Что такое насос и каковы его основные характеристики
Насос — это техническое устройство, предназначенное для создания напора и перемещения жидкостей, в первую очередь воды, за счет передачи ей внешней энергии. Ключевыми параметрами, определяющими работу любого насоса, являются производительность (объемная подача жидкости за единицу времени), создаваемый напор и потребляемая мощность. По принципу действия и конструкции все насосы делятся на две большие категории: насосы-машины, оснащенные двигателем (лопастные, поршневые, роторные), и насосы-аппараты, работающие от внешних источников энергии, например, струйные или паровые.
Исторический путь: от древности до наших дней
Потребность в перемещении больших объемов воды существует с древнейших времен. Первый документально описанный насос был создан греческим механиком Ктесибием еще в I веке до н.э., а его работу зафиксировал александрийский ученый Герон. Ранее уже применялись простейшие поршневые конструкции для подъема воды. Настоящий прорыв произошел с изобретением паровой машины, которая потребовала более мощных напорных устройств. В XVIII веке стали активно развиваться поршневые и вращательные насосы, причем изначально их изготавливали из дерева, и лишь к концу столетия перешли на металл.
Середина XIX века ознаменовалась появлением паровых, поршневых и крыльчатых насосов. Значительный вклад в их развитие внесли такие инженеры и ученые, как К. Бах, А.П. Герман, В.Г. Шухов и другие. Интересно, что первый роторный насос был описан И. Лейрехоном еще в 1624 году, а вихревой насос появился лишь в 1920 году благодаря немецкому инженеру С. Хиншу. В России серийное производство насосов началось в 1880 году на заводе Г. Листа в Москве. Важной вехой стало создание в 1899 году инженером В.А. Пушечниковым вертикального многоступенчатого насоса с производительностью 200 м³/ч. С 1930-х годов поршневые насосы начали постепенно вытесняться более совершенными роторными моделями.
Современные типы водоотливных насосов и их применение
Сегодня существует множество модификаций насосов, каждая из которых оптимизирована для конкретных задач и условий эксплуатации.
Центробежные насосы
Это наиболее распространенный тип, используемый для перекачки как холодной, так и горячей воды. Принцип их работы основан на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса частицам воды, находящимся между его лопастями. Возникающая центробежная сила выбрасывает воду в корпус насоса и далее в напорный трубопровод. Благодаря высокой быстроходности и надежности, центробежные насосы нашли широчайшее применение. Современные модели способны обеспечивать колоссальную производительность — до 65 000 м³/ч при напоре 18,5 м и мощности 7,5 МВт. Рекордные установки, например, в США, достигают подачи 138 000 м³/ч.
Осевые насосы
Данный тип предназначен для перекачки особенно больших объемов воды с относительно небольшим напором. Вода получает энергию непосредственно от поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса, которое воздействует на поток вдоль своей оси. Осевые насосы, которые бывают жестколопастными и поворотно-лопастными, также отличаются высокой быстроходностью. Их типичные параметры: подача до 50 000 м³/ч, напор около 10 м и мощность до 2 МВт.
Поршневые насосы
Несмотря на появление новых типов, поршневые насосы остаются востребованными благодаря своей универсальности и разнообразию конструкций (горизонтальные, вертикальные). Их работа основана на циклическом процессе: при движении поршня в цилиндре поочередно происходят фазы всасывания и нагнетания жидкости. Как правило, это тихоходные агрегаты, обладающие значительными габаритами. Основные направления современного насосостроения — это увеличение быстроходности, производительности и расширение областей применения всех типов насосов.