introduzione
In molti settori, le pompe centrifughe vengono spesso utilizzate per trasportare fluidi viscosi.Per questo motivo spesso incontriamo i seguenti problemi: quanto è la viscosità massima che può sopportare la pompa centrifuga;Qual è la viscosità minima che deve essere corretta per le prestazioni della pompa centrifuga.Ciò comporta la dimensione della pompa (portata di pompaggio), la velocità specifica (minore è la velocità specifica, maggiore è la perdita per attrito del disco), l'applicazione (requisiti di pressione del sistema), l'economia, la manutenibilità, ecc.
Questo articolo introdurrà in dettaglio l'influenza della viscosità sulle prestazioni della pompa centrifuga, la determinazione del coefficiente di correzione della viscosità e le questioni che richiedono attenzione nell'applicazione pratica dell'ingegneria in combinazione con gli standard pertinenti e l'esperienza pratica ingegneristica, solo come riferimento.
1. Massima viscosità che la pompa centrifuga può gestire
In alcune referenze straniere, il limite massimo di viscosità che la pompa centrifuga può sopportare è fissato a 3000~3300cSt (centisea, equivalente a mm ²/ s).Su questo tema, CE Petersen aveva un precedente documento tecnico (pubblicato alla riunione della Pacific Energy Association nel settembre 1982) e avanzò un'argomentazione secondo cui la viscosità massima che la pompa centrifuga può gestire può essere calcolata dalla dimensione dell'uscita della pompa ugello, come mostrato nella Formula (1):
Vmax=300(D-1)
Dove, Vm è la viscosità cinematica massima consentita SSU (Saybolt universal viscosity) della pompa;D è il diametro dell'ugello di uscita della pompa (pollici).
Nella pratica ingegneristica pratica, questa formula può essere utilizzata come regola empirica di riferimento.La teoria e il design della pompa moderna di Guan Xingfan sostiene che: in generale, la pompa a palette è adatta per il trasporto con viscosità inferiore a 150cSt, ma per pompe centrifughe con NPSHR molto inferiore a NSHA, può essere utilizzata per viscosità di 500 ~ 600cSt;Quando la viscosità è superiore a 650cSt, le prestazioni della pompa centrifuga diminuiranno notevolmente e non è adatta all'uso.Tuttavia, poiché la pompa centrifuga è continua e pulsatile rispetto alla pompa volumetrica, e non necessita di valvola di sicurezza e la regolazione del flusso è semplice, è comune utilizzare pompe centrifughe anche nella produzione chimica dove la viscosità raggiunge i 1000cSt.La viscosità dell'applicazione economica della pompa centrifuga è solitamente limitata a circa 500 ct, che dipende in gran parte dalle dimensioni e dall'applicazione della pompa.
2. L'influenza della viscosità sulle prestazioni della pompa centrifuga
La perdita di pressione, l'attrito della girante e la perdita di perdite interne nella girante e nel passaggio del flusso della girante/volute della pompa centrifuga dipendono in gran parte dalla viscosità del liquido pompato.Pertanto, quando si pompano liquidi ad alta viscosità, le prestazioni determinate con l'acqua perderanno la loro efficacia. La viscosità del fluido ha un grande impatto sulle prestazioni della pompa centrifuga.Rispetto all'acqua, maggiore è la viscosità del liquido, maggiore è la portata e la perdita di carico di una data pompa a una data velocità.Pertanto, il punto di efficienza ottimale della pompa si sposterà verso una portata inferiore, la portata e la prevalenza diminuiranno, il consumo di energia aumenterà e l'efficienza diminuirà.La stragrande maggioranza della letteratura e degli standard nazionali ed esteri, nonché l'esperienza della pratica ingegneristica, mostrano che la viscosità ha scarso effetto sulla prevalenza nel punto di arresto della pompa.
3. Determinazione del coefficiente di correzione della viscosità
Quando la viscosità supera i 20cSt, l'effetto della viscosità sulle prestazioni della pompa è evidente.Pertanto, nelle applicazioni ingegneristiche pratiche, quando la viscosità raggiunge i 20cSt, le prestazioni della pompa centrifuga devono essere corrette.Tuttavia, quando la viscosità è compresa tra 5 e 20 cSt, è necessario controllarne le prestazioni e la potenza di adattamento del motore.
Quando si pompano fluidi viscosi, è necessario modificare la curva caratteristica durante il pompaggio dell'acqua.
Allo stato attuale, le formule, i grafici e i passaggi di correzione adottati dalle norme nazionali ed estere (come GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3], ecc.) per i liquidi viscosi sono fondamentalmente dagli standard dell'American Hydraulic Istituto.Quando è noto che le prestazioni del mezzo di trasporto della pompa sono l'acqua, lo standard ANSI/HI9.6.7-2015 [4] dell'American Hydraulic Institute fornisce passaggi di correzione dettagliati e formule di calcolo pertinenti.
4. Esperienza applicativa ingegneristica
Dallo sviluppo delle pompe centrifughe, i predecessori dell'industria delle pompe hanno riassunto una varietà di metodi per modificare le prestazioni delle pompe centrifughe dall'acqua ai fluidi viscosi, ciascuno con vantaggi e svantaggi:
4.1 Modello AJStepanoff
4.2 Metodo Paciga
4.3 Istituto idraulico americano
4.4 Germania Metodo KSB
5.Precauzioni
5.1 Supporti applicabili
La tabella di conversione e la formula di calcolo sono applicabili solo a liquidi viscosi omogenei, comunemente chiamati liquidi newtoniani (come l'olio lubrificante), ma non a liquidi non newtoniani (come liquidi con fibre, creme, polpa, liquidi con miscele di acqua di carbone, ecc. .)
5.2 Flusso applicabile
La lettura non è pratica.
Allo stato attuale, le formule di correzione e i grafici in patria e all'estero sono il riepilogo dei dati empirici, che saranno limitati dalle condizioni del test.Pertanto, nelle applicazioni ingegneristiche pratiche, è necessario prestare particolare attenzione a: utilizzare formule o grafici di correzione diversi per intervalli di flusso diversi.
5.3 Tipo di pompa applicabile
Le formule e i grafici modificati sono applicabili solo alle pompe centrifughe con progettazione idraulica convenzionale, giranti aperte o chiuse e funzionanti vicino al punto di efficienza ottimale (piuttosto che all'estremità della curva della pompa).Le pompe appositamente progettate per liquidi viscosi o eterogenei non possono utilizzare queste formule e grafici.
5.4 Margine di sicurezza contro la cavitazione applicabile
Quando si pompano liquidi ad alta viscosità, NPSHA e NPSH3 devono avere un sufficiente margine di sicurezza contro la cavitazione, superiore a quello specificato in alcuni standard e specifiche (come ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Altri
1) L'influenza della viscosità sulle prestazioni della pompa centrifuga è difficile da calcolare con una formula accurata o verificata con un grafico e può essere convertita solo dalla curva ottenuta dal test.Pertanto, nelle applicazioni ingegneristiche pratiche, quando si seleziona l'attrezzatura di guida (con potenza), si dovrebbe considerare di riservare un margine di sicurezza sufficiente.
2) Per liquidi ad alta viscosità a temperatura ambiente, se la pompa (come la pompa per liquami ad alta temperatura dell'unità di cracking catalitico nella raffineria) viene avviata a una temperatura inferiore alla normale temperatura di esercizio, il design meccanico della pompa (come la forza dell'albero della pompa) e la selezione della trasmissione e dell'accoppiamento dovrebbero tenere conto dell'influenza della coppia generata dall'aumento della viscosità.Allo stesso tempo, si deve notare che:
① Al fine di ridurre i punti di perdita (possibili incidenti), si deve utilizzare il più possibile una pompa a sbalzo monostadio;
② L'involucro della pompa deve essere dotato di rivestimento isolante o dispositivo di tracciamento del calore per impedire la solidificazione media durante l'arresto a breve termine;
③ Se il tempo di spegnimento è lungo, il mezzo nel guscio deve essere svuotato e spurgato;
④ Per evitare che la pompa sia difficile da smontare a causa della solidificazione del fluido viscoso a temperatura normale, gli elementi di fissaggio sull'alloggiamento della pompa devono essere allentati lentamente prima che la temperatura del fluido scenda alla temperatura normale (prestare attenzione alla protezione del personale per evitare scottature ), in modo che il corpo della pompa e il coperchio della pompa possano essere separati lentamente.
3) La pompa con velocità specifica più elevata deve essere selezionata il più possibile per trasportare liquidi viscosi, in modo da ridurre l'impatto del liquido viscoso sulle sue prestazioni e migliorare l'efficienza della pompa viscosa.
6. Conclusione
La viscosità del mezzo ha una grande influenza sulle prestazioni della pompa centrifuga.L'influenza della viscosità sulle prestazioni della pompa centrifuga è difficile da calcolare con una formula accurata o verificata da un grafico, quindi è necessario selezionare metodi appropriati per correggere le prestazioni della pompa.
Solo quando si conosce la viscosità effettiva del fluido pompato, è possibile selezionarla accuratamente per evitare molti problemi in loco causati dalla grande differenza tra la viscosità fornita e la viscosità effettiva.
Tempo di pubblicazione: 27 dicembre 2022