроходности, равном 500—2000.

Осевые и диагональные насосы

Осевые и диагональные насосы применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах, в промышленности и других отраслях.
Осевые насосы имеют исполнение с вертикальным (ОВ, ОПВ) и горизонтальным (ОГ, ОПГ) валом, выпускаются двух модификаций: ОВ, ОГ– осевой насос с жесткозакрепленными лопастями рабочего колеса и ОПВ, ОПГ – осевой насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса.

Рабочий диапазон работы выпускаемых осевых насосов: подача от 1800 до 230400 м3/ч и напор от 3,5 до 20 м. Для обеспечения требуемого напора и расхода насосы типа ОВ (ОПВ) поставляются в различных вариантах исполнения с различными моделями рабочих колес и разной частотой вращения.
Диагональные насосы типа ДВ (ДПВ) по назначению, применяемости и конструкции аналогичны осевым насосам, но позволяют обеспечить более высокие напоры.
Диагональные насосы выпускаются двух типов: ДВ – диагональный вертикальный насос с жесткозакрепленными лопастями рабочего колеса и ДПВ – диагональный вертикальный насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса.
Рабочий диапазон работы серийно выпускаемых диагональных насосов: подача от 7900 до 74000 м3/ч и напор от 8 до 25 м.
Основные варианты исполнения осевых и диагональных насосов следующие:
К – подвод камерного типа;
МБ – моноблочный насос;
МК – насос с мокрой камерой;
Э — насос с электроприводом поворота лопастей;
Г — насос c гидроприводом поворота лопастей.
В качестве привода осевых и диагональных насосов используются электродвигатели синхронного и асинхронного типов с разной частотой вращения, включая двухскоростные.
Подробнее о насосах типа ОВ (ОПВ), ДВ (ДПВ), ОГ (ОПГ), их конструкции, технических характеристиках и комплектующих электродвигателях информацию Вы найдете в каталоге продукции «Насосы и гидротурбины» и можете получить консультации у специалистов предприятия.

Осевые насосы или пропеллерные насосы

ОСЕВЫЕ НАСОСЫ или ПРОПЕЛЛЕРНЫЕ НАСОСЫ

        Осевые насосы или как их еще называют пропеллерные  насосы используются для высокой производительности при низких величинах напора. Их можно применять для подачи различных жидкостей в химической промышленности технологии производства. В очистных технологиях они используются в качестве рециркуляционных насосов, а также для обратной подачи шлама или дождевой воды (например, в установках для опреснения морской воды). Поставляются как горизонтальные, так и 

вертикальные трубопроводные подвесные насосы. А также осевые насосы или пропеллерные насосы для горизонтальной напольной установки. По конструкции, использованию материалов и виду монтажа/привода насосы могут быть оптимально оптимизированы к производственным условиям.

        Специально для судостроения разработана серия малогабаритных трюмных осевых насосов или как их еще называют пропеллерных насосов Inline исполнения для высокой производительности и величины напора до 20м; при этом насосы данной серии имеют реверсивное направление подачи, а также встроенный в насос двигатель.

Серия насоса Максимальная производительность, м3/ч Максимальная высота подачи, м Максимальное давление на выходе, бар Максимальная температура перекачиваемой среды, ˚С

Allweiler — Allpro, PP, PG

35000 9 6 200

Allweiler -Allpro, PT

35000 1,5 * 100

Allweiler -Alltrimm

300-1300 10-20 2,5 40

*PT- погружные осевые насосы или пропеллерные насосы без уплотнения вала

Осевые насосы или пропеллерные насосы: Более подробную информацию можно получить у менеджеров по телефону: +7 (495) 728-58-27

Осевые насосы для воды типа ОВ и ОПВ

Насосы Свердмаш типа ОВ и ОПВ

Предлагаем осевые насосы с подачей до 33500 м3/час и напором до 22 м.

Осевые насосы типа ОВ (ОПВ) предназначены для перекачивания воды с содержанием взвешенных частиц не более 3 г/л (0,3%),  максимальной массовой концентрацией 0,3 %, размером не более 0,2 мм, из них абразивных частиц не более 2 %, с температурой до +35 °С. По специальному заказу насосы могут быть изготовлены для перекачивания морской воды.

Применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах, в промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Осевые насосы изготавливаются следующих типов:

  • ОВ — осевой вертикальный насос с жесткозакрепленными лопастями рабочего колеса
  • ОПВ — осевой вертикальный насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса

7 моделей (2, 4, 5, 6, 10, 11, 16) следующих модификаций в зависимости от типоразмера насоса:

  • К — с подводом камерного типа
  • без обозначения — с коленчатым подводом
  • М — малогабаритный
  • МБ — моноблочный
  • Г — с гидроприводом поворота лопастей
  • Э — с электромеханическим приводом поворота лопастей
  • МБК — моноблочный с подводом камерного типа

Конструктивно осевые насосы подобны и состоят из следующих сборочных единиц:

  • Корпусных частей
  • Направляющих подшипников
  • Роторов
  • Привода поворота лопастей (для насосов ОПВ)

Направляющие подшипники с резиновыми вкладышами смазываются водой.

Пример условного обозначения  50ВО-0,6/10 МБМК-ОМ5:

  • 50 — условный проход напорного патрубка, см
  • В — вертикальный
  • О — осевой, с жёсткозакреплёнными лопастями рабочего колеса
  • 0,6 — подача, м3
  • 10 — напор, м
  • МБМК — моноблочный, малогабаритный камерным подводом воды к насосу
  • ОМ — климатическое исполнение
  • 5 — категория размещения аппарата при эксплуатации

Пример условного обозначения насоса ОВ2-42МК:

  • О — осевой с жесткозакрепленными лопастями
  • В — вертикальный
  • 2, 8 — номер модели рабочего колеса
  • 42 — диаметр рабочего колеса в см
  • К — камерный подвод воды к насосу
  • М — малогабаритное исполнение с расположением отводящего напорного патрубка под углом 90 ° к оси насоса

Технические характеристики

Насосы вертикальные осевыеЭлектродвигатель
Марка насосаОбозначение по ГОСТ 9366-89МодификацияПодача, м3Напор, мМасса, тГабариты, мМощность, кВт Частота вращения, об/минНапряжение, В
50ВО-0,54/10-ОМ5ОВ2-42-ОМ5МК, МБМК1 950 100,95 0,90 × 0,64 × 2,76 90 975 380
50ВО-0,61/8,8-ОМ5 ОВ8-42-ОМ5 2 200 8,8 0,95 0,90 × 0,64 × 2,59 65 975 380
50ВО-0,46/5,2-ОМ5 ОВ2-42-ОМ5 1 660 5,2 0,95 0,90 × 0,64 × 2,49 37 730 220/380
60ВО-0,69/4,5-У3ОВ5-47-У3 К, МБ 2 500 4,5 3,21 1,37 × 0,75 × 4,97 55 730 220/380
60ВО-0,90/8-У3ОВ5-47-У3 3 250 8 3,37 1,37 × 0,75 × 5,02 110 960 220/380
70ВО-1,44/10-У3 ОВ5-55-УЗ К 5 180 10 2,1 1,76 × 1,04 × 2,92 200 960 380
70ВО-1,25/7-У3 ОВ6-55-УЗ К, МБК 4 500 7 2 1,76 × 1,04 × 2,87 110 960 220/380
70ВО-0,94/4,5-У3ОВ6-55-УЗ 3 384 4,5 2 1,76 × 1,04 × 2,87 75 730 220/380
100ВО-2,97/13,6-У3 ОВ2-87-УЗ К, МК 10 700 13,6 4,67 2,24 × 1,19 × 4,40 630 585 6 000
100ВПО-2,97/13,6-У3 ОПВ2-87-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 4,82 315/500 6 000
100ВО-3,25/21-У3ОВЗ-87-УЗ К, МК 11 700 21 4,72 2,24 × 1,19 × 4,40 1000 730 6 000
100ВПО-3,25/21-У3 ОПВЗ-87-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 4,87
100ВО-3,19/9,7-У3ОВ5-87-УЗ К, МК 11 500 9,7 4,59 2,24 × 1,19 × 4,40 630 585 6 000
100ВПО-3,19/9,7-У3ОПВ5-87-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 4,74 315/500 6 000
100ВО-2,44/4,8-У3 ОВ16-87-УЗ К, МК 8780 4,8 4,43 2,24 × 1,19 × 4,40 315 485 6000
100ВПО-2,44/4,8-У3 ОПВ16-87-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 4,58
100ВО-2,94/6,8-У3 ОВ16-87-УЗ К, МК 10580 6,8 4,43 2,24 × 1,19 × 4,40 315 585 6000
100ВПО-2,94/6,8-У3 ОПВ16-87-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 4,58
120ВО-5/15-У3 ОВ2-110-УЗ К, МК 18000 15 7,44 2,54 × 1,40 × 5,54 1000 485 6000
120ВПО-5/15-У3 ОПВ2-110-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 7,6 1000 6000
120ВО-5,2/22-У3 ОВЗ-110-УЗ К, МК 18 700 22 7,55 2,54 × 1,40 × 5,54 1 600 585 6000
120ВПО-5,2/22-У3 ОПВЗ-110-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 7,7 1 600 6000
120ВО-5,33/10,5-У3 ОВ5-110-УЗ К, МК 19 200 10,5 7,325 2,54 × 1,40 × 5,54 1 000 485 6 000
120ВПО-5,33/10,5-У3 ОПВ5-110-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 7,475 1 000/500 6 000
120ВО-3,69/4,2-У3 ОВ16-110-УЗ К, МК 13 300 4,2 6,91 2,54 × 1,40 × 5,54 500 365 6 000
120ВПО-3,69/4,2-У3 ОПВ16-110-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 7,25
120ВО-5/7,5-У3 ОВ16-110-УЗ К, МК 18 000 7,5 6,91 2,54 × 1,40 × 5,54 630 485 6 000
120ВПО-5/7,5-У3 OПВ16-110-УЗ К, МК, Э, КЭ, МКЭ 7,25
170ВО-8,47/14,7-У3 ОВ2-145-УЗ 30 500 14,7 13,33 3,45 × 1,88 × 7,04 1600 365 6 000
170ВПО-8,47/14,7-У3 ОПВ2-145-УЗ Э, Г 14,75 1600 6 000
170ВО-9,3/10,5-У3 ОВ5-145-УЗ 33 500 10,5 12,49 3,45 × 1,88 × 7,04 1600 365 6 000
170ВПО-9,3/10,5-У3 ОПВ5-145-УЗ Э, Г 13,76 1600 6 000
170ВО-9,3/17-У3 ОВ10-145-УЗ 33 500 17 13,68 3,45 × 1,88 × 7,04 2500 365 6 000
170ВПО-9,3/17-У3 ОПВ10-145-УЗ Э, Г 15,05 2500 6 000
170ВО-6,8/4,6-У3 ОВ16-145-УЗ 24 480 4,6 13,13 3,45 × 1,88 × 7,04 1 400/700 290 6 000
170ВПО-6,8/4,6-У3 ОПВ16-145-УЗ Э, Г 13,75
170ВО-8,5/7,4-У3 ОВ16-145-УЗ 30 600 7,4 13,13 3,45 × 1,88 × 7,04 1 000 365 6 000
170ВПО-8,5/7,4-У3 ОПВ16-145-УЗ Э, Г 13,75

Осевые насосы с вертикальным и горизонтальными валами

Насосы ОВ и ОПВ. Осевые и диагональные насосы применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах, в промышленности и других отраслях.

Осевые насосы имеют исполнение с вертикальным (ОВ, ОПВ) и горизонтальным (ОГ, ОПГ) валом, выпускаются двух модификаций: ОВ, ОГ– осевой насос с жесткозакрепленными лопастями рабочего колеса и ОПВ, ОПГ – осевой насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса.

Основные варианты исполнения осевых и диагональных насосов:

  • К – подвод камерного типа;
  • МБ – моноблочный насос;
  • МК – насос с мокрой камерой;
  • Э — насос с электроприводом поворота лопастей;
  • Г — насос c гидроприводом поворота лопастей.

В качестве привода осевых и диагональных насосов используются электродвигатели синхронного и асинхронного типов с разной частотой вращения, включая двухскоростные.

МАРКА НАСОСАПОДАЧА, м3/чНАПОР, мЭЛ.ДВ., кВт/об/мин
ОВ6-38х2МБК190014110/1500
ОВ 5-4732408110/960
ОВ 5-5546008,5200/1000
ОВ 6-5545007,5130/960
ОВ(ОПВ) 2-871070013,6630/630
ОВ(ОПВ) 3-8711700211000/750
ОВ(ОПВ) 5-87115009,7630/630
ОВ(ОПВ) 16-87105806,8315/630
ОВ(ОПВ) 2-11018000151000/500
ОВ(ОПВ) 3-11018700221600/600
ОВ(ОПВ) 5-1101920010,51000/500
ОВ(ОПВ) 16-110180007,5630/500
ОВ(ОПВ) 2-1453050014,71600/3765
ОВ(ОПВ) 5-1453350010,51600/375
ОВ(ОПВ) 10-14533500172500/375
ОВ(ОПВ) 16-145306007,41000/375
ОВ(ОПВ) 2-1855000015,23200/300
ОВ(ОПВ) 10-1855750018,65000/300
ОВ(ОПВ) 11-1855950013,63200/300
ОВ(ОПВ) 10-2601332002612500/250
ОВ(ОПВ) 11-26014580019,312500/250
ОПВ-19/1167680113550/250
ОПВ-34/9 ВГ12240094000/214
96ДВ(ДПВ)-4,5/2316200231600/500
96ДВ(ДПВ)-4/22(МБК)14400221250/500
130ДВ(ДПВ)-8/2328800232500/365
170ДВ(ДПВ)-12/22Г43200224000/300
180ВДП-12/2637800184000/300
220ДПВ-19/23Г68400235000/250
ОГ5-87А90006315/500
ОПГ-220Г7200072300/214
ОГ-41023040043600/50/90
300ВО-37/26Ц1332002612500/250

Осевые насосы — презентация онлайн

1.

Презентация по теме «Осевые насосы»

2. Осевые насосы

5. Осевые насосы

Осевой насос — насос, в котором движение жидкости и
приращение напора происходит за счет преобразования
кинетической энергии.
Осевыми называются лопастные насосы, в которых жидкость
движется через рабочее колесо в направлении его оси.
Основные технические характеристики осевых насосов указаны в
ГОСТ 9366—80 «Насосы осевые. Общие технические условия».
Согласно этому ГОСТу, осевые насосы изготовляют двух типов:
с жестко закрепленными лопастями колеса —
жестколопастные насосы (типа О)
и с поворотными лопастями колеса — поворотно-лопастные
насосы (типа ОП).
Возможность изменения угла установки лопастей в насосах типа ОП
позволяет регулировать подачу и напор насоса в гораздо более
широких пределах, чем в насосах типа О с жестко закрепленными
лопастями колеса. Высокий КПД насоса типа ОП при этом
сохраняется.

6. Модификации осевых насосов

Насосостроительные заводы поставляют осевые насосы
восьми модификаций:
К—с камерным подводом;
МК—малогабаритные с камерным подводом;
МБК—моноблочные с камерным подводом;
Э—с электроприводом разворота лопастей;
ЭГ — с электрогидроприводом разворота лопастей;
МБ—малогабаритные с электроприводом разворота
лопастей;
КЭ — с камерным подводом и электродвигателем
разворота лопастей;
МКЭ—малогабаритные с камерным подводом и с
электроприводом разворота лопастей.

7. Достоинства осевых насосов

Осевые насосы отличаются:
простотой конструкции и компактностью,
меньшей по сравнению с центробежными насосами массой,
возможностью подачи загрязненных жидкостей.
Высокая подача
Возможность регулирования характеристик с помощью механизма
поворота лопастей
Высокая надежность
Простота обслуживания
Высокий КПД

8. Недостатки осевых насосов

Отсутствие самовсасывания
Низкий напор
Зависимость подачи от давления
Осевые насосы широко применяются в качестве
циркуляционных на тепловых электростанциях и в шлюзовых
установках. Центробежно осевой насос изготавливается в двух
исполнениях: ОВ – осевой вертикальный насос с жестко
закрепленными лопастями рабочего колеса открытого типа

10. Принцип действия осевых насосов

Работа осевых насосов основана на силовом взаимодействии
лопасти с обтекающим ее потоком.
В осевых насосах поток жидкости параллелен оси вращения
лопастного колеса.
Осевой насос состоит из корпуса и свободно вращающегося в нем
лопастного колеса. При вращении колеса в потоке жидкости
возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и,
следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным
колесом. Силы давления лопастей на поток создают вынужденное
вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая
ее давление и скорость, то есть механическую энергию.
Удельное приращение энергии потока жидкости в лопастном
колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока,
скорости вращения колеса, его размеров и формы, то есть от
сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи
насоса.

11. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Что такое осевой насос?

Динамические насосы наиболее широко используются для работы с высоким давлением. Эти насосы имеют более высокий КПД по сравнению с поршневыми насосами. Существует много типов динамических насосов, и осевой насос является одним из них. По расходу рабочей жидкости динамические насосы бывают двух основных типов:

  1. Центробежный радиальный насос
  2. Осевой насос

Центробежные насосы имеют подачу жидкости перпендикулярно рабочему колесу, а осевые насосы имеют параллельный всасывающий поток жидкости к оси рабочего колеса.В предыдущей статье мы обсуждали радиальные центробежные насосы. Поэтому в этой статье я просто подробно расскажу об осевом насосе.

Что такое осевой насос?

Осевой насос  – это тип динамического насоса, у которого всасывание параллельно  направлению рабочего колеса . Осевой насос не изменяет направление потока жидкости. В этом насосе жидкость входит в и выходит из насоса в направлении, параллельном крыльчатке .Внутри трубы находится рабочее колесо. Этот насос имеет от трех до четырех лопастей, которые установлены на рабочем колесе.

Лопасти насоса сконструированы таким образом, что насос нагнетает воду в осевом направлении параллельно рабочему колесу, а не перпендикулярно. Параллельное расположение лопастей рабочего колеса создает очень низкое давление при перекачивании воды. Эти насосы используются для работы с высокой скоростью потока и низким давлением.

Эти динамические насосы могут создавать высокие скорости потока, до сотен тысяч галлонов в минуту.Иногда его называют гребным насосом, потому что осевое рабочее колесо похоже на корабельный гребной винт. В некоторых конфигурациях расход и напор можно регулировать, изменяя шаг лопастей рабочего колеса.

Функциональные характеристики осевых насосов немного отличаются от других типов насосов. Напор, создаваемый в нормальных рабочих точках, минимален, но кривая зависимости напора от производительности значительно вертикальнее, чем у других динамических насосов. Давление отключения может в три раза превышать напор насоса в точке с наибольшей эффективностью.Кроме того, требуемая мощность возрастает при снижении расхода, а максимальная потребляемая мощность наблюдается при отключенном питании (нулевой расход). Это контрастирует с той же тенденцией для радиального насоса, который требует более высоких скоростей потока и большей мощности.

Принцип работы осевого насоса

В осевом насосе лопасти рабочего колеса направляют жидкость в осевом направлении. В этом насосе давление создается за счет прохождения жидкости через лопасти рабочего колеса. В этих динамических насосах лопасти рабочего колеса имеют аэродинамическую часть, через которую проходит жидкость и создает давление.

Жидкость выталкивается в направлении оси вращения рабочего колеса. То есть частицы жидкости не меняют своего радиального положения при протекании через насос. Это позволяет жидкости втекать в рабочее колесо в осевом направлении и выходить из жидкости приблизительно в осевом направлении. Пропеллеры этих динамических насосов приводятся в движение электродвигателем.

Требуемая мощность увеличивается с уменьшением расхода, а максимальная мощность потребляется при нулевом расходе. В то время как в случае центробежного радиального насоса эта особенность противоположна, в котором требования к мощности увеличиваются с увеличением расхода.Потребляемая мощность и напор насоса также увеличиваются по мере увеличения наклона, чтобы приспособить насос к условиям системы для наиболее эффективной работы.

По сравнению с обычными центробежными или радиальными насосами осевые насосы могут перекачивать в три раза больше жидкостей при напоре менее 4 метров. Изменяя шаг гребного винта, вы можете легко настроить эти динамические насосы для работы с максимальной эффективностью при высоком или низком давлении и низком/высоком давлении.

Осевой насос обычно имеет более низкий напор, чем радиальные насосы, но может генерировать более высокие токи.Насосы с осевым потоком могут создавать напор только от 10 до 20 футов. Это ниже по сравнению с другими типами центробежных насосов.

Как выбрать осевой насос

Если вы хотите купить осевой насос, имейте в виду следующие характеристики, чтобы выбрать наиболее подходящий насос:

  • Расход: Скорость, с которой текут жидкости насосом (галлоны в минуту (GPM)) известен как скорость потока. Чтобы выбрать насос, вы должны знать скорость потока жидкости, которую вы хотите перекачивать, потому что номинальная производительность и скорость потока насоса должны совпадать для бесперебойного процесса.
  • Давление: Давление — еще один важный фактор, который необходимо учитывать при выборе насоса. Выберите насос, который может справиться с вашим давлением жидкости в соответствии с вашими пожеланиями.
  • Напор: Высота от входной зоны до выпускной. Описывается в футах или метрах. Выберите насос, который может перекачивать жидкость до желаемого напора.
  • Чистый положительный напор на всасывании (NPSH): Разность давлений между входным напором насоса и паровым напором называется NPSH.Этот термин рассчитывается для предотвращения проблем с кавитацией.
  • Выходная мощность : Абсолютная мощность, генерируемая насосом, называется выходной мощностью. Выберите осевой насос в соответствии с желаемой выходной мощностью.
  • Потребляемая мощность: энергия, необходимая для работы насоса.
  • Эффективность: Это отношение входной мощности к выходной мощности. Эффективность определяет количество входной энергии, используемой для накачки. Это еще один важный фактор, который необходимо учитывать при выборе насоса.

Применение осевых насосов
  1. Эти динамические насосы широко используются в различных отраслях промышленности по всему миру.
  2. Эти насосы используются для перекачки сточных вод в рыбном хозяйстве, сельском хозяйстве, муниципальных и коммерческих предприятиях.
  3. Осевой насос, используемый в метантенках и силовых установках для циркуляции жидкостей.
  4. Этот тип динамического насоса используется для приложений с низким напором и высоким расходом.
  5. Используются в химической промышленности для циркуляции жидкостей в испарителе.
  6. На парусных судах они используются для перекачки насосов, которые используются для парусного балласта.

Преимущества и недостатки осевых насосов

Осевые насосы имеют следующие основные преимущества и недостатки:

Преимущества осевых насосов
  1. и относительно высокая скорость потока.
  2. Эти динамические насосы идеально подходят для l высокого расхода и низкого напора.
  3. В осевых насосах влияние вращения жидкости менее серьезное.
  4. Осевые насосы легко настраиваются на малый расход и высокий напор для высокоэффективной работы.
  5. Из многих обычных насосов эти насосы самые маленькие.
  6. Небольшой размер делает его простым в использовании и обращении.
Недостатки осевых насосов
  1. Эти насосы имеют высокую стоимость.
  2. Эти насосы не могут перекачивать жидкости с высокой вязкостью.
  3. Они не подходят для применений, требующих высокого напора.

5

Разница между центробежным насосом и осевым расходом насоса:

8

29 Центробежный насос 2

9 Axial расходной насос

1. в центробежном насосе поток жидкости направлен радиально к валу рабочего колеса. В них поток жидкости параллелен валу рабочего колеса.
2. Лучше всего подходят для работы с высоким напором. Они лучше всего подходят для приложений с низким напором.
3. Имеют большие размеры по сравнению с осевыми насосами. Имеют небольшой размер.
4. Их не так-то просто контролировать. Они просты в управлении.

В этой статье мы изучаем осевой насос и принцип его работы. Осевые насосы широко используются в различных отраслях промышленности.Эти насосы имеют преимущество перед центробежными радиальными насосами.

Подробнее:

  1. Различные типы динамических насосов
  2. Как работает радиальный центробежный насос?

В чем разница между типами насосов?

На рынке представлено множество различных типов насосов, эта статья поможет вам понять различия между каждым типом насоса.

Тип насоса, который вам понадобится, зависит от вашего применения, в том числе:

  • Тип перекачиваемой жидкости
  • Расстояние, на которое вы хотите переместить жидкость
  • Объем, который необходимо достичь за определенный период времени

Но бывает сложно точно определить, какой насос выбрать.Существует так много конструкций и ниш, что определение насоса, который удовлетворит эти три потребности, может привести к путанице. Чтобы упростить процесс выбора помпы, существует два типа помпы, которые работают по-разному и в целом охватывают большинство конструкций помп.

Центробежные насосы

Этот тип насоса является одним из наиболее распространенных в настоящее время. Как и в других конструкциях насосов, в нем используется рабочее колесо, которое представляет собой вращающуюся лопасть для создания всасывания, которое затем перемещает жидкость по трубам.Вращающееся рабочее колесо создает так называемую центробежную силу, что и дало название этой конструкции насоса. Насос может приводиться в действие электродвигателем или двигателем.

Центробежные насосы обычно используются для жидкостей с низкой вязкостью и низкой концентрацией твердых веществ. Однако существуют центробежные шламовые насосы, которые могут перекачивать жидкости с большим количеством частиц.

Австралийский технический справочник по насосам PIA (2007 г., стр. 30) классифицирует рабочие колеса по трем конструкциям:

  • Осевой поток: Осевое рабочее колесо нагнетает жидкость вдоль оси вала.По этой причине осевой насос по определению не является «центробежным» в своем насосном действии.
  • Радиальный поток: Рабочее колесо с радиальным потоком выпускает жидкость радиально под углом 90° к оси вала.
  • Смешанный поток: Рабочее колесо смешанного потока нагнетает жидкость в коническом направлении, используя комбинированное радиальное и осевое насосное действие — как следует из названия.

Рисунок 1 иллюстрирует эту классификацию.

Объемные насосы

Этот тип насоса создает расширяющуюся полость на стороне всасывания насоса и сужающуюся полость на выпускном отверстии.Эта разница создает давление, которое одновременно тянет и толкает жидкость, прилагая достаточную силу для создания потока.

Нагнетательные насосы бывают двух конструкций:

  • Поршневой: В этой конструкции всасывание создается поршнем, который погружается в материал и вытягивается из него. Клапаны используются для обеспечения того, чтобы поток двигался только в одном направлении. Таким образом, возвратно-поступательная конструкция пульсирует жидкость с одинаковыми интервалами
  • Поворотный : Поворотный механизм использует две шестерни, которые зацепляются друг с другом.Движение шестерен создает высокое давление на стороне нагнетания, что создает поток

Благодаря своей конструкции объемные насосы лучше справляются с вязкими материалами. Существует множество различных типов поршневых насосов, например:

.
  • Роторный насос
  • Винтовой насос
  • Шестеренчатый насос
  • Поршневой насос
  • Мембранный насос
  • Винтовой насос
  • Шестеренчатый насос
  • Лопастной насос
  • Перистальтический шланг

 

Global Pumps поставляет широкий ассортимент промышленных насосов со склада в Австралии с быстрой доставкой.

 

 

Осевой пропеллерный насос Grundfos KPL

Осевой пропеллерный насос KPL рассчитан на большой расход при низком напоре.

Осевой пропеллерный насос Grundfos KPL с производительностью до 700 м 3 /мин и напором до 9 м идеально подходит для борьбы с наводнениями, а также для других применений, где необходимо перекачивать большие объемы воды. взолнованный.

Каждый насос KPL проектируется индивидуально в соответствии с вашими требованиями, обеспечивая экономичную работу.Для получения оптимальных результатов обращайтесь в Grundfos на этапах планирования; это позволяет нам учитывать такие аспекты, как конструкция насосной станции, выбор насоса, будущие требования и общие затраты в течение жизненного цикла.

Приложения

Насосы, рассчитанные на перекачку больших объемов сырой воды, идеально подходят для широкого спектра применений, таких как

.
  • защита от паводков и ливневых вод
  • большой объем дренажа и орошения
  • забор сырой воды
  • циркуляция больших количеств воды, e.грамм. в аквапарках
  • контроль уровня воды в прибрежных и низменных районах
  • заполнение и опорожнение сухих доков и портовых сооружений
  • наполнение или опорожнение резервуаров
  • очищенные сточные воды
  • забор охлаждающей воды на электростанциях
  • техническая и сточная вода
  • другие приложения с низким и средним напором/высоким расходом.

Особенности и преимущества

Надежность в сочетании с отличным качеством

  • Качественные продукты
  • прочный, надежный и экономичный
  • максимальное соотношение цены и качества.

Минимум, простота обслуживания

  • Простая конструкция насоса обеспечивает длительную бесперебойную работу
  • Все насосы индивидуально протестированы и зарегистрированы; в результате поставки нужных запасных частей могут осуществляться очень эффективно даже по прошествии многих лет.

Широкий выбор

  • Доступны все модели из чугуна или нержавеющей стали
  • 50 или 60 Гц
  • специальные материалы, такие как пропеллер из алюминиевой бронзы в стандартной комплектации и из нержавеющей стали по запросу
  • доступны высоковольтные модели, до 10 кВ по специальному запросу)
  • Насос
  • и мощность двигателя до 1 МВт по специальному запросу.

Осевые насосы — прецизионное обслуживание и насосы

 

Вертикальные осевые пропеллерные насосы имеют прочную, прочную конструкцию и предназначены для работы во множестве областей применения, требующих перемещения большого объема воды при низком давлении нагнетания. Они широко используются для перекачки воды из источников, включая озера, пруды-охладители, резервуары, реки и океаны.

Осевой насос, или AFP, является распространенным типом насоса, который по существу состоит из пропеллера в трубе.Гребной винт может приводиться в движение непосредственно герметичным двигателем в трубе или монтироваться на трубе снаружи или с помощью прямоугольного приводного вала, проходящего через трубу.
Основное преимущество AFP заключается в том, что его можно легко отрегулировать для работы с максимальной эффективностью при низком расходе/высоком давлении и высоком расходе/низком давлении путем изменения шага гребного винта (только для некоторых моделей).
Эти насосы имеют наименьшие размеры среди многих обычных насосов и больше подходят для низкого напора и более высокого напора

Осевые пропеллерные насосы применяются для забора сырой воды, обезвоживания, удаления ливневых вод и борьбы с наводнениями.Эти приложения можно найти на различных рынках, включая: городское и сельское муниципальное водоснабжение, правительство, промышленность и ирригацию и многое другое.

 

 

Погружной колонный насос ABS со смешанным потоком AFLX

Расход до:
11 000 м³/ч (48 000 галлонов США в минуту)
Напор, макс.:
30 м (100 футов)
 
Погружные осевые насосы для непосредственной установки в напорные трубы экономят место и затраты на установку.Они предназначены для больших потоков и умеренных напоров для ливневых стоков, дренажа земель и защиты от наводнений. AFLX может обрабатывать сточные воды из коммерческих, муниципальных и промышленных источников. Благодаря полуоткрытым рабочим колесам обеспечивается бесперебойная перекачка жидкостей, содержащих твердые частицы и волокнистый материал. Компактные блоки опускаются в стандартные стальные трубы и не требуют анкеровки. Их собственного веса достаточно, чтобы надежно удерживать блоки в нужном положении. Прочная конструкция и качественные материалы обеспечивают высокую эксплуатационную надежность и гидравлический КПД до 88%.

 www.abseffex.com

 

 

                 Вертикальный осевой пропеллерный насос

Производительность: от 500 до 1 000 000 галлонов в минуту
Головки: от 2 до 80 футов

Параметры вертикальных насосов требуют, чтобы устройства были доступны в различных конфигурациях насосов для удовлетворения потребностей пользователей. Наши поставщики отвечают этим требованиям, поставляя стаканы насосов диаметром от 8 до 152 дюймов. Чаши пропеллера могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми последовательно для создания необходимого давления нагнетания.

Вертикальные осевые пропеллерные насосы

могут приводиться в действие вертикальными двигателями с полым валом, вертикальными двигателями со сплошным валом или угловыми редукторами от двигателя внутреннего сгорания, паровой турбины или горизонтальных двигателей. При использовании вертикальных приводов с полым валом зазоры между рабочим колесом и барабаном можно поддерживать с помощью регулировочной гайки, расположенной в верхней части привода. При использовании вертикальных приводов со сплошным валом зазор рабочего колеса регулируется регулируемой муфтой.

 

 

              Пропеллерные насосы со смешанным потоком

Производительность: от 600 до 250 000 галлонов в минуту
Головки: 1.от 5 до 100 футов

 

Успешное применение вертикальных осевых насосов со смешанным потоком требует рассмотрения многих элементов. В дополнение к знанию производительности и требований к напору нагнетания.

Другие факторы, которые необходимо оценить, включают:

Суммарная тяга насоса
Полезный положительный напор на всасывании (NPSHA) и погружение
Рабочий диапазон производительности
Требуемая мощность в л.с. во всем рабочем диапазоне насоса
Требования к отстойнику

Другие соображения включают:

Параметры перекачиваемой жидкости
Допустимый размер твердых частиц
Тип смазки линейного вала
Тип уплотнения линейного вала
Высота
Требования к водителю
Материал конструкции

 

 

 

Осевые и смешанные пропеллерные насосы Хьюстон, Техас

Fairbanks Morse
Для перекачки больших объемов воды при низком давлении нагнетания
Напор: от 2 до 80 футов

Пропеллерные насосы Fairbanks Morse
Axial Flow
Вертикальные осевые пропеллерные насосы

Fairbanks Morse имеют прочную конструкцию для тяжелых условий эксплуатации и предназначены для успешной работы во множестве областей применения, требующих перемещения большого объема воды при низком давлении нагнетания.Они широко используются для перекачки воды из источников, включая озера, пруды-охладители, резервуары, реки и океаны.

Области применения
Осевые пропеллерные насосы отлично подходят для водяного охлаждения. Другие области применения включают забор сырой воды, обезвоживание, удаление ливневых вод и борьбу с наводнениями. Эти приложения можно найти на различных рынках, включая: городское и сельское муниципальное водоснабжение, правительство, промышленность и ирригацию и многое другое.

Для успешного использования вертикальных осевых пропеллерных насосов необходимо знать требования к производительности и напору, а также оценить следующие факторы.

  • Общая тяга насоса
  • Имеющийся чистый положительный напор на всасывании (NPSHA) и погружение
  • Рабочий диапазон производительности
  • Мощность, необходимая для всего рабочего диапазона насоса
  • Требования к отстойнику

Другие соображения включают:

  • Параметры перекачиваемой жидкости
  • Допустимый размер твердого тела
  • Тип смазки карданного вала
  • Тип уплотнения карданного вала
  • Высота
  • Требования к драйверу
  • Материал конструкции

Характеристики
Параметры вертикальных насосов требуют, чтобы устройства были доступны в различных конфигурациях насосов для удовлетворения потребностей пользователя.Fairbanks Morse отвечает этим требованиям, предлагая стаканы насосов диаметром от 8 до 152 дюймов. Чаши пропеллера могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми последовательно для создания необходимого давления нагнетания.

Материал конструкции включает: чугун, бронзу и нержавеющую сталь или другие обрабатываемые материалы. Доступны износостойкие вкладыши чаши для обеспечения возобновляемой поверхности.

Открытые передаточные валы позволяют продукту смазывать подшипники вала. Закрытые распределительные валы могут обеспечивать внешнюю промывку водой, смазку маслом или консистентной смазкой.Соединения колонн фланцевые для простоты обслуживания.

Приводные валы, проходящие через нагнетательную головку, могут быть уплотнены либо сальниковыми, либо механическими уплотнениями. Доступны различные конструкции механических уплотнений, а также различные конструкции сальниковых коробок. Fairbanks Morse также предлагает ряд конструкций нагнетательных головок, в том числе чугунную или сборную стальную конструкцию, надземные или подземные нагнетательные патрубки, а также фланцевые или гладкие нагнетательные патрубки.

Вертикальные осевые пропеллерные насосы могут приводиться в действие вертикальными двигателями с полым валом, вертикальными двигателями со сплошным валом или угловыми редукторами от двигателя внутреннего сгорания, паровой турбины или горизонтальных двигателей.При использовании вертикальных приводов с полым валом зазоры между рабочим колесом и барабаном можно поддерживать с помощью регулировочной гайки, расположенной в верхней части привода. При использовании вертикальных приводов со сплошным валом зазор рабочего колеса регулируется регулируемой муфтой.

Flow-Tech-Fairbanks-Morse-Vertical Propellers-Pumps PDF

Пропеллерные насосы смешанного потока

Fairbanks Morse
Для перекачки среднего объема вверх при умеренном давлении
Напоры: 1.от 5 до 100 футов

Пропеллерные насосы Fairbanks Morse со смешанным потоком

Вертикальные пропеллерные насосы

Fairbanks Morse имеют прочную, сверхмощную конструкцию и предназначены для успешной работы во множестве областей применения, требующих перемещения большого объема воды при низком давлении нагнетания. Они широко используются для перекачки воды из источников, включая озера, пруды-охладители, резервуары, реки и океаны.

Области применения
Пропеллерные насосы со смешанным потоком представляют собой отличные насосы для водяного охлаждения.Другие области применения включают забор сырой воды, обезвоживание, удаление ливневых вод и борьбу с наводнениями. Вертикальные пропеллерные насосы Fairbanks Morse применяются на различных рынках, включая городское и сельское муниципальное водоснабжение, государственные, промышленные и ирригационные системы и многое другое.

Успешное применение вертикальных осевых насосов со смешанным потоком требует рассмотрения многих элементов. В дополнение к знанию производительности и требований к напору, другие факторы, которые необходимо оценить, включают:

  • Общая тяга насоса
  • Имеющийся чистый положительный напор на всасывании (NPSHA) и погружение
  • Рабочий диапазон производительности
  • Мощность, необходимая для всего рабочего диапазона насоса
  • Требования к отстойнику

Другие соображения включают:

  • Параметры перекачиваемой жидкости
  • Допустимый размер твердого тела
  • Тип смазки линейного вала
  • Тип уплотнения линейного вала
  • Высота
  • Требования к драйверу
  • Материал конструкции

Характеристики
Параметры вертикальных насосов требуют, чтобы устройства были доступны в различных конфигурациях насосов для удовлетворения потребностей пользователя.Компания Fairbanks Morse отвечает этим требованиям, предлагая стаканы насосов диаметром от 10 до 72 дюймов. Чаши пропеллера могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми последовательно для создания необходимого давления нагнетания.

Материал конструкции включает чугун, бронзу и нержавеющую сталь или другие обрабатываемые материалы. Износостойкие вкладыши чаши доступны для обеспечения возобновляемой поверхности.

Валы открытой линии позволяют продукту смазывать подшипники вала. Закрытые линейные валы могут обеспечивать внешнюю промывку водой, смазку маслом или консистентной смазкой.Соединения колонн фланцевые для простоты обслуживания.

Приводные валы, проходящие через нагнетательную головку, могут быть уплотнены либо сальниковыми, либо механическими уплотнениями. Доступны различные конструкции механических уплотнений, а также различные конструкции сальниковых коробок. Fairbanks Morse также предлагает ряд конструкций нагнетательных головок, в том числе чугунную или сборную стальную конструкцию, надземные или подземные нагнетательные патрубки, а также фланцевые или гладкие нагнетательные патрубки.

Вертикальные пропеллерные насосы со смешанным потоком могут приводиться в действие вертикальными двигателями с полым валом, вертикальными двигателями со сплошным валом или через прямоугольные редукторы двигателем внутреннего сгорания, паровой турбиной или горизонтальными двигателями.При использовании вертикальных приводов с полым валом зазоры между рабочим колесом и барабаном можно поддерживать с помощью регулировочной гайки, расположенной в верхней части привода. При использовании вертикальных приводов со сплошным валом зазор рабочего колеса регулируется регулируемой муфтой.

Flow-Tech-Fairbanks-Morse-Vertical Propellers-Pumps PDF

Оптимизация характеристических размеров аксиального насоса и индуцированный гемолиз для механических устройств поддержки кровообращения

ASAIO J. Авторская рукопись; доступно в PMC 2018 5 ноября.

Опубликовано в окончательно отредактированная форма AS:

PMCID: PMC5837008

EMSID: EMS75011

Theodosios Korakianitis

* Parks College of Engineering, авиация и технологии, Университет Святого Луи, Сент-Луис, Миссури, Юнайтед Штаты

Mohammad A. Rezaienia

+ Школа инженерии и материаловедения, Лондонский университет королевы Марии, Лондон E1 4NS, Соединенное Королевство

Gordon M. Paul

+ Школа инженерии и материаловедения, Королева Лондонский университет Марии, Лондон E1 4NS, Великобритания

Эльдад Дж.Avital

+ Школа инженерии и материаловедения, Лондонский университет королевы Марии, Лондон E1 4NS, Соединенное Королевство

Martin T. Rothman

++ Отделение кардиологии, Barts and the London NHS Trust, London Chest Госпиталь, Лондон E2 9JX, Великобритания

Саханд Мозафари

+ Школа инженерии и материаловедения, Лондонский университет королевы Марии, Лондон E1 4NS, Великобритания

* Паркс Колледж инженерии, авиации и технологий, Университет Сент-Луиса, г.Луи, Миссури, США

+ Школа инженерии и материаловедения, Лондонский университет королевы Марии, Лондон E1 4NS, Соединенное Королевство

++ Отделение кардиологии, Barts and the London NHS Trust, London Chest Hospital , London E2 9JX, United Kingdom

Окончательная отредактированная версия этой статьи доступна на сайте ASAIO. J См. другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Применение аксиальных насосов в качестве вспомогательных желудочковых устройств (VAD) требует значительных модификаций размеров и характеристик промышленных насосов из-за различий в полях потока промышленных и медицинских насосов.Промышленные насосы работают при числе Рейнольдса Re=10 8 , тогда как осевые насосы для крови работают при Re<10 6 . Обычный метод проектирования насосов заключается в том, чтобы полагаться на характеристики ранее разработанных насосов с использованием концепции гидродинамического подобия. Такие данные доступны для промышленных насосов в виде графиков зависимости удельной скорости от диаметра (n s -d s ). Разница между полями потока промышленных и медицинских насосов делает промышленные графики n s — d s непригодными для медицинских насосов, и, следовательно, некоторые клинически доступные осевые насосы для крови работают с низкой эффективностью.В данной работе с помощью численных и экспериментальных методов были рассчитаны 62 рабочих колеса осевых насосов с различными конструктивными характеристиками, подходящих для РВД и механических поддерживающих циркуляцию устройств (МУОР). Рабочие колеса были изготовлены и экспериментально испытаны в различных режимах работы по расходу, давлению и частоте вращения. Гемосовместимость крыльчаток была численно исследована путем моделирования напряжения сдвига и гемолиза. Максимальный КПД каждого рабочего колеса насоса был нанесен на диаграмму n s -d s .Безразмерные результаты, представленные в этой статье, позволяют предварительно спроектировать эффективные и гемосовместимые осевые насосы для VAD и MCSD.

Введение

Процесс проектирования осевых насосов основан на законе подобия гидродинамики. Две машины имеют одинаковый КПД, если они 1) геометрически подобны, 2) имеют одинаковые треугольники скоростей в одинаковых точках пути потока, 3) работают в одном диапазоне чисел Рейнольдса (Re) и 4) имеют рабочие тела с одинаковыми термодинамическое качество 1 .Cordier 2 собрал экспериментальные безразмерные характеристики многочисленных насосов различных типов и нанес их на график n s -d s , основанный на их максимальной эффективности. На графиках показаны кривые изоэффективности многочисленных промышленных насосов, основанные на их удельной скорости (n s ) и удельном диаметре (d s ), характеристические безразмерные числа, указывающие на скорость вращения и диаметр ротора соответственно. Каждая точка данных показывает наивысший КПД насоса, соответствующий его безразмерным числам.Число Рейнольдса, Re, является характеристическим безразмерным числом, которое сравнивает силы инерции с силами вязкости в жидкости и указывает, в какой степени течение жидкости является ламинарным или турбулентным.

Уравнения и символы для удельной скорости, удельного диаметра и числа Рейнольдса представлены в . В приведенном выше N s — скорость вращения ротора (рад/с), Q — объемный расход (м 3 /с), D — диаметр (м), 𝜌 плотность рабочей жидкости (кг/м 3 ), Δp – перепад давления (Н/м 2 ) от входа в насос до выхода из него, 𝜑 и 𝜓 – коэффициенты расхода и давления, µ и ν – динамические (Па.с) и кинематической вязкости (м 2 /с) жидкости соответственно, С — скорость (м/с), основанная на площади поперечного сечения, а D — гидравлический диаметр (м).

Таблица 1

Недимерческие параметры

параметр символ Уравнение
Конкретная скорость N S NS = NS.Q (ΔPρ) 0,75 = φ0. 5ψ0,75
Удельный диаметр d s ds=D.(Δpρ)0.25Q=ψ0.25ϕ0.5
Число Рейнольдса Re ρCDμ=CDν

Диаграмма Кордье была впервые представлена ​​в 19 диаграмма 3 . Он использовался в качестве инструмента на начальном этапе проектирования турбомашин. Даже с появлением CFD-проектирования диаграммы Кордье встроены в обычное программное обеспечение CFD, такое как Ansys Vista CPD. Однако диаграмма Балье соответствует промышленным насосам, работающим в турбулентном режиме Re=10 8 , тогда как осевые насосы крови работают при Re<10 6 4 .Следовательно, условия 2 и 4 закона подобия в этом приложении не выполняются, и обычная схема не подходит для насосов для крови. Смит и др. 4 , 5 собрали безразмерные данные о 37 ротационных насосах для крови, включая 7 осевых, 2 смешанных насоса и 28 радиальных насосов. Безразмерные характеристики были нанесены на диаграмму n s -d s для предварительного проектирования осевых, центробежных и смешанных насосов для вспомогательных желудочковых устройств (VAD) и механических устройств поддержки кровообращения (MCSD).Хотя это исследование было новаторской работой, основанной на надежных экспериментальных данных, в нем в основном изучались центробежные насосы, и было представлено лишь несколько точек данных осевых насосов. В нашей недавней статье 6 сообщалось о безразмерном исследовании, в ходе которого были собраны числовые данные о 88 эффективных центробежных насосах и представлены данные на диаграмме Кордье. График является специальным инструментом для первоначальной оценки размера, типа и производительности центробежных насосов для перекачки крови.

Эта статья представляет собой аналогичный вклад, посвященный аксиальным насосам для крови.62 рабочих колеса осевых насосов рассчитаны на основе существующих безразмерных экспериментальных данных 4 , численных методов и традиционных методов проектирования насосов 1 . Затем были изготовлены рабочие колеса, а также спроектирована и разработана испытательная установка с одним контуром (О-контур) для испытания рабочих колес насосов в различных условиях эксплуатации. Затем были смоделированы рабочие колеса насоса и изучены с помощью вычислительной гидродинамики (CFD), чтобы исследовать влияние конструктивных характеристик на гемосовместимость устройства путем моделирования индуцированного гемолиза.

Предыдущее исследование гемолиза в простом эксперименте с сдвиговым потоком, проведенное Giersiepen et al. 7 , показало, что гемолиз может быть связан с напряжением сдвига и временем воздействия через уравнение степенной зависимости. На основе предложенного уравнения степенной зависимости используются два типа вычислительных моделей для компьютерного моделирования гемолиза 7 . Первой является модель Эйлера, в которой индекс гемолиза (HI) интегрируется по всей области жидкости в один момент времени. Второй подход — это лагранжева модель, в которой HI интегрируется по путям эритроцитов от входа к выходу.Плюсы и минусы каждого метода были всесторонне оценены в исследовании, проведенном Taskin et al. 8 . В исследовании сообщалось о высоком проценте ошибок для обоих методов и о том, что они не могли точно предсказать гемолиз. Однако подход Эйлера показал высокие коэффициенты корреляции, показывающие, что его можно использовать для сравнения различных импеллеров путем прогнозирования относительного гемолиза. Для этого исследования максимальная эффективность каждого насоса была нанесена на график n s -d s 6 , выпущенный ранее, чтобы улучшить диаграмму и сделать возможным предварительное проектирование центробежных и осевых насосов для MCSD.Нормализованный индекс гемолиза (NIH) был смоделирован для каждого насоса с использованием подхода Эйлера. Было исследовано влияние изменения скорости вращения ротора, числа лопастей и угла наклона лопастей на гемолиз и эффективность.

Материалы и методы

В данной статье проведены расчетно-экспериментальные испытания осевых роторов с переменным выходным углом и числом лопастей. 62 конструкции ротора тестируются с помощью вычислений, что дает показатели гемолиза, а затем изготавливаются 62 соответствующих ротора и испытываются экспериментально в растворе аналога крови (глицерин), что дает показатели эффективности.Затем экспериментальные эффективности наносятся на диаграмму Кордье.

Конструкция крыльчатки

Требуемый подъем давления и производительность насоса были определены из предыдущей литературы [ 9 , 10 ]. Некоторые расчетные параметры являются предположениями, сделанными разработчиком на основе опыта и ранее разработанных насосов. Разработано 62 осевых рабочих колеса насосов с переменным углом наклона выходного отверстия и числом лопастей. Выходной угол (β 2 ) варьировался в пределах 2°-40°, а количество лопастей составляло 2, 4 и 6.Диаметр был 22 мм. Из-за помех на ступице можно было изготовить только пять выходных углов для всего количества лопастей; 20°, 25°, 30°, 35° и 40°.

Лопасти были разделены на три секции (ступица, кончик и средний эффективный диаметр), и треугольники скоростей использовались для определения входного угла и крутки на каждой секции. Процедура проектирования была разработана в виде кода MATLAB, который генерирует трехмерные (3D) координаты секций лопатки 9 13 .Профиль и изометрический вид типичного рабочего колеса с 2 лопастями и выходным углом 20° показаны на рис.

Профиль и изометрический вид типичного рабочего колеса с 2 лопастями и выходным углом 20°.

Как правило, относительно высокая удельная скорость осевых насосов требует меньшего диаметра ступицы, что приводит к большей площади проходного сечения и, следовательно, к большей скорости потока и, следовательно, к меньшему повышению давления. В этом исследовании отношение диаметра втулки к диаметру кончика было определено на основе наших предыдущих результатов моделирования.Для этого были смоделированы соотношения 0,15, 0,3 и 0,45 и выбрано оптимальное соотношение. Моделирование показало относительно низкий рост давления для рабочего колеса с передаточным числом 0,15, поскольку лопасти были очень тонкими. Этим рабочим колесам требовались более высокие скорости вращения, чтобы обеспечить повышение давления в расчетной точке. Рабочее колесо с передаточным отношением ступицы 0,45 с трудом обеспечивало требуемый расход при малых углах выхода из-за меньшей проходной площади. Поэтому в данной работе для отношения ступицы к наконечнику было выбрано значение 0,3.

Экспериментальные испытания

Пять рабочих колес с большими углами выхода (20°, 25°, 30°, 35° и 40°) были изготовлены с 2, 4 и 6 лопастями (всего 15) для изучения влияния лопасти число производительности насосов. Экспериментальный O-образный контур состоит из нескольких частей: корпуса насоса, ручного зажимного клапана Хоффмана для изменения сопротивления, электромагнитного расходомера для измерения расхода, двух датчиков давления для измерения давления на входе и выходе, бесщеточного двигателя постоянного тока ( Maxon, EC max 22, 25 Вт) и контроллер двигателя.О-петля показана на .

Схема испытательного стенда O-loop.

Давление перед и после рабочего колеса и соответствующий расход регистрировались с частотой дискретизации 1 кГц. Скорость вращения изменялась вручную от 1000 до 10000 об/мин с шагом 1000 об/мин. Скорость вращения 4000-7000 была наиболее близкой к расчетному рабочему режиму, и поэтому эти результаты выбраны для представления здесь. На каждой скорости сопротивление системы изменялось зажимом Хоффмана от полностью открытого (отсутствие сопротивления) до полностью закрытого (отсутствие потока).Измерения проводились на каждой четверти оборота зажима. Эксперименты повторяли три раза, чтобы свести к минимуму неопределенность и проверить повторяемость экспериментов.

Вычислительная модель

Трехмерные координаты лопаток были сгенерированы и импортированы в ANSYS Fluid Flow (CFX). Уравнения несжимаемой жидкости Навье-Стокса использовались для прогнозирования и расчета полей течения в насосах. Модель имеет один вращающийся домен и определяется созданием объема жидкости вокруг поверхности ротора.Вращательное движение крыльчатки рассчитывается с использованием множественной системы отсчета (MRF). В этом подходе поток считается установившимся, сетка остается фиксированной, а относительная скорость рассчитывается по всей области.

Граничные условия были заданы для определения скорости вращения, давления на входе и расхода на выходе. На входе определялось относительное давление 0 Па. На выходе устанавливали скорость потока 5 л/мин. Решение считалось сходящимся, когда невязка опускалась ниже 10 -4 .

В этом исследовании используется k-эпсилон модель турбулентности. Модель использует подход масштабируемой пристеночной функции 14 для повышения надежности и точности, когда пристеночная сетка очень мелкая.

Хотя кровь является неньютоновской жидкостью, в этой части исследования кровь рассматривалась как несжимаемая ньютоновская жидкость из-за скоростей сдвига, превышающих 100/с в насосах для крови. В этом случае неньютоновскими свойствами крови, такими как разжижение при сдвиге и вязкоупругость, можно пренебречь.Для рабочей жидкости 15 были определены плотность 1050 кг/м 3 и вязкость 0,0036 Па.с. Было проведено исследование независимости сетки аналогично исследованию, проведенному Fraser et. al 16 , чтобы гарантировать получение надежного результата.

Модель напряжения сдвига и гемолиза

Напряжение сдвига, возникающее в жидкости на каждой границе, определяется как:

σ=[16∑(σii−σjj)2+∑(σijσij)]1/2

(2)

Где i и j — перпендикулярные пространственные измерения.Гемолиз, индуцированный сдвигом, рассчитывали с использованием подхода Эйлера-скаляр-транспорт 8 в уравнении 3:

d(ΔfreeHb’)dt+vρ. определяется как скалярная переменная, равная ΔfreeHB1α, а ΔfreeHB определяется как свободный гемоглобин плазмы, v — средняя скорость на входе (м/с), S — исходный термин, определяемый как S=ρ(HB.C.σβ)1α, в где HB — общий гемоглобин крови, ρ — плотность крови, α = 0,785, β = 2,416 и C = 3,62 × 10 −5 — константы 7 .

Чтобы выразить степень гемолиза, нормализованный индекс гемолиза (NIH) рассчитывали по уравнению 4, взятому из исследования Arora et al. (1−Hct)×k

(4)

Где Hct – гематокрит, а k – содержание гемоглобина в крови, и эти величины составляют 45% и ≈150 г/л соответственно для здорового человека 17 .На основе в литературе 18 установлено критическое значение 0,01 (г/100 л), где NIH выше этого значения определяются как имеющие недопустимо высокий уровень травмы крови.

Результаты

Q по и H по — объемный расход и повышение давления в расчетной точке. Q/Q по образцу и H/H по образцу дают соотношение объемного расхода и повышения давления в конкретной конфигурации по сравнению с расчетной точкой. η — экспериментально измеренный гидравлический КПД.

приведены значения расчетных NIH в 14 двухлопастных насосах с разными углами нагнетания, вращающихся со скоростью 4000-7000 об/мин. Критическое значение NIH отмечено пунктирной линией.Более высокий угол выхода и более высокая скорость вращения приводят к большему гемолизу. и постройте график зависимости эффективности и отношения напора от отношения потока для тех же крыльчаток при 6000 об/мин. Рост давления выше для более высоких углов выхода, как и ожидалось из ранее опубликованной экспериментальной работы 1 . и показать КПД и напор трех рабочих колес с одинаковыми характеристиками с 2, 4 и 6 лопастями, также при 6000 об/мин. В этом случае меньше лезвий более эффективны. представляет собой модернизированную схему н с с , содержащую безразмерные данные более 150 центробежных 6 и осевых насосов.

Смоделированный NIH для различных углов выпуска при четырех скоростях вращения

Эффективность в зависимости от коэффициента расхода для различных углов выпуска при 6000 об/мин.

Коэффициент напора в зависимости от коэффициента расхода для различных углов выпуска при 6000 об/мин.

Эффективность в зависимости от коэффициента расхода для 2, 4 и 6 лопастей при 6000 об/мин.

Отношение напора к расходу для 2, 4 и 6 лопастей при 6000 об/мин.

Модернизированная диаграмма ns-ds, содержащая безразмерные данные 150 центробежных 6 и осевых насосов.

Обсуждение

Безразмерный подход к исследованию делает результаты применимыми к различным рабочим характеристикам, а не только к конкретным значениям. Это позволит приблизительно определить размеры насосов для переливания крови, предназначенных для серийных конфигураций 19 22 , условия эксплуатации которых могут отличаться от существующих VAD.

Далее будет более подробно описано влияние количества лопастей, угла выхода и скорости вращения.Авторы признают существование других важных факторов, влияющих на производительность насоса для крови, таких как зазор между концом лопасти и корпусом 23 , радиальный 24 и осевой 25 зазоры в проточных путях, технологичность 26 , входной и выпускные формы 27 и, особенно для осевых насосов, выпрямители потока для повышения эффективности 28 . Эти параметры будут оптимизированы после первоначального определения размеров с использованием диаграммы Кордье, созданной в этой работе, и, следовательно, не рассматриваются в этом более фундаментальном исследовании.Отмечено, что спрямители потока, часто включаемые в состав осевых СКУД, повышают эффективность работы за счет уменьшения завихрений в потоке после насоса.

Количество лопастей

На основе теоретических и экспериментальных уравнений для коэффициента скольжения идеальное направление потока может быть достигнуто за счет увеличения количества лопастей, чтобы поток покидал выходное отверстие рабочего колеса под углом выходного отверстия. Однако выше определенного значения коэффициент проскальзывания уменьшается из-за увеличения площади блокировки.Это значение считается балансом между чрезмерно высоким поверхностным трением в насосах со слишком большим количеством лопастей и неуправляемой диффузией в насосах со слишком малым количеством лопастей. Повышение давления приводит к проявлению этого эффекта. В Q Des двухлопастная крыльчатка показала самый низкий рост давления среди трех (≈0,9 H Des ). Рабочее колесо с 4 лопастями показало самые высокие показатели (≈1,2 H Des ), а отношение напора уменьшилось до 1,1 H Des для рабочего колеса с 6 лопастями. Из этого видно, что эффективность выше при меньшем количестве лопастей.Однако это результат постоянной скорости вращения, которая приводит к различным значениям повышения давления для насосов, как показано на рис. Для значимого сравнения КПД насосы должны вращаться с различными скоростями вращения, при которых они обеспечивают подъем давления в расчетной точке. Для этого частоты вращения были изменены на 6400, 5300 и 5500 об/мин для 2-х, 4-х и 6-ти лопастных рабочих колес соответственно. Рабочие колеса обеспечивали расчетное повышение давления при этих скоростях и достигали расчетного КПД 18%, 19% и 16% соответственно.Это было реализовано для анализа всех 5 групп рабочих колес и в целом показало очень близкий КПД для 2-х и 4-х лопастных рабочих колес и немного сниженный КПД для 6-лопастных рабочих колес.

Выходной угол

Влияние угла выхода лопасти на производительность насоса определялось при изучении результатов группы из 14 двухлопастных рабочих колес с различными углами выхода. и сравните экспериментальную эффективность и соотношение напора и отношения потока для этих рабочих колес при 6000 об/мин. Результаты показывают, что малые углы на выходе (β 2 <10°) не достигают требуемого расхода, а несколько большие углы (10°<β 2 <15°) могут обеспечить рост давления в расчетной точке, но не обеспечивают соответствовать требуемому повышению давления при этой частоте вращения.

Увеличение скорости вращения этих насосов для достижения расчетных характеристик может привести к высокому напряжению сдвига и увеличить вероятность гемолиза. Рабочие колеса с более высокими углами нагнетания (β 2 >30°) могут достигать как расчетного расхода, так и подъема давления при относительно низких скоростях, однако КПД насоса снижается при таких углах нагнетания.

Гемолиз

В целом это показывает более высокое значение NIH для более высоких скоростей вращения и более высоких углов выхода.В то время как все углы выхода показали достаточно низкий гемолиз при 4000 и 5000 об/мин, углы выше 35° и 20° вызывают чрезмерный гемолиз при 6000 об/мин и 7000 об/мин соответственно. При постоянной скорости для этого применения подходят более низкие углы лезвий из-за меньшей вероятности гемолиза. Однако меньшие углы лопасти вызывают гораздо меньшее повышение давления по сравнению с большими углами. Этим рабочим колесам требуются более высокие скорости вращения, чтобы достичь расчетной скорости потока и повышения давления. Более высокая скорость вращения увеличивает значение NIH и, следовательно, существует компромисс между требуемым повышением давления и значением NIH в насосах.Должен быть определен оптимальный угол для создания требуемого напора при минимальном напряжении сдвига и, следовательно, NIH.

Будущее исследование

Существует значительный интерес в области модуляции скорости насоса, а не работы с постоянной скоростью, для создания сосудистой пульсации и фазовой разгрузки объемом. Если насос пульсирующий, он работает в различных рабочих условиях в течение одного цикла. Диаграммы в этой работе показывают только одно рабочее состояние.Это ограничение можно преодолеть, используя показатель эффективности насоса в нестандартных условиях, возможно, с помощью средней эффективности при изменении оборотов, ожидаемом в схеме модуляции. В будущем было бы интересно определить эти ожидаемые диапазоны оборотов и выяснить, являются ли насосы, оптимальные для работы в проектной точке, теми же насосами, которые лучше всего работают в этом диапазоне.

Заключение

Численные, теоретические и экспериментальные методы были использованы для определения характеристик рабочих колес 62 насосов.Безразмерные характеристики испытанных осевых насосов были собраны и добавлены к ранее построенному графику для центробежных насосов. Как и в существующей работе Balje для промышленных насосов, осевые насосы показывают уменьшенную зависимость между n s и d s по сравнению с их центробежными аналогами. Будем надеяться, что другие разработчики насосов разработают больше осевых и центробежных насосов и добавят результаты своих испытаний на диаграмму. Если разработчики насосов для крови проанализируют и добавят производительность насоса к этой диаграмме, в будущем будет создана более точная и надежная версия этой диаграммы.Хотя на этом графике много точек данных, этого недостаточно, чтобы предсказать закономерность линий изоэффективности. Заполненная диаграмма позволит сначала оценить оптимальную геометрию осевого рабочего колеса для любых желаемых условий эксплуатации. Этот инструмент обеспечивает большую эффективность на начальных этапах разработки VAD для достижения оптимальной геометрии, максимальной эффективности и сведения к минимуму гемолиза.

Ссылки

[1] Stepanoff AJ. Центробежные и осевые насосы. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья; 1957.[Google Scholar][2] Кордье О. Соображения подобия в турбомашинах. Отчет ВДИ. 1955; 3(85):955. [Google Scholar][3] Балье О. Турбомашины – Руководство по проектированию, выбору и теории. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья; 1981. [Google Scholar][4] Смит В.А., Аллер П., Антаки Дж., Батлер К.С., Керкхоффс В., Кинк Т., Лори Х., Реул Х. Сборник безразмерных характеристик роторных динамических насосов для крови. журнал АСАИО. 2004;50(1):25–32. [PubMed] [Google Scholar][5] Smith WA, Allaire P, Antaki J, Butler KC, Kerkhoffs W, Kink T, Loree H, Reul H.Ответ автора на «Письмо в редакцию: возможная серьезная ошибка в статье, озаглавленной «Собранные безразмерные характеристики роторного динамического насоса крови». ASAIO Journal. 2004;53(2):255. [PubMed] [Google Scholar][6] Korakianitis Т., Резайения М.А., Пол Г.М., Рахиде А., Ротман М.Т., Мозафари С. Оптимизация характерных размеров центробежного насоса для механических устройств поддержки кровообращения, Журнал ASAIO, 2016;62(5):545–551.[PubMed] [Google Scholar] [7] Giersiepen M, Wurzinger LJ, Opitz R, Reul H. Оценка повреждения крови, связанного с напряжением сдвига, в протезах сердечных клапанов in vitro, сравнение 25 аортальных клапанов.Искусственные органы. 1990;13(5):300–306. [PubMed] [Google Scholar][8] Taskin ME, Fraser KH, Zhang T, Wu C, Griffith BP, Wu ZJ. Оценка моделей Эйлера и Лагранжа для оценки гемолиза. Журнал ASAIO (Американское общество искусственных внутренних органов: 1992) 2012; 58 (4): 363–72. [PubMed] [Google Scholar][9] Коракианитис Т., Хамахан И.А., Резайения М.А., Уилер А.П.С., Авитал Э.Дж., Уильямс Дж.Дж.Р. Проектирование высокоэффективных лопаток турбомашин для устройств преобразования энергии методом трехмерного проектирования лопаток с заданным распределением кривизны поверхности (CIRCLE).Прикладная энергия. 2012;89(1):215–227. [Google Scholar][10] Коракианитис Т., Резаения М.А., Хамахан И.А., Авиталь Э.Дж., Уильямс Дж.Дж.Р. Аэродинамические улучшения геометрии аэродинамического профиля ветряной турбины с помощью метода заданной конструкции лопастей с распределением кривизны поверхности (CIRCLE). Журнал техники для газовых турбин и энергетики. 2012;134(8):082601. [Google Scholar][11] Массардо М., Сатта А., Марини М. Оптимизация конструкции осевого компрессора. Часть 2. Анализ сквозного потока. Журнал турбомашин. 1990;112(3):405–410.[Google Scholar][12] Коракианитис Т., Резаения М.А., Хамахан И.А., Уилер А.П.С. Метод двух- и трехмерного проектирования лопаток с заданной кривизной поверхности (CIRCLE) для проектирования высокоэффективных турбин, компрессоров и изолированных аэродинамических профилей. Журнал турбомашин. 135(4):041002. [Google Scholar][13] Хамахан И.А., Коракианитис Т. Влияние геометрии передней кромки лопаток газовых турбин на аэродинамические характеристики. Прикладная энергия. 2010;87(5):1591–1601. [Google Scholar][14] Утюжников С.В.Обобщенные пристеночные функции и их применение для моделирования турбулентных течений. Международный журнал численных методов в жидкостях. 2005;47(10-11):1323–1328. [Google Scholar][15] Пачидис В., Пилидис П., Талхуарн Ф., Калфас А., Темплалексис И. Полностью интегрированный подход к масштабированию компонентов с использованием вычислительной гидродинамики. Журнал техники для газовых турбин и энергетики. 2006;128(3):579–584. [Google Scholar][16] Fraser KH, Zhang T, Taskin ME, et al. Количественное сравнение параметров механического повреждения крови в аппаратах искусственного кровообращения: напряжения сдвига, времени воздействия и индекса гемолиза.Журнал биомеханической инженерии. 2012;134(8) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar][17] Арора Д., Бер М., Паскуали М. Оценка гемолиза в центробежном насосе для крови с использованием меры на основе тензора. Искусственные органы. 2006;30(7):539–547. [PubMed] [Google Scholar][18] Nosé Y. Стратегия проектирования и разработки ротационного насоса крови. Искусственные органы. 1998;22(6):438–46. [PubMed] [Google Scholar][19] Ши Ю., Коракианитис Т. Численное моделирование сердечно-сосудистой динамики с левосторонней сердечной недостаточностью и последовательным пульсирующим желудочковым вспомогательным устройством.Искусственные органы. 2006;30(12):929–948. [PubMed] [Google Scholar][20] Ruiz P, Rezaienia MA, Rahideh A, Keeble TR, Rothman MT, Korakianitis T. Эмулятор сердечно-сосудистой системы in vitro (биореактор) для моделирования нормальных и болезненных состояний с механической поддержкой кровообращения и без нее. . Искусственные органы. 2013;37(6):549–60. [PubMed] [Google Scholar][21] Резайения М.А., Пол Г., Авитал Э., Рахиде А., Ротман М.Т., Коракианитис Т. Исследование in vitro церебрально-перфузионных эффектов ротационного кровяного насоса, установленного в нисходящей аорте.Журнал биомеханики. 2016; 49(9):1865–1872. [PubMed] [Google Scholar][22] Резайения М.А., Пол Г., Авиталь Э.Дж., Мозафари С., Ротман М., Коракианитис Т. In-vitro исследование гемодинамических реакций мозгового, коронарного и почечного кровообращения с установленным ротационным насосом крови в нисходящей аорте. Медицинская техника и физика. 2017;40:2–10. [PubMed] [Google Scholar][23] Sinnott MD, Cleary PW. Влияние угла лопасти ротора и зазора на кровоток через непульсирующий аксиальный сердечный насос.Прогресс в вычислительной гидродинамике. 2010;10(5-6):300–306. 2010. [Google Scholar][24] Пол Г., Резайения А., Шен Х., Авитал Э., Коракианитис Т. Явления скольжения и турбулентности в опорных подшипниках применительно к имплантируемым роторным насосам для крови. Международная трибология. 2016; 104: 157–165. [Google Scholar][25] Timms D, Fraser J, Hayne M, Dunning J, McNeil K, Pearcy M. Вращающееся бивентрикулярное вспомогательное устройство BiVACOR: концепция и исследование in vitro. Искусственные органы. 2008;32(10):816–819. [PubMed] [Google Scholar][26] Paul G, Rezaienia A, Avital E, Korakianitis T.Обрабатываемость и оптимизация закрытых центробежных рабочих колес для имплантируемых насосов для переливания крови. Журнал медицинских приборов. 2017;11(2):021005. [Google Scholar][27] Inci G, Sorgüven E. Влияние угла анастомоза выходного шунта LVAD на аортальный клапан, стенку и кровоток. Журнал АСАИО. 2012;58(4):373–381. [PubMed] [Google Scholar][28] Кавахито К., Бенковски Р., Оцубо С., Нун Г.П., Носе И., Дебейки М.Э. Усовершенствованные выпрямители потока уменьшают образование тромбов в устройстве помощи желудочкам с осевым потоком NASA/DeBakey. Искусственные органы.1997;21(4):339–343. [PubMed] [Google Scholar]

Что такое осевой насос?|Интернет-галерея Autodesk

Описание

Осевой насос представляет собой центробежный насос, в котором для направления осевого потока используется лопастное рабочее колесо. Это отличает их от большинства других центробежных насосов и направляет поток радиально. Как правило, осевые насосы создают меньшее давление (напор), чем радиальные центробежные насосы, но они могут создавать более высокие скорости потока.

Насосы осевого потока несжимаемы для транспортировки жидкостей и используются для транспортировки потоков большого объема на высотах с относительно низким давлением.Как и в центробежных насосах, передача энергии осевому насосу происходит исключительно за счет процессов, связанных с потоком. Осевые насосы представляют собой центробежные насосы , в которых жидкость перекачивается параллельно валу насоса.

Работа осевого насоса

Механизм потока в центробежном насосе в целом можно описать следующим образом:

Жидкость поступает в рабочее колесо за счет энергии, поступающей через всасывающий фланец. Узел насоса поглощает механическую энергию приводного двигателя через вал.Лопасти рабочего колеса постоянно прикреплены к валу, чтобы нагнетать жидкость и увеличивать ее движение. В результате давление и скорость Земли увеличиваются. Таким образом, энергия передается жидкости.

По мере ускорения Земли энергия в виде движущей силы обычно преобразуется диффузором в дополнительную энергию статического давления. Сегодня в качестве диффузора обычно используются вольтовые или блейд-плееры. Диффузор с крыльчаткой представляет собой так называемый гидронапорный насос.Для поддержания потока после фланцевого выхода энергия также должна быть размещена непосредственно за насосом, например, на входе насоса. Например, потери в системе из-за трения или тока утечки должны увеличить потребляемую мощность насоса.

Типы материалов

Типы материалов, используемых для изготовления осевых насосов, приведены ниже:

· Чугун обладает прочностью на растяжение, долговечностью и стойкостью к истиранию пропорционально высокому давлению.

· Пластмассы недороги и обладают широким спектром коррозионной стойкости и химической стойкости.

· Сталь и сплавы нержавеющей стали могут предотвратить коррозию и химическую коррозию и имеют более высокую прочность на растяжение, чем пластик, благодаря более высокому давлению.

Некоторые другие материалы, используемые в конструкции насоса, включают:

· Алюминий

· Латунь

· Бронза

· Керамика

· Никелевый сплав

Как выбрать подходящий материал для осевого насоса

ряд соображений, которые необходимо учитывать при выборе типа материала.

1) Химическая совместимость

Детали насоса, контактирующие с перекачиваемой средой и добавками (детергентами, разбавляющими растворами), должны быть изготовлены из химически совместимых материалов, не вызывающих коррозии или чрезмерного загрязнения. Когда дело доходит до агрессивных сред, проконсультируйтесь с металлургом, чтобы выбрать подходящий металл.

2) Взрывозащищенный

Искробезопасные материалы требуются для рабочих сред или сред, особенно подверженных возгоранию или взрыву.Для получения дополнительной информации о насосах, предназначенных для этих применений, см. Руководство по выбору взрывных насосов.

3) Санитария

Для насосов в пищевой промышленности и производстве напитков требуются герметичные насосы или насосы высокой плотности, которые легко чистить и дезинфицировать.

4) Износ

Насосы для подачи абразива требуют хорошо абразивных материалов. Твердые поверхности и химически стойкие поверхности часто несовместимы. Основные материалы и покрытия должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать условия рабочей среды.

5) Тип среды

Выбор правильного осевого насоса требует понимания свойств жидкости в системе. Эти свойства включают вязкость и консистенцию.

6) Вязкость

Это мера густоты жидкости. Жидкости, такие как отходы, создают большее давление в системе и требуют большей силы нагнетания для прохождения через систему. Производит жидкости с низкой вязкостью и низкой нагрузкой, такие как вода и масло. Осевые насосы предназначены для перекачивания жидкостей с низкой вязкостью, поскольку они обеспечивают низкий напор и высокую производительность.

7) Консистенция

Консистенция – это химический состав жидкого раствора и состав нерастворимых твердых веществ. Осевые насосы не подходят для работы в средах, содержащих твердые частицы, но могут использоваться, если они разработаны с подходящими типами рабочих колес. Насосы из коррозионностойких материалов должны работать с растворами, содержащими коррозионно-активные химические вещества.

8) Использование насоса

Осевой насос используется в приложениях, требующих очень высокого расхода и низкого давления.Они используются для циркуляции жидкостей в электростанциях, варочных котлах и испарителях. Они также используются в системах орошения и затопления. Однако насосы с осевым потоком используются реже, чем насосы с радиальным потоком, поэтому это оборудование не является распространенным.

Преимущества осевого насоса

1. Легкий, простой в проектировании и сборке.

2. Подходит для непрерывной подачи сжатого воздуха, например, для охлаждающих устройств.

3. Не содержит масла.

4.Компоненты имеют меньшее трение.

5. Расход выше, чем у объемного компрессора.

6. Обладают большей мощностью, чем поршневые насосы .

7. Запаситесь энергией.

8. Широкий диапазон скоростей.

9. Центробежные компрессоры надежны и недороги в обслуживании.

10. По сравнению с осевым компрессором каждая ступень обеспечивает более высокую степень сжатия.

11. Не требует уникальной базы.

Недостатки осевых компрессоров

1.По сравнению с осевым компрессором передняя часть больше для данного расхода воздуха.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.