Насос вентури принцип работы

Трубопроводы разного назначения неизбежно должны иметь технологические узлы, в которых производятся измерения обслуживаемой среды. Это относится и к традиционным водопроводам, и к газовой инфраструктуре, а также к специализированным промышленным комплексам, работающим с особыми химическими жидкостями. Во всех случаях технологи предусматривают оснащение контуров специальными расходомерами. Одним из самых привлекательных с точки зрения эксплуатационных качеств элементов такого оснащения является сопло Вентури, встраиваемое в определенной точке измерения. У этого компонента есть немало плюсов, но при выборе конкретной модели следует учитывать и нюансы использования.

Общие сведения о сопле

Основная функция данного сопла – это измерение среды, которую обслуживает целевой водопровод. При этом особенностью приспособления является не столько возможность контактировать с разными по своим свойствам жидкостями, сколько конструкционные достоинства. Дело в том, что сопло, или трубка Вентури, способна сохранять оптимальный показатель давления в момент прохождения среды. То есть сужение канала, конечно, влияет на этот параметр, но не так сильно, как в случае с другими видами расходомеров.

Есть и другая важная особенность. Дело в том, что на качество измерения объемов проходящей жидкости нередко влияет диаметр канала, который относительно устройства замера является источником среды. В процессе эксплуатации сопло Вентури практически не меняет точность измерения в зависимости от параметров этого канала.

Устройство

Это небольшое приспособление в форме трубы, устройство которого предусматривает наличие технологических участков, рассчитанных на выполнения измерительных операций. Как правило, середина, то есть центральная часть сопла, перетягивается зажимом, от которого в одну из сторон отходит специальная камера для замера, а также отверстие для забора давления. С другой стороны форма трубки переходит в конус и формирует собой горловину. Здесь располагается несколько отверстий для отбора давления, а также диффузор. Обычно струйный насос подсоединяется с этой стороны или напрямую или же при помощи специальной сантехнической арматуры.

Среди конструкционных преимуществ данного изделия специалисты отмечают и эффективность работы в стесненных условиях трубопровода. Впрочем, есть и существенный плюс для неопытных мастеров. Он заключается в упрощенной модели установки сопла.

Как работает сопло Вентури?

Устройство было названо в честь итальянского ученого именно по той причине, что он открыл эффект снижения давления, когда рабочая среда проходит через суженный участок. Именно по этому принципу, дополненному законом Бернулли, функционируют такие трубки. На практике это означает, что жидкость минует суженный участок, в процессе чего происходит отбор давления в специальных кольцевых камерах, которыми снабжается сопло Вентури. Принцип работы также предполагает взаимодействие каналов отвода с непосредственными приборами измерения. Для точного замера, в частности, применяется манометр, который может быть представлен и в виде аналогового устройства, и цифровым аппаратом.

Характеристики

Основной критерий выбора таких труб – это характеристика диаметра. Наиболее распространенные форматы находятся в диапазоне от 6 до 12 мм. Есть и большие размеры, которые следует подбирать для конкретных трубопроводов. При этом возможно и применение переходников подходящего типоразмера, поэтому строгая подгонка под конкретный патрубок не столь важна. Кроме диаметра,большое значение имеет материал, из которого выполнена трубка Вентури или измерительный комплекс арматуры в целом. Обычно в качестве основы используется нержавеющая или углеродистая сталь. Однако эксплуатационные и защитные свойства в большей степени определяются типом покрытия. Специалисты для обеспечения долговечности рекомендуют обращаться к моделям, обработанным эмалью или грунтовкой, оберегающей, кроме прочего, и от химических воздействий. Если же речь идет об установке в промышленные каналы, то лучшим решением в плане надежности будут гальванические оцинкованные покрытия.

Разновидности

Основные различия носят конструкционный характер в том смысле, что отдельные технологические части имеют особое исполнение. Например, распространенным видом являются сопла, в которых предусмотрена литая коническая часть без обработки. Такие модели производятся литьевым методом с применением специальных песочных матриц, причем обработке подвергаются только закругления детали и горловина. Более усложненной модификацией являются модели, в которых предусматривается и предварительная обработка входных участков, с которыми взаимодействует струйный насос в разных версиях. При этом центральная основа может быть выполнена без специальной обработки.

Принципиальные отличия от вышеупомянутых видов имеет устройство, изготовленное не литьевым, а сварным способом. В данном случае конусная часть может быть реализована и в прямой, и в закругленной форме.

Сферы применения

Конструкционные особенности обусловлены как раз нестандартными способами применения сопла. В частности, арматура такого типа нашла применение в инжекторных агрегатах, которые работают в связке с упомянутыми струйными насосами. Подобные механизмы служат для сжатия газовых смесей, жидкостных паров, а также для последующей их отправки в места с повышенным давлением. Не обходится без такого сопла и система газоочистки в некоторых вариациях. Например, соплом оснащается скоростной газопромыватель, который фильтрует обслуживаемые смеси от субмикронных и микронных частиц. Используются устройства данного типа также в некоторых тепловых и паровых котлах, но преимущественно из промышленной сферы.

Плюсы и минусы сопла Вентури

К несомненным плюсам арматуры, работающей на эффекте Вентури, можно отнести возможности установки в узлах с меняющимися параметрами подающих каналов. Правда, для полноценного использования этого преимущества следует изначально подготовить и соответствующие переходники. Например, если подбирается сопло Вентури к насосной станции, работающей в разное время года, то в зависимости от гидротехнических требований могут меняться объемы подачи жидкости – соответственно, корректируются и настройки подающего источника.

Что касается недостатков, то они сводятся к недолговечности использования труб, не имеющих высококачественного защитного покрытия. С другой стороны, модели с наличием современных обработок поверхности стоят значительно дороже.

Заключение

Современные магистрали трубопроводов вкупе с насосными станциями активно переводятся на автоматизированные средства контроля и управления с внедрением электронных пультов. В некоторых функциональных параметрах операторы таких установок отслеживают и показатели измерительного оснащения.

Пожалуй, сопло Вентури является одним из немногих устройств в своем классе, в котором эксплуатационная эффективность базируется именно на физическом принципе контроля. Техника интеграции таких изделий в структуру трубопроводов обуславливает и точность измерений, и минимальное негативное воздействие на функционирование основного канала. Другое дело, что для поддержания оптимальных рабочих показателей требуется регулярное техобслуживание измерительных узлов.

В данной статье будет рассмотрены труба Вентури: конструкция и разновидности, а также основные параметры и преимущества таких промышленных труб (и их отличие от дымовых).

Вентури труба представляет собой сварную конструкцию круглого поперечного сечения из стандартной или высококачественной стали.

Пример трубы Вентури

Важно: данную трубу назвали так в честь ученого из Италии Дж. Вентури.

Предназначением трубы является измерение скорости или расхода потока жидкостей и газов. Данная труба имеет горловину, которая включается в разрыв в трубопроводе и обладает наименьшими потерями давления среди расходомеров, сужающих поток.

Конструкция

Конструкция трубы Вентури (трубы-распылителя) представляет собой оснащенную пережимом вертикальную трубу (в редких случаях может быть горизонтальной).

В пережиме газ обильно смачивается из форсунок водой, а его скорость существенно возрастает (в 2,5-3,5 раз):

Схема действия трубы

Водяные струи направлены перпендикулярно потоку газа;

Иногда пережим может быть прямоугольной формы, а форсунки располагаются на длинной его стороне, что позволяет уменьшить высоту водяных струй;

Очистка газа может достичь степени от 20 до 100 мг/м 2 , причем на ее колебания не оказывает влияния начальная запыленность;

Эффективность очистки в трубе Вентури зависит от таких факторов, как расход воды (рекомендуется 0,6-0,7 л/нм 3 ) и скорость движущегося в горловине газа (более высокая скорость улучшает очистку);

Размер пережима составляет от 450 до 600 мм;

Производительность может достигать 180 000 м 3 /ч.

Конструкция трубы Вентури включает в себя входной конус (1), цилиндрическую среднюю часть (горловину) и выходной конус (диффузор). Входной конус и горловина оснащены кольцевыми усредняющими камерами с приспособлениями, спускающими воду в нижней части, что позволяет выравнивать давление на периферии.

В случае, когда диаметр трубопровода больше конечного диаметра диффузора, трубу называют короткой, а в случае равных диаметров – длинной. В соответствии с условным проходом горловины различают также обработанную и необработанную горловину.

Для отбора давления на входе и на выходе служат отверстия, выполненные в стенке трубы. Количество отверстий составляет четыре или более в зависимости от диаметра трубы.

Важно: в случае большого условного прохода рекомендуется соединять отверстия с помощью кольцевого соединения.

Трубы Вентури применяют в трубопроводах, диаметр которых составляет 50-1400 мм. При этом соотношение между сечением горловины и сечением трубопровода лежит в диапазоне между 0,1 и 0,6. При эксплуатации труб Вентури потери напора могут составлять 5-20%, а погрешность измерений – 2-10%.

Классификация

В зависимости от входной конической части различают следующие трубы Вентури:

• С литой необработанной конической входной частью, изготавливаемые путем литья в песочную форму и прочими методами, не предусматривающими обработку конической входной части.
  При этом производят обработку горловины трубы Вентури и закругления мест перехода между цилиндрическими и коническими элементами;
• С обработанной конической входной частью, также изготавливаемые литьем. Выполняют обработку конической и цилиндрической входных частей, а также горловины.
  Места перехода между цилиндрическими и коническими элементами могут быть закруглены или не закруглены;
• Со сварной конической входной частью из стали листовой, изготавливаемые при помощи сварки.
  В случае ИТ большого диаметра трубы Вентури могут не подвергаться механической обработке, а в случае ИТ с малым диаметром выполняют обработку горловины.

Кроме того, трубы Вентури различают по длине диффузора:

А также – по типу, конструкции и материалу трубы:

• Цельные трубы;
• Составные, включающие себя несколько сочлененных при помощи разъемных (фланцевых, резьбовых и т.д.) соединений.

Существует также такой тип труб Вентури, как ГВПВ, что расшифровывается как «высокоскоростной прямоточный газопромыватель Вентури». В маркировке таких труб после аббревиатуры обычно указывается значение площади сечения горловины данной трубы.

Полезно: кроме того, маркировка может включать в себя обозначение «01», что означает модификацию, имеющую повышенное удельное орошение.

Основные параметры

Трубы Вентури имеют следующие основные характеристики:

Вентури-труба в разрезе

Запыленность очищаемых газов – не более 30 г/м 3 ;

Температура очищаемых газов – не более 400°;

Расход воды (удельный) – от 0,5 до 2,5 л/м 3 ;

Сопротивление гидравлическое – от 6 до 12 кПа (от 600 до 1200 кгс/м 2 ).

В состав трубы Вентури с круглым сечением входят диффузор, конфузор, горловина и штуцеры с форсунками, подводящие орошающую жидкость.

Приведем основные параметры таких труб:

• Относительную длину горловины рассчитывают по формуле Dx0,15, где D–диаметр данной горловины;
• Угол раскрытия для конфузора составляет 28°, для диффузора – 7°;
• При эксплуатации трубы Вентури могут устанавливаться на наклонных, вертикальных или горизонтальных участках трубопроводов;
• При изготовлении основных деталей и узлов используются следующие материалы: для трубы Вентури – сталь марок 12Х18Н10Т или ВСт, для форсунка – сталь марки 08Х13.

Основные преимущества труб Вентури

Пример трубы Вентури

Трубы Вентури, использующиеся как сужающие устройства расходомеров с переменным перепадом для измерения расхода пара, жидкости или газа, имеют следующие преимущества:

• Потери давления минимальны;
• Отсутствие засорения отложениями;
• Трубы Вентури в наименьшей степени подвержены износу измерительных плоскостей;
• Высокая прочность;
• Минимальная трудоемкость производства;
• Высокая надежность;
• Длительный срок службы.

Применение труб Вентури

Трубы Вентури могут применяться в таком аппарате, как скруббер Вентури, представляющем собой скоростной газопромыватель, выполняющий очистку газов от субмикронной и микронной пыли.

Такой скруббер отличается высокой по сравнению с другими влажными промышленными пылеуловителями эффективностью, а его основной частью, снижающей гидравлические потери, является Вентури труба.

Кроме того, трубы Вентури применяются в инжекторах – струйных насосах, сжимающих газы и пары и нагнетающих жидкость для подачи в емкости повышенного давления, преобразуя тепловую и кинетическую энергию рабочего потока в энергию потенциальную смешанного потока.

Инжекторы применяются в двигателях внутреннего сгорания, а также при подаче в паровые котлы питательной воды, и в системах внесения удобрений и орошения.

Вот и все, что хотелось рассказать о таком приборе, как труба Вентури. Несмотря на то, что такие трубы известны в основном специалистам, как, например, дымовые трубы котельной, другие виды дымовых труб, многие люди пользуются ими ежедневно, даже не зная об этом.

Среди используемых на промышленных предприятиях конструкций труб отдельно можно выделить трубу Вентури. Она существенно отличается от труб дымовых и имеет свои особенные характеристики.
Сооружение это получило свое название от имени итальянского специалиста в области гидравлики, Джованни Батиста Вентури и имеет в своей основе стальную конструкцию с круглым поперечным сечением, изготавливаемую посредством сварки.
С использованием такого расходомера можно измерять величину скорости и расхода жидкостных и газовых потоков. Если проводить сравнение с иными приспособлениями, измеряющими потери, он имеет такое строение горловины, которое позволяет не только поддерживать величину давления, но и не снижать его уровень существенно.

Строение

Чаще всего, такой расходомер – представлен вертикальной трубой, и лишь иногда, в виде исключения — горизонтальной. У трубки есть пережи, содержащий форсунки с водой, предназначенные для того, чтобы смачивать газ. А вследствие этого действия ускорять его в два с половиной – три с половиной раза.

Достигается это за счет определенных особенностей:

• Несколько водяных струй направляется на газовый поток.
• В некоторых случаях форма пережима может представлять собой прямоугольник. Но, тогда струи воды, находящиеся в форсунке по высоте будут уменьшаться за счет расположения на большей стороне прямоугольника.
• Вне зависимости от того, на сколько изначально был запылен газ, чистоту его можно увеличить от двадцати до ста миллиграмм на квадратный метр.
• На то, чтобы газ от запыленности очищался более эффективно, оказывает влияние количество расходуемой воды и то, с какой скоростью движется газ. Рекомендуемый расход воды при этом должен составлять шестьсот – семьсот миллилитров на кубический метр.
• Пережим устройства должен быть в пределах от четырехсот пятидесяти до шестисот миллиметров.
• Эффективность конструкции может доходить до ста восьмидесяти кубических метров в час.

Типовой монтаж

Само сооружение Вентури сделано из двух конусов – сверху и снизу, которые именуются входными и выходными, и цилиндра в середине. Верхняя деталь в виде конуса и деталь в середине конструкции — горловина, дополнены снизу устройствами спускания для воды – это специальные камеры, имеющие кольцевое строение. Спускать воду нужно, чтобы давление на выходе из трубки выравнивалось.

Исходя из величины диаметра трубы, она характеризуется как короткая или длинная. Когда поперечник канала больше, чем у выходного конуса, он именуется как короткий, а когда они имеют равное значение, то, как длинный. Серединная деталь цилиндрической формы еще может быть обработана и необработанна. Это обусловлено условным проходом середины трубки.

Для того чтобы отбирать значение для измерения уровня давления на входе и выходе на стенках делают несколько отверстий. Исходя из того, какой диаметр имеет канал, этих отверстий может быть не менее четырех штук.
Такое приспособление, как трубка Вентури используется в тех трубопроводных конструкциях, величина поперечника у которых равна диапазону с пятидесяти до одной тысячи четыреста миллиметров. А горловинные и трубопроводные сечения соотносятся в пределах от 0,1 до 0, 6 мм. При использовании этих сооружений напор может снизиться на пять – двадцать процентов и менять точность измерений от двух до десяти процентов.

Спецификация

Трубы Вентури классифицируют по входному конусу:
— Он может быть литым и необработанным. Изготавливаются следующим способом – отливают в песочной форме или каким-то другим методом, в котором входная конусная часть не обрабатывается. Но в данной ситуации обрабатываются те места, где конусная часть переходит в цилиндрическую.

— Диффузорная часть изготовлена методом литья. В этом случае и конусная, и цилиндрическая, и горловинная детали обрабатываются. Переходы между частями делают закругленными, или незакругленными.
— Верхняя конусная деталь может быть стальной и изготавливаться сварочным способом.
Существует и иная классификация — по длине выходной конусной:
— Укороченная.
— Нормальная.
Деление может осуществляться и с помощью других признаков – типовых, по материалам, из которых они изготовлены, по конструкциям сооружения:
— Цельная конструкция.
— Составная конструкция.
Есть и еще – именуемый «высокоскоростным прямоточным газопромывателем Вентури». Они имеют аббревиатуру ГВПВ.

Основные характеризующие параметры

Расходомеры Вентури отличаются параметрами:
— Такая характеристика, как запыленность газа, который очищается, не должна превышать тридцати грамм на кубический метр.
— Значение температуры таких газов не должно превышать четыреста градусов.
— Количество расходуемой воды от пол литра до двух с половиной литров на кубический метр.
— Сопротивление движению газов – в пределах от шести до двенадцати кило паскаль.
Если у трубы сечение круглое, она будет состоять из расширяющейся части (диффузора), сужающейся части (конфузора), прохода, патрубка с форсунками, которые подводят воду для орошения.
Такие каналы обладают следующими характерными признаками:
— Длина прохода рассчитывается с помощью умножения его диаметра на 0,15.
— Величина раскрытия угла для расширяющейся части равна двадцать восемь градусов, а для сужающейся составляющей – семь градусов.
— Трубки могут использоваться в любых плоскостях – вертикальных, горизонтальных, наклонных.

Преимущества

Такие конструкции получили широкое применение в устройстве Вентури скруббере. Это такой аппарат, через который поток газа очищается от мельчайших пылинок. Такой аппарат намного эффективнее, чем иные приборы для очистки газов, применяемые в промышленности. В таком очистителе именно трубка способствует значительному снижению потерь свойств гидравлики.

Расходомеры применяются и в иных приборах. В частности, в инжекторных насосах. Они входят в системы ДВС. Эти трубки применимы каждый день в обыденной жизни. Но наиболее широко они известны у профессионалов.