Úvod
V mnoha průmyslových odvětvích se k dopravě viskózní kapaliny často používají odstředivá čerpadla.Z tohoto důvodu se často setkáváme s následujícími problémy: jak velká je maximální viskozita, kterou odstředivé čerpadlo zvládne;Jaká je minimální viskozita, kterou je třeba korigovat pro výkon odstředivého čerpadla.Jedná se o velikost čerpadla (čerpací průtok), měrnou rychlost (čím nižší měrná rychlost, tím větší třecí ztráta disku), použití (požadavky na tlak v systému), hospodárnost, udržovatelnost atd.
Tento článek podrobně představí vliv viskozity na výkon odstředivého čerpadla, stanovení korekčního koeficientu viskozity a záležitosti vyžadující pozornost v praktickém strojírenství v kombinaci s příslušnými normami a zkušenostmi z technické praxe, pouze pro referenci.
1. Maximální viskozita, kterou odstředivé čerpadlo zvládne
V některých zahraničních dokumentech je maximální limit viskozity, který může odstředivé čerpadlo zvládnout, nastaven na 3000~3300 cSt (centisea, ekvivalent mm²/s).K této otázce měl CE Petersen dřívější technický dokument (zveřejněný na zasedání Pacific Energy Association v září 1982) a předložil argument, že maximální viskozitu, kterou odstředivé čerpadlo zvládne, lze vypočítat podle velikosti výstupu čerpadla. tryska, jak je znázorněno ve vzorci (1):
Vmax=300(D-1)
Kde Vm je maximální přípustná kinematická viskozita SSU (univerzální viskozita Saybolt) čerpadla;D je průměr výstupní trysky čerpadla (palce).
V praktické inženýrské praxi lze tento vzorec použít jako orientační pravidlo.Guan Xingfan's Modern Pump Theory and Design tvrdí, že: obecně je lopatkové čerpadlo vhodné pro dopravu s viskozitou nižší než 150 cSt, ale pro odstředivá čerpadla s NPSHR mnohem nižším než NSHA může být použito pro viskozitu 500~600 cSt;Když je viskozita vyšší než 650 cSt, výkon odstředivého čerpadla výrazně klesne a není vhodné k použití.Protože je však odstředivé čerpadlo ve srovnání s objemovým čerpadlem kontinuální a pulzní a nepotřebuje pojistný ventil a regulace průtoku je jednoduchá, je také běžné používat odstředivá čerpadla v chemické výrobě, kde viskozita dosahuje 1000 cSt.Ekonomická aplikační viskozita odstředivého čerpadla je obvykle omezena na přibližně 500 ct, což do značné míry závisí na velikosti a použití čerpadla.
2. Vliv viskozity na výkon odstředivého čerpadla
Ztráta tlaku, tření oběžného kola a ztráta vnitřní netěsností v oběžném kole a průtokovém kanálu vodicí lopatky/směru odstředivého čerpadla do značné míry závisí na viskozitě čerpané kapaliny.Proto při čerpání kapaliny s vysokou viskozitou ztratí výkon stanovený s vodou účinnost. Viskozita média má velký vliv na výkon odstředivého čerpadla.V porovnání s vodou platí, že čím vyšší je viskozita kapaliny, tím větší je průtok a tlaková ztráta daného čerpadla při dané rychlosti.Proto se bod optimální účinnosti čerpadla posune směrem k nižšímu průtoku, průtok a dopravní výška se sníží, spotřeba energie se zvýší a účinnost se sníží.Převážná většina tuzemské i zahraniční literatury a norem i zkušenosti z technické praxe ukazují, že viskozita má malý vliv na dopravní výšku v bodě uzavření čerpadla.
3. Stanovení korekčního koeficientu viskozity
Když viskozita překročí 20 cSt, vliv viskozity na výkon čerpadla je zřejmý.Proto v praktických technických aplikacích, když viskozita dosáhne 20 cSt, je třeba upravit výkon odstředivého čerpadla.Pokud je však viskozita v rozsahu 5~20 cSt, je nutné zkontrolovat jeho výkon a odpovídající výkon motoru.
Při čerpání viskózního média je nutné upravit charakteristiku při čerpání vody.
V současné době jsou vzorce, grafy a korekční kroky převzaté domácími i zahraničními normami (např. GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3] atd.) pro viskózní kapaliny v zásadě z norem American Hydraulic Ústav.Pokud je známo, že výkonnost čerpacího média je voda, poskytuje norma American Hydraulic Institute ANSI/HI9.6.7-2015 [4] podrobné kroky korekce a příslušné výpočtové vzorce.
4. Zkušenosti s inženýrskou aplikací
Od vývoje odstředivých čerpadel shrnuli předchůdci odvětví čerpadel řadu metod pro úpravu výkonu odstředivých čerpadel z vody na viskózní média, přičemž každá má výhody a nevýhody:
4.1 Model AJStepanoff
4.2 Metoda Paciga
4.3 Americký hydraulický institut
4.4 Německo metoda KSB
5. Bezpečnostní opatření
5.1Použitá média
Převodní graf a výpočetní vzorec jsou použitelné pouze pro homogenní viskózní kapalinu, která se běžně nazývá newtonovská kapalina (jako je mazací olej), ale ne pro nenewtonskou kapalinu (jako je kapalina s vlákny, smetana, buničina, kapalina ze směsi uhlí a vody atd. .)
5.2 Použitelný průtok
Čtení není praktické.
V současnosti jsou korekční vzorce a grafy doma i v zahraničí souhrnem empirických dat, která budou omezena testovacími podmínkami.V praktických technických aplikacích by proto měla být věnována zvláštní pozornost: pro různé rozsahy průtoku by měly být použity různé korekční vzorce nebo grafy.
5.3 Použitelný typ čerpadla
Upravené vzorce a grafy jsou použitelné pouze pro odstředivá čerpadla s konvenční hydraulickou konstrukcí, otevřenými nebo uzavřenými oběžnými koly a pracujícími blízko bodu optimální účinnosti (spíše než na druhém konci křivky čerpadla).Čerpadla speciálně navržená pro viskózní nebo heterogenní kapaliny nemohou používat tyto vzorce a tabulky.
5.4 Použitelná kavitační bezpečnostní rezerva
Při čerpání kapaliny s vysokou viskozitou se vyžaduje, aby NPSHA a NPSH3 měly dostatečnou bezpečnostní rezervu pro kavitaci, která je vyšší, než je uvedeno v některých normách a specifikacích (jako je ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Ostatní
1) Vliv viskozity na výkon odstředivého čerpadla je obtížné vypočítat přesným vzorcem nebo zkontrolovat pomocí tabulky a lze jej převést pouze křivkou získanou z testu.V praktických strojírenských aplikacích by se proto při výběru hnacího zařízení (s napájením) mělo zvážit rezervování dostatečné bezpečnostní rezervy.
2) Pro kapaliny s vysokou viskozitou při pokojové teplotě, pokud je čerpadlo (jako je vysokoteplotní kalové čerpadlo jednotky katalytického krakování v rafinérii) spuštěno při teplotě nižší, než je normální provozní teplota, mechanická konstrukce čerpadla (jako je pevnost hřídele čerpadla) a výběr pohonu a spojky by měl brát v úvahu vliv točivého momentu generovaného zvýšením viskozity.Zároveň je třeba poznamenat, že:
① Aby se omezily únikové body (možné nehody), mělo by se co nejvíce používat jednostupňové konzolové čerpadlo;
② Plášť čerpadla musí být vybaven izolačním pláštěm nebo zařízením pro doprovodné otápění, aby se zabránilo ztuhnutí média během krátkodobé odstávky;
③ Pokud je doba vypnutí dlouhá, médium v plášti se vyprázdní a vyčistí;
④ Aby se zabránilo obtížné demontáži čerpadla v důsledku tuhnutí viskózního média při normální teplotě, měly by být upevňovací prvky na skříni čerpadla pomalu povolovány dříve, než teplota média klesne na normální teplotu (pozor na ochranu osob, aby nedošlo k opaření ), aby bylo možné pomalu oddělit těleso čerpadla a kryt čerpadla.
3) Pro dopravu viskózní kapaliny je třeba co nejvíce zvolit čerpadlo s vyšší měrnou rychlostí, aby se snížil vliv viskózní kapaliny na její výkon a zlepšila se účinnost viskózního čerpadla.
6. Závěr
Viskozita média má velký vliv na výkon odstředivého čerpadla.Vliv viskozity na výkon odstředivého čerpadla je obtížné vypočítat přesným vzorcem nebo ověřit pomocí tabulky, proto je třeba zvolit vhodné metody pro korekci výkonu čerpadla.
Pouze když je známa skutečná viskozita čerpaného média, může být přesně zvolena, aby se předešlo mnoha problémům na místě způsobeným velkým rozdílem mezi dodávanou viskozitou a skutečnou viskozitou.
Čas odeslání: 27. prosince 2022