Úvod
V mnohých priemyselných odvetviach sa odstredivé čerpadlá často používajú na prepravu viskóznej kvapaliny.Z tohto dôvodu sa často stretávame s nasledujúcimi problémami: aká je maximálna viskozita, ktorú dokáže odstredivé čerpadlo zvládnuť;Aká je minimálna viskozita, ktorú je potrebné korigovať pre výkon odstredivého čerpadla.Ide o veľkosť čerpadla (čerpací prietok), špecifickú rýchlosť (čím nižšia špecifická rýchlosť, tým väčšia strata trením disku), použitie (požiadavky na tlak v systéme), hospodárnosť, udržiavateľnosť atď.
Tento článok podrobne predstaví vplyv viskozity na výkon odstredivého čerpadla, určenie koeficientu korekcie viskozity a záležitosti, ktoré si vyžadujú pozornosť pri praktickej inžinierskej aplikácii v kombinácii s príslušnými normami a skúsenosťami z inžinierskej praxe, len pre referenciu.
1. Maximálna viskozita, ktorú dokáže odstredivé čerpadlo zvládnuť
V niektorých zahraničných referenciách je maximálny limit viskozity, ktorý dokáže odstredivé čerpadlo zvládnuť, nastavený na 3000~3300cSt (centisea, ekvivalent mm²/s).V súvislosti s touto otázkou mal CE Petersen starší technický dokument (publikovaný na stretnutí Pacific Energy Association v septembri 1982) a predložil argument, že maximálnu viskozitu, ktorú odstredivé čerpadlo zvládne, možno vypočítať podľa veľkosti výstupu čerpadla. tryska, ako je znázornené vo vzorci (1):
Vmax=300(D-1)
Kde Vm je maximálna povolená kinematická viskozita SSU (univerzálna viskozita Saybolt) čerpadla;D je priemer výstupnej dýzy čerpadla (palec).
V praktickej inžinierskej praxi možno tento vzorec použiť ako orientačné pravidlo.Guan Xingfan's Modern Pump Theory and Design tvrdí, že: vo všeobecnosti je lopatkové čerpadlo vhodné na dopravu s viskozitou nižšou ako 150 cSt, ale pre odstredivé čerpadlá s NPSHR oveľa nižšou ako NSHA, môže byť použité pre viskozitu 500 ~ 600 cSt;Keď je viskozita vyššia ako 650 cSt, výkon odstredivého čerpadla výrazne klesne a nie je vhodné na použitie.Pretože je však odstredivé čerpadlo v porovnaní s objemovým čerpadlom kontinuálne a pulzujúce a nepotrebuje poistný ventil a regulácia prietoku je jednoduchá, je bežné používať odstredivé čerpadlá aj v chemickej výrobe, kde viskozita dosahuje 1000 cSt.Ekonomická aplikačná viskozita odstredivého čerpadla je zvyčajne obmedzená na približne 500 ct, čo do značnej miery závisí od veľkosti a použitia čerpadla.
2. Vplyv viskozity na výkon odstredivého čerpadla
Strata tlaku, trenie obežného kolesa a vnútorná strata netesnosťou v obežnom kolese a vodiacej lopatke/priechode špirálového prietoku odstredivého čerpadla do značnej miery závisia od viskozity čerpanej kvapaliny.Preto pri čerpaní kvapaliny s vysokou viskozitou stratí výkon stanovený s vodou svoju účinnosť. Viskozita média má veľký vplyv na výkon odstredivého čerpadla.V porovnaní s vodou, čím vyššia je viskozita kvapaliny, tým väčšia je prietoková a tlaková strata daného čerpadla pri danej rýchlosti.Preto sa bod optimálnej účinnosti čerpadla posunie smerom k nižšiemu prietoku, zníži sa prietok a dopravná výška, zvýši sa spotreba energie a zníži sa účinnosť.Prevažná väčšina domácej a zahraničnej literatúry a noriem, ako aj skúsenosti z technickej praxe ukazujú, že viskozita má malý vplyv na dopravnú výšku v bode vypnutia čerpadla.
3. Stanovenie koeficientu korekcie viskozity
Keď viskozita prekročí 20 cSt, vplyv viskozity na výkon čerpadla je zrejmý.Preto v praktických technických aplikáciách, keď viskozita dosiahne 20 cSt, je potrebné upraviť výkon odstredivého čerpadla.Ak je však viskozita v rozsahu 5~20 cSt, je potrebné skontrolovať jeho výkon a zodpovedajúci výkon motora.
Pri čerpaní viskózneho média je potrebné upraviť charakteristiku pri čerpaní vody.
V súčasnosti sú vzorce, grafy a korekčné kroky prijaté domácimi a zahraničnými normami (ako GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3] atď.) pre viskózne kvapaliny v podstate z noriem americkej hydrauliky inštitútu.Keď je známe, že výkonnosť čerpacieho média je voda, norma American Hydraulic Institute ANSI/HI9.6.7-2015 [4] poskytuje podrobné korekčné kroky a príslušné výpočtové vzorce.
4. Skúsenosti s inžinierskymi aplikáciami
Od vývoja odstredivých čerpadiel predchodcovia odvetvia čerpadiel zhrnuli rôzne metódy na úpravu výkonu odstredivých čerpadiel z vody na viskózne médiá, pričom každá má výhody a nevýhody:
4.1 Model AJStepanoff
4.2 Paciga metóda
4.3 Americký hydraulický inštitút
4.4 Nemecko metóda KSB
5.Preventívne opatrenia
5.1Použiteľné médiá
Prevodná tabuľka a výpočtový vzorec sú použiteľné len pre homogénnu viskóznu kvapalinu, ktorá sa bežne nazýva newtonovská kvapalina (ako je mazací olej), ale nie pre nenewtonovskú kvapalinu (ako je kvapalina s vlákninou, smotana, buničina, kvapalina zo zmesi uhlia a vody atď. .)
5.2 Použiteľný tok
Čítanie nie je praktické.
V súčasnosti sú korekčné vzorce a grafy doma aj v zahraničí súhrnom empirických údajov, ktoré budú obmedzené testovacími podmienkami.Preto by sa v praktických inžinierskych aplikáciách mala venovať osobitná pozornosť: pre rôzne rozsahy prietokov by sa mali používať rôzne korekčné vzorce alebo grafy.
5.3 Použiteľný typ čerpadla
Upravené vzorce a grafy sú použiteľné len pre odstredivé čerpadlá s konvenčnou hydraulickou konštrukciou, otvorenými alebo uzavretými obežnými kolesami a pracujúcimi blízko bodu optimálnej účinnosti (a nie na vzdialenom konci krivky čerpadla).Čerpadlá špeciálne navrhnuté pre viskózne alebo heterogénne kvapaliny nemôžu používať tieto vzorce a tabuľky.
5.4 Použiteľná bezpečnostná rezerva pre kavitáciu
Pri čerpaní kvapalín s vysokou viskozitou sa vyžaduje, aby NPSHA a NPSH3 mali dostatočnú kavitačnú bezpečnostnú rezervu, ktorá je vyššia, ako je uvedené v niektorých normách a špecifikáciách (ako je ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Iné
1) Vplyv viskozity na výkon odstredivého čerpadla je ťažké vypočítať pomocou presného vzorca alebo skontrolovať pomocou tabuľky a možno ho previesť iba krivkou získanou z testu.Preto by sa v praktických strojárskych aplikáciách pri výbere hnacieho zariadenia (s výkonom) malo zvážiť rezervovanie dostatočnej bezpečnostnej rezervy.
2) Pre kvapaliny s vysokou viskozitou pri izbovej teplote, ak sa čerpadlo (ako je vysokoteplotné kalové čerpadlo jednotky katalytického krakovania v rafinérii) spustí pri teplote nižšej ako je bežná prevádzková teplota, mechanická konštrukcia čerpadla (ako je pevnosť hriadeľa čerpadla) a výber pohonu a spojky by mali brať do úvahy vplyv krútiaceho momentu generovaného zvýšením viskozity.Zároveň je potrebné poznamenať, že:
① Aby sa zredukovali miesta úniku (možné nehody), musí sa podľa možnosti použiť jednostupňové konzolové čerpadlo;
② Plášť čerpadla musí byť vybavený izolačným plášťom alebo zariadením na sledovanie tepla, aby sa zabránilo stuhnutiu média počas krátkodobého odstavenia;
③ Ak je čas vypnutia dlhý, médium v plášti sa musí vyprázdniť a vyčistiť;
④ Aby sa čerpadlo ťažko rozoberalo v dôsledku tuhnutia viskózneho média pri normálnej teplote, upevňovacie prvky na telese čerpadla by sa mali pomaly uvoľňovať skôr, ako teplota média klesne na normálnu teplotu (dbajte na ochranu osôb, aby nedošlo k obareniu ), aby sa teleso čerpadla a kryt čerpadla dali pomaly oddeliť.
3) Čerpadlo s vyššou špecifickou rýchlosťou by sa malo zvoliť čo najviac na prepravu viskóznej kvapaliny, aby sa znížil vplyv viskóznej kvapaliny na jej výkon a zlepšila sa účinnosť viskózneho čerpadla.
6. Záver
Viskozita média má veľký vplyv na výkon odstredivého čerpadla.Vplyv viskozity na výkon odstredivého čerpadla je ťažké vypočítať pomocou presného vzorca alebo overiť pomocou tabuľky, preto by sa mali zvoliť vhodné metódy na korekciu výkonu čerpadla.
Len keď je známa skutočná viskozita čerpaného média, môže byť presne vybraná, aby sa predišlo mnohým problémom na mieste spôsobeným veľkým rozdielom medzi poskytnutou viskozitou a skutočnou viskozitou.
Čas odoslania: 27. decembra 2022