За подачу воды на второй, шестой, десятый этаж и даже выше отвечают такие устройства как насосы. В мотор автомобиля или самолета масло тоже подается с помощью различных насосных агрегатов. Ни один велосипедист или автолюбитель не отправится в дорогу со спущенными шинами. Для того, чтобы электронная лампа работала, из нее наоборот откачивают весь воздух. Насосные агрегаты используют для нагнетания, перекачивания и выкачивания не только воздуха и воды, но и других веществ и жидких продуктов.
Существует огромное количество разнообразных типов насосного оборудования, практически на любую букву алфавита. Для бытовых нужд и целых отраслей народного хозяйства, от различных производителей: артезианские, буровые, вакуумные, гидравлические, диафрагменные, дозировочные, землеройные, крыльчатые, лопастные, нефтяные, паровые, роторные, струйные, центробежные, шестеренные, эжекторные. В повседневной жизни человек сталкивается с насосами на каждом шагу. Даже в собственной квартире найдется насос — это вентилятор, пылесос или пульверизатор. Вы не поверите, но и холодильник — тепловой насос, который «забирает» тепло у менее нагретых объектов и передает более теплому воздуху комнаты.
Как давно был создан первый насос?
Впервые конструкция, напоминающая насос, применялась для снабжения водой из Нила садов фараона в древнем Египте. Они представляли собой водоподъемные колеса с расположенными по окружности ковшами. Круглые сутки «древние» насосы зачерпывали воду из реки и переливали ее в желоб, шедший непосредственно во дворец. Движение таких первых перекачивающих устройств обеспечивалось за счет тягловой силы животных и рабов.
В древней Греции для организации водоснабжения применяли винтовые устройства, в основе работы которых лежал принцип работы архимедова винта. Конструкция поршневого насоса была предложена за несколько веков до нашей эры, чему способствовала необходимость в водоподъемном оборудовании.
Архимедов винт
В труде Герона Александрийского «Пневматика», написанном примерно в I веке до н.э., был представлен двухцилиндровый поршневой пожарный насос, созданный Ктезибием, механиком из древней Греции.
Пожарный насос Ктесебия-Герона
Поршневой насос, претерпевший незначительные улучшения, мы используем до сих пор. Когда поршень устройства движется вниз, в камере образуется разрежение, куда и направляется рабочая среда, отжимая всасывающий клапан. После чего поршень поднимается вверх и вытесняет среду в трубу через нагнетательный клапан. Сегодня такое оборудование активно используют при необходимости получения больших напоров, например, в компрессорах, в водопроводных, нефтяных, пожарных и других насосах. При давлениях более 25-30 кг/кв.см вместо поршня в конструкции насоса использую металлический стержень, который называется плунжером.
Описанные выше устройства доставки воды применялись человечеством почти две тысячи лет. Однако активное развитие техники в 16-18 веках поставило перед изобретателями задачу по проектированию более мощных механизмов водоснабжения. Для этого периода характерны эксперименты по созданию насосов, в основе которых положены другие принципы работы оборудования. Так, Дени Папен, механик из Франции, приобрел известность как «отец» двигателя внутреннего сгорания, в 1689 году он предложил рабочий вариант центробежного насоса. Однако проектирование центробежных и роторных насосных аппаратов не способствовало решению задачи эффективного водоподъема, потому что в этот период не было изобретено двигателей, способных развивать большое число оборотов. Центробежные насосы стали активно применять для перекачивания значительных объемов жидкостей в короткое время лишь после создания мощных двигателей.
Ручной пожарный насос 17 века
Каков же принцип работы центробежного насоса?
В таком оборудовании рабочая среда заполняет среднюю часть корпуса. Вращательное движение среде задается с помощью крыльчатки, а образующаяся в это время центробежная сила выталкивает ее к краям лопастей в нагнетательную трубу.
Агрегаты центробежного и поршневого типа — это не единственные виды насосного оборудования. В конце 40-х годов 18 века увидела свет труд «Гидродинамика или записи о силах и движении жидкости», где было представлено уравнение Бернулли (автора данной книги).
Согласно закону, представленному в книге: давление в жидкости падает при увеличении скорости ее движения. Аналогичный принцип действует и для газообразных сред. Данное уравнение Бернулли, демонстрирующие закон сохранения энергии для жидкости, одновременно с некоторыми другими уравнениями легли в основу для проектирования огромного числа гидромашин, например эжектора и пропеллерного насоса.
Примерно до 1920-х годов насосы применяли только организации водоснабжения. Через некоторое время их начали использовать для перекачивания твердых сыпучих сред и жидкостей различной вязкости. В настоящее время насосное оборудование активно применяют практически во всех сферах промышленности.
Современные насосные агрегаты способных создать давление до 500 атм. и разрежение около 10-8 мм рт. ст. 75 тонн — вес самого большого насосного агрегата, а самый маленький (расположенный в авторучке) весит всего несколько грамм. Существую агрегаты способные перекачивать 66 тыс. куб. м. воды в час: сотня единиц данного оборудования сопоставима с Днепром.
Центробежный насос Villina
Даже для создания плазмы применяют насосы — они необходимы для откачивания воздушной среды из магнитной ловушки. На металлургических предприятиях с помощью электромагнитных насосов происходит перемещение жидкого металла. Насосное оборудование используют в аэродинамических трубах, автомобилях, подводных лодках, космических ракетах. Все это свидетельствует об огромной значимости этой отрасли машиностроения — насосостроения.
В настоящее время производят несколько тысяч видов различного насосного оборудования, которые применяют как для решения бытовых проблем обычных потребителей, так и в сложных и ответственных процессах на атомных станциях.
Из недр земли: территория нефти 