Введение
Тип насоса, состоящий из винта в трубе. Аксиальный насос, или AFP, – распространенный тип насоса, который по сути состоит из винта (аксиального рабочего колеса) в трубе. Винт может приводиться в движение непосредственно герметичным двигателем, расположенным внутри трубы, или электродвигателем, либо бензиновым/дизельным двигателем, установленным на трубе снаружи, или угловым приводным валом, проходящим сквозь трубу. В процессе прохождения жидкости через насос частицы не меняют своего радиального положения, поскольку изменение радиуса на входе (называемом "всасыванием") и выходе (называемом "нагнетанием") насоса незначительно. Отсюда и название "аксиальный" насос.
An axial flow pump, or AFP, is a common type of pump that essentially consists of a propeller (an axial impeller) in a pipe. The propeller can be driven directly by a sealed motor in the pipe or by electric motor or petrol/diesel engines mounted to the pipe from the outside or by a right angle drive shaft that pierces the pipe. Fluid particles, in course of their flow through the pump, do not change their radial locations since the change in radius at the entry (called 'suction') and the exit (called 'discharge') of the pump is very small. Hence the name "axial" pump.
Операция
Насос осевого потока имеет пропеллер, работающий в корпусе. Давление в насосе осевого потока создается за счет течения жидкости по лопастям рабочего колеса. Жидкость перемещается в направлении, параллельном оси вращения рабочего колеса, то есть частицы жидкости, в процессе прохождения через насос, не меняют своего радиального положения. Это позволяет жидкости поступать в рабочее колесо осевым образом и выходить из него почти осевым образом. Пропеллер насоса осевого потока приводится в движение двигателем.
Характеристики
На рисунке показаны характеристики насоса осевого потока. Как видно из рисунка, напор при нулевом расходе может достигать трехкратного значения напора в точке максимального КПД насоса. Также, потребляемая мощность возрастает при уменьшении расхода, достигая максимального значения при нулевом расходе. Эта особенность противоположна характеристике центробежного насоса, у которого потребляемая мощность увеличивается с ростом расхода. Кроме того, потребляемая мощность и напор насоса увеличиваются с увеличением угла установки лопаток, что позволяет насосу адаптироваться к условиям системы для обеспечения наиболее эффективной работы.
Преимущества
Основное преимущество насоса с осевым потоком заключается в том, что он обеспечивает относительно высокий расход (производительность) при относительно низком напоре (высоте подъема). Например, он может перекачивать до 3 раз больше воды и других жидкостей при подъеме менее 4 метров по сравнению с более распространенными радиальными или центробежными насосами. Также его можно легко настроить для работы с максимальной эффективностью при низком расходе/высоком давлении и высоком расходе/низком давлении, изменяя угол установки лопастей (только в некоторых моделях). В осевом насосе эффект вращения жидкости не столь выражен, а длина лопастей рабочего колеса относительно невелика. Это приводит к снижению гидродинамических потерь и повышению ступени эффективности. Эти насосы имеют наименьшие габариты среди многих традиционных насосов и лучше подходят для низкого напора и высокого расхода.
Приложения
Одним из наиболее распространенных применений АФП является перекачка сточных вод из коммерческих, муниципальных и промышленных источников. На парусных лодках АФП также используются в перекачивающих насосах для балластного водорода. На электростанциях они применяются для подачи воды из водохранилища, реки, озера или моря для охлаждения основного конденсатора. В химической промышленности они используются для циркуляции больших объемов жидкости, например, в испарителях и кристаллизаторах. В очистке сточных вод АФП часто используется для внутренней рециркуляции активного ила (то есть для переноса нитрифицированного активного ила из зоны аэрации в зону денитрификации). В сельском хозяйстве и рыболовстве используются АФП большой мощности для подъема воды для орошения и дренажа. В Восточной Азии миллионы небольших мобильных установок мощностью от 6 до 20 л.с. приводятся в действие в основном одноцилиндровыми дизельными и бензиновыми двигателями. Мелкие фермеры используют их для орошения сельскохозяйственных культур, дренажа и в рыбоводстве. Конструкция рабочих колес также была улучшена, что повысило эффективность и снизило энергозатраты в сельском хозяйстве. Ранние модели имели длину менее двух метров, но современные могут достигать 6 метров и более, чтобы более безопасно "дотягиваться" до источника воды, позволяя источнику питания (часто используются двухколесные тракторы) оставаться в более безопасном и устойчивом положении, как показано на соседнем рисунке.