Сравнение центробежных и вихревых насосов: устройство, принцип действия и ключевые отличия

Автономное водоснабжение в загородном домовладении трудно представить без насоса, поднимающего воду из скважины или колодца. Для этой цели часто выбирают центробежное или вихревое оборудование.

Разберемся в устройство и алгоритмах работы обоих типов, сравним их характеристики и поможем вам определиться с выбором подходящего варианта для вашего участка. Прочитав этот материал, вы получите достаточно информации для принятия взвешенного решения и сможете обсудить все нюансы со специалистами.

Как устроен центробежный насос для воды

Центробежные насосы широко применяются в быту, коммунальном хозяйстве и промышленности. Они чаще всего используются для подачи питьевой воды, а также технических и поливочных жидкостей в производственных и сельскохозяйственных целях. Такая популярность обусловлена их универсальностью, высокой производительностью и надежностью. Далее рассмотрим конструкцию центробежного водяного насоса, принцип его действия и основные типы.

Устройство насоса

Функционирование центробежного насоса обеспечивается двигателем, изолированным в герметичном кожухе. Такая конструкция предотвращает взаимодействие двигателя с рабочей средой (водой или паром). В зависимости от типа двигателя (электрический, внутреннего сгорания или ручной) насосы делятся на автоматические, полуавтоматические и с ручным управлением.

Рабочая камера насоса, обычно имеющая спиральную форму («улитка»), оснащена двумя патрубками: входным и выходным. К этим патрубкам посредством фланцевых соединений подключаются трубопроводы. Расположение патрубков может быть как прямым, так и угловым.

Характерной особенностью «улитки» является увеличение поперечного сечения от центра к периферии. Это конструктивное решение способствует снижению давления по мере удаления от центра, что минимизирует вероятность образования пара и, как следствие, повреждения рабочего колеса.

Внутри «улитки» находится ключевой элемент – рабочее колесо с изогнутыми лопастями, сходящимися к центру.

Конструкция рабочего колеса определяет тип насоса:

• Закрытый тип. Два диска с расположенными между ними лопастями. Предназначен для перекачки чистой воды.
• Полузакрытый тип. Один диск с лопастями, выступающими с одной стороны. Подходит для воды с небольшим содержанием примесей.
• Открытый тип. Без дисковой основы, напоминает морскую звезду. Используется для перекачки загрязненной воды.

Улучшения

Функциональность оборудования расширяется за счет дополнительных компонентов. В их число входят шланги для подачи и отвода воды, обратный клапан, предотвращающий обратный ток жидкости, и фильтр для грубой очистки. Для контроля могут устанавливаться вакуумметр (для измерения разрежения воздуха) и манометр (для измерения давления воды). Регулировка подачи рабочей среды в насос и трубопровод осуществляется с помощью запорной арматуры.

Как работает центробежный насос

Центробежный насос работает, перемещая жидкость внутри корпуса. Знание этого принципа помогает правильно выбрать и установить оборудование. Важно помнить, что для работы насоса в области рабочего колеса обязательно должна быть вода. Без воды перекачка жидкости невозможна.

Внутри корпуса насоса расположено колесо с лопастями. Лопасти направлены радиально, противоположно вращению вала. Вращаясь, колесо захватывает воду из входного отверстия и выталкивает ее от центра к выходному патрубку.

Перемещение воды обусловлено разницей давлений. В центре колеса давление ниже, чем на его периферии, так как жидкость выбрасывается через расширяющуюся часть корпуса, называемую «ракушкой». Пониженное давление в центре вызывает всасывание новой порции воды. Благодаря этому насос работает непрерывно, поддерживая постоянное давление на выходе.

Разновидности агрегатов

Водяные насосы различаются по ряду признаков. Понимание этих различий упрощает выбор подходящей модели и объясняет принцип ее работы.

Помимо типа перекачиваемой воды (чистой или загрязненной) и расположения вала, насосы классифицируют по следующим параметрам:

• Число рабочих колес (роторов). Мощность насоса напрямую зависит от количества установленных колес. Каждое колесо создает определенное давление, и их суммарное воздействие увеличивает скорость движения воды к выходному отверстию.
• Способ забора воды. Она может поступать в насос самотеком (нормальное всасывание) или подаваться принудительно. В последнем случае требуется предварительное заполнение водой всей системы забора.
• Тип установки. Насосы бывают поверхностные, полупогружные (обычно используются для откачки воды из резервуаров) и погружные (крепятся на тросе в колодцах или скважинах).
• Привод. Центробежные насосы оснащаются приводом с соединительной муфтой или редуктором.
• Система охлаждения двигателя. В насосах с «мокрым» ротором охлаждение осуществляется перекачиваемой жидкостью, так как сам насос погружен в нее. Насосы с «сухим» ротором имеют вентилятор на валу. Они отличаются высокой производительностью, но создают больше шума по сравнению с погружными моделями.

Отличия вихревых и центробежных насосов

Вихревые и центробежные насосы — популярные виды оборудования для перекачки жидкостей. Сравним эти два типа насосов и определим, какой из них больше подходит для использования в частном доме или на даче.

Как устроен и работает вихревой насос

Для понимания различий между вихревыми и центробежными насосами необходимо изучить особенности конструкции и принципы работы каждого типа. Вихревые насосы, в отличие от центробежных, способны перекачивать не только жидкости, но и газы. В обоих типах насосов основным рабочим элементом служит колесо с лопастями. В вихревом насосе лопасти, расположенные радиально или под наклоном, вырезаны непосредственно в стальном диске, а не являются отдельными напаянными элементами.

Корпус вихревого насоса имеет цилиндрическую форму, а не форму «улитки», как у центробежного. Лопасти колеса расположены очень близко к стенкам корпуса. Оба патрубка (входной и выходной) находятся в верхней части корпуса. Благодаря такому расположению, рабочая камера с колесом заполняется жидкостью при запуске насоса.

Вихревой водяной насос функционирует, втягивая и вращая жидкость. В результате достигается значительное ускорение потока при небольшом количестве воды. Центробежные насосы не способны достичь подобного давления с таким же объемом жидкости.

Выходной патрубок и входное отверстие в камере соединены каналом. В этом канале установлена разделительная перегородка. Она расположена на расстоянии примерно 0,2 мм от рабочего колеса. Вращение лопастей и движение жидкости создают центробежную силу. Этот эффект приводит к увеличению давления потока на выходе из насоса.

Какой насос лучше: вихревой или центробежный?

Вихревые и центробежные насосы работают благодаря вращающемуся колесу с лопастями. Вихревой насос при той же мощности двигателя и меньшем размере колеса создает давление почти в семь раз больше. Он способен сам заполняться водой благодаря расположению впускного отверстия и может работать при погружении до 20 метров, в отличие от центробежного, предел которого — 10 метров. Однако КПД вихревого насоса невысок (до 45%), что делает его менее экономичным для больших объектов. Кроме того, он перекачивает только чистую воду.

Центробежный насос, хоть и создает меньшее давление, обладает высоким КПД и обеспечивает стабильный поток. Он подходит для перекачки как чистой, так и загрязненной воды. Главные недостатки для бытового использования: необходимость предварительного заполнения камеры водой (иначе насос может сломаться) и относительно небольшой напор.

Оптимальный метод подбора центробежного насоса

При выборе насосного оборудования необходимо учитывать ряд технических характеристик. Важным фактором является глубина залегания водного источника. Эффективность работы насоса отражает его КПД. Производительность измеряется объемом воды, проходящим через выходное отверстие за определенное время.

Мощность оборудования определяется параметрами двигателя и скоростью вращения вала. Также важны максимальное давление при перекачке и потеря давления в гидравлической системе. Напор, измеряемый в метрах, представляет собой разницу давлений на входе и выходе насоса. Энергоэффективность показывает, сколько электроэнергии потребляется для перекачки определенного объема жидкости.

Коротко о главном

Центробежный насос функционирует благодаря вращающемуся рабочему колесу с радиальными лопастями. Двигатель приводит колесо в движение посредством вала.

Ключевое условие для работы – наличие воды в камере с колесом. Сухой ход приводит к выходу из строя.

Производительность насоса определяется количеством рабочих колес. Чем больше колес, тем интенсивнее поток.

Насосы классифицируются по типу монтажа (подводный или наземный), ориентации вала и степени загрязненности перекачиваемой жидкости. Конфигурация лопастей также различается: они могут быть закреплены между двумя дисками, на одном диске или оставаться открытыми.

При выборе насоса необходимо учитывать все его технические параметры.