Въведение
В много индустрии центробежните помпи често се използват за транспортиране на вискозна течност.Поради тази причина често се сблъскваме със следните проблеми: колко е максималния вискозитет, който може да поеме центробежната помпа;Какъв е минималният вискозитет, който трябва да се коригира за производителността на центробежната помпа.Това включва размера на помпата (помпен дебит), специфичната скорост (колкото по-ниска е специфичната скорост, толкова по-големи са загубите от триене на диска), приложение (изисквания за системно налягане), икономичност, поддръжка и др.
Тази статия ще представи подробно влиянието на вискозитета върху работата на центробежната помпа, определянето на корекционния коефициент на вискозитета и въпросите, които изискват внимание при практическо инженерно приложение в комбинация със съответните стандарти и опит в инженерната практика, само за справка.
1. Максимален вискозитет, с който може да се справи центробежната помпа
В някои чуждестранни референции максималната граница на вискозитет, с която може да се справи центробежната помпа, е зададена на 3000~3300cSt (centisea, еквивалентно на mm²/s).По този въпрос CE Petersen имаше по-ранен технически документ (публикуван на срещата на Тихоокеанската енергийна асоциация през септември 1982 г.) и изложи аргумент, че максималният вискозитет, с който може да се справи центробежната помпа, може да се изчисли от размера на изхода на помпата дюза, както е показано във формула (1):
Vmax=300(D-1)
Където Vm е максимално допустимият кинематичен вискозитет SSU (универсален вискозитет на Сейболт) на помпата;D е диаметърът на изходната дюза на помпата (инчове).
В практическата инженерна практика тази формула може да се използва като основно правило за справка.Съвременната теория и дизайн на помпите на Guan Xingfan твърди, че: като цяло лопатковата помпа е подходяща за транспортиране с вискозитет по-малък от 150cSt, но за центробежни помпи с NPSHR много по-малко от NSHA, тя може да се използва за вискозитет от 500~600cSt;Когато вискозитетът е по-голям от 650 cSt, производителността на центробежната помпа ще намалее значително и тя не е подходяща за употреба.Въпреки това, тъй като центробежната помпа е непрекъсната и пулсираща в сравнение с обемната помпа и не се нуждае от предпазен клапан и регулирането на потока е просто, също е обичайно да се използват центробежни помпи в химическото производство, където вискозитетът достига 1000 cSt.Вискозитетът за икономично приложение на центробежната помпа обикновено е ограничен до около 500ct, което до голяма степен зависи от размера и приложението на помпата.
2. Влиянието на вискозитета върху работата на центробежната помпа
Загубата на налягане, триенето на работното колело и загубата на вътрешни течове в работното колело и направляващата лопатка/спиралния поток на центробежната помпа до голяма степен зависят от вискозитета на изпомпваната течност.Следователно, когато се изпомпва течност с висок вискозитет, производителността, определена с вода, ще загуби своята ефективност. Вискозитетът на средата оказва голямо влияние върху производителността на центробежната помпа.В сравнение с водата, колкото по-висок е вискозитетът на течността, толкова по-голям е потокът и загубата на напор на дадена помпа при дадена скорост.Следователно точката на оптимална ефективност на помпата ще се премести към по-нисък дебит, дебитът и напорът ще намалеят, консумацията на енергия ще се увеличи и ефективността ще намалее.По-голямата част от местната и чуждестранна литература и стандарти, както и опитът от инженерната практика показват, че вискозитетът има малък ефект върху напора в точката на изключване на помпата.
3. Определяне на корекционния коефициент на вискозитета
Когато вискозитетът надвишава 20 cSt, ефектът на вискозитета върху работата на помпата е очевиден.Следователно, при практически инженерни приложения, когато вискозитетът достигне 20 cSt, производителността на центробежната помпа трябва да се коригира.Въпреки това, когато вискозитетът е в диапазона от 5~20 cSt, трябва да се провери неговата производителност и съвпадащата мощност на двигателя.
При изпомпване на вискозна среда е необходимо да се промени характеристичната крива при изпомпване на вода.
Понастоящем формулите, диаграмите и стъпките за корекция, приети от вътрешни и чуждестранни стандарти (като GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3] и др.) за вискозни течности, са основно от стандартите на American Hydraulic институт.Когато е известно, че производителността на транспортната среда на помпата е вода, стандартът на Американския хидравличен институт ANSI/HI9.6.7-2015 [4] дава подробни стъпки за корекция и съответните формули за изчисление.
4. Опит в инженерното приложение
След разработването на центробежни помпи, предшествениците на помпената индустрия са обобщили различни методи за модифициране на производителността на центробежните помпи от вода към вискозна среда, всеки с предимства и недостатъци:
4.1 Модел на AJStepanoff
4.2 Метод на Paciga
4.3 Американски хидравличен институт
4.4 Германия KSB метод
5. Предпазни мерки
5.1 Приложими медии
Диаграмата за преобразуване и формулата за изчисление са приложими само за хомогенна вискозна течност, която обикновено се нарича Нютонова течност (като смазочно масло), но не и за ненютонова течност (като течност с фибри, крем, пулп, течност от смес от въглища и вода и др. .)
5.2 Приложим поток
Четенето не е практично.
Понастоящем корекционните формули и диаграми у нас и в чужбина са обобщение на емпирични данни, които ще бъдат ограничени от условията на изпитване.Следователно, в практическите инженерни приложения трябва да се обърне специално внимание на: трябва да се използват различни корекционни формули или диаграми за различни диапазони на потока.
5.3 Приложим тип помпа
Модифицираните формули и диаграми са приложими само за центробежни помпи с конвенционален хидравличен дизайн, отворени или затворени работни колела и работещи близо до точката на оптимална ефективност (а не в далечния край на кривата на помпата).Помпите, специално проектирани за вискозни или разнородни течности, не могат да използват тези формули и диаграми.
5.4 Приложима граница на безопасност при кавитация
Когато се изпомпва течност с висок вискозитет, се изисква NPSHA и NPSH3 да имат достатъчна граница на безопасност при кавитация, която е по-висока от посочената в някои стандарти и спецификации (като ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Други
1) Влиянието на вискозитета върху работата на центробежната помпа е трудно да се изчисли по точна формула или да се провери по диаграма и може да се преобразува само чрез кривата, получена от теста.Следователно, при практически инженерни приложения, при избора на задвижващо оборудване (с мощност), трябва да се вземе предвид запазването на достатъчна граница на безопасност.
2) За течности с висок вискозитет при стайна температура, ако помпата (като високотемпературната помпа за суспензия на блока за каталитичен крекинг в рафинерията) се стартира при температура, по-ниска от нормалната работна температура, механичният дизайн на помпата (като здравината на вала на помпата) и изборът на задвижване и съединител трябва да вземе предвид влиянието на въртящия момент, генериран от увеличаването на вискозитета.В същото време трябва да се отбележи, че:
① За да се намалят точките на изтичане (възможни аварии), трябва да се използва, доколкото е възможно, едностепенна конзолна помпа;
② Корпусът на помпата трябва да бъде оборудван с изолационен кожух или устройство за проследяване на топлината, за да се предотврати втвърдяването на средата по време на краткотрайно спиране;
③ Ако времето за изключване е дълго, средата в корпуса трябва да бъде изпразнена и прочистена;
④ За да се предотврати трудното разглобяване на помпата поради втвърдяването на вискозна среда при нормална температура, крепежните елементи на корпуса на помпата трябва бавно да се разхлабят, преди температурата на средата да падне до нормална температура (обърнете внимание на защитата на персонала, за да избегнете изгаряне ), така че тялото на помпата и капакът на помпата да могат бавно да се отделят.
3) Помпата с по-висока специфична скорост трябва да бъде избрана доколкото е възможно за транспортиране на вискозна течност, така че да се намали въздействието на вискозната течност върху нейната производителност и да се подобри ефективността на вискозна помпа.
6. Заключение
Вискозитетът на средата има голямо влияние върху работата на центробежната помпа.Влиянието на вискозитета върху производителността на центробежната помпа е трудно да се изчисли по точна формула или да се провери по диаграма, така че трябва да се изберат подходящи методи за коригиране на производителността на помпата.
Само когато действителният вискозитет на изпомпваната среда е известен, той може да бъде точно избран, за да се избегнат много проблеми на място, причинени от голямата разлика между предоставения вискозитет и действителния вискозитет.
Време на публикуване: 27 декември 2022 г