Ako želite optimizirati dizajn impelera centrifugalne pumpe. Stoga je potrebno razjasniti svrhu optimizacije: poboljšati performanse inhalacije? Poboljšati efikasnost pumpe? Podesite amplitudu porasta Q-H krive... a zatim je optimizirajte prema specifičnim potrebama. Glavna hidraulička komponenta koja utječe na performanse centrifugalnih pumpi je impeler, pored komponenti protoka kao što su spiralne / vodeće lopatice koje su usklađene s njim.
Mehanika fluida je poluteorijska i polu empirijska disciplina, i još uvijek postoje mnoga područja koja se ne mogu precizno dizajnirati, simulirati i predvidjeti, kao što je nemogućnost da se precizno simulira pravo stanje protoka fluida i njihov utjecaj na performanse pumpe pod različitim strukturama, temperaturama i medijima za pumpanje. Stoga, ovaj članak može samo ukratko objasniti kako optimizirati radno kolo centrifugalne pumpe kako bi se poboljšale njegove usisne i hidraulične performanse iz kvalitativne perspektive, u kombinaciji s iskustvom. Samo za referencu.
1. Poboljšajte performanse inhalacije
Postoje dvije vrste savijanja lopatica radnog kola: savijanje naprijed i savijanje unazad. Zbog svoje efikasnosti u maksimiziranju snage, davanju velike rotacijske sile fluidu i sprečavanju razdvajanja protoka, centrifugalne pumpe obično koriste impelere sa stražnjim zakrivljenim lopaticama.
Za tijelo pumpe, ponašanje kavitacije i usisne performanse pumpe su u velikoj mjeri pod utjecajem geometrijskog oblika i površine ulaza radnog kola. Mnogi geometrijski faktori na ulazu u impeler mogu uticati na kavitaciju, kao što su prečnik ulaza i glavčine, ulazni ugao lopatice i ugao upada protoka uzvodno, broj i debljina lopatice, površina grla lopatice, hrapavost površine, profil prednje ivice lopatice, itd. Osim toga, to je takođe povezano sa spoljnim prečnikom između lopatica lopatice lopatice i lopatice lopatice lopatice. volute (za spiralne pumpe).
1) Ulazni prečnik/ulazna površina radnog kola
Kako bi poboljšali usisne performanse centrifugalnih pumpi, dizajneri to uglavnom postižu povećanjem ulaznog promjera radnog kola. Danas se ova metoda projektovanja i dalje koristi u inženjerskom dizajnu centrifugalnih pumpi.
Kada je prečnik osovine isti, a zazor prečnika na otvornom prstenu impelera isti, bolje je usisavanje (što je veća ulazna površina rotora, veća je specifična brzina usisavanja), veća je površina zazora na otvornom prstenu impelera, što znači da je količina curenja veća i efikasnost pumpe je manja.
Međutim, za metodu poboljšanja usisnih performansi povećanjem ulaznog prečnika rotora, posebna pažnja se mora obratiti na:
Nije dozvoljeno uzrokovati da vrijednost specifične brzine usisavanja značajno premašuje vrijednosti navedene u relevantnim standardima i specifikacijama, inače će to rezultirati uskim stabilnim radnim opsegom pumpe.
2) Oblik prednje ivice oštrice
Zadovoljavanje mehaničkih i proizvodnih ograničenja debljine lopatice prednje ivice, usvajanje paraboličnog profila može poboljšati usisne performanse radnog kola. Učinak usisavanja eliptične konture je drugi, a ovaj oblik je zadani izbor konture za prednju ivicu, jer lako može zadovoljiti mehanička i proizvodna ograničenja debljine prednje ivice oštrice.
3) Radijus zakrivljenosti ulaznog dijela poklopca radnog kola
Zbog centrifugalne sile koja djeluje na protok tekućine na ulazu u impeler u točki okretanja, pritisak je nizak, a brzina protoka je velika u blizini prednje pokrivne ploče, što rezultira neravnomjernom raspodjelom brzine na ulazu u impeler. Odgovarajuće povećanje radijusa zakrivljenosti ulaznog dijela pokrivne ploče je korisno za smanjenje apsolutne brzine na prednjoj pokrivnoj ploči (nešto ispred ulaza lopatice) i poboljšanje ujednačenosti distribucije brzine, smanjenje pada tlaka na ulaznom dijelu pumpe, čime se smanjuje NPSHR i poboljšava učinak pumpe protiv kavitacije.
4) Položaj ulaznog ruba noža i oblik ulaznog dijela
Ulazna ivica lopatice se proteže bočno prema usisnom otvoru, koristeći ulaznu ivicu lopatice zakrivljene unazad (ulazni rub nije na istoj osi, a vanjski rub je pomaknut za određeni kut unatrag), što omogućava protok tekućine na strani glavčine da unaprijed primi djelovanje lopatice i poveća pritisak.
Ulazna ivica oštrice se proteže naprijed i naginje, uzrokujući različite obodne brzine u svakoj tački. Generalno, aksijalna brzina je raspoređena približno jednoliko duž ulazne ivice, što rezultira različitim relativnim uglovima protoka u svakoj tački na ulaznoj ivici. Da bi se zadovoljila ova situacija sa protokom i smanjili gubici pri udaru, ulaz lopatice bi trebao biti napravljen u prostorno uvijenom obliku, zbog čega se mnogi dijelovi lopatice male brzine -uvoda također prave u uvrnute lopatice.
5) Ulazni ugao noža
Uvjeti dizajna usvajaju nešto veći pozitivni napadni kut kako bi se povećao ulazni ugao lopatica, smanjio savijanje na ulazu lopatica, smanjio pomak lopatica, povećao ulaznu površinu lopatica, i time poboljšao učinak usisavanja. U isto vrijeme, to će također poboljšati radno okruženje pod velikim prometom kako bi se smanjili gubici u saobraćaju. Međutim, napadni ugao ne bi trebao biti prevelik, inače će utjecati na efikasnost.
6) Debljina i glatkoća ulaza oštrice
Smanjite debljinu ulaza oštrice na odgovarajući način i zaokružite ga kako biste ga približili modernom obliku. Smanjenje debljine lopatice ne samo da proširuje područje usisnog kanala impelera, smanjuje brzinu protoka i povećava pritisak (oblik ulaza lopatice je vrlo osjetljiv na pad tlaka), već i poboljšava glatkoću površine impelera i ulaza lopatice, smanjujući gubitke otpora. Sve ove mjere su korisne za poboljšanje usisnih performansi pumpe.
7) Balans rupa
Balansni otvor na impeleru ima određeni destruktivni učinak na glavni tok koji ulazi u impeler zbog curenja (područje balansnog otvora ne smije biti manje od 5 puta veće površine zaptivnog razmaka kako bi se smanjio protok curenja i na taj način smanjio utjecaj na glavni tok). Istraživanja su pokazala da kada se otvori balansni otvor na impeleru, intenzitet vrtloga iza radnog kola će se smanjiti, a neki vrtlozi mogu čak i nestati, poboljšavajući usisne performanse pumpe.
8) Prečnik izlaznog kola
Malo smanjenje promjera radnog kola samo će neznatno povećati NPSHR. Ali kada se promjer smanji za 5% do 10%, NPSHR će se značajno povećati, jer će smanjenje dužine lopatice povećati specifična opterećenja lopatice, čime će utjecati na raspodjelu brzine na ulazu u impeler.
napomene:
1) Pokušajte izbjeći korištenje metode povećanja ulazne površine impelera kako biste poboljšali usisne performanse i izbjegavajte ozbiljno prekoračenje specifične brzine usisavanja, inače je lako uzrokovati ulazni refluks i proširiti nestabilno radno područje pumpe.
2) Treba izbegavati pojavu kavitacije sindroma kanala lopatice. Ova vrsta oštećenja od kavitacije uzrokovana je malim razmakom između vodećih lopatica (za pumpe sa lopaticama) ili spirala (za spiralne pumpe) i vanjskog promjera lopatica radnog kola. Kada tečnost teče kroz mali kanal, povećanje brzine tečnosti izaziva smanjenje pritiska tečnosti, lokalno isparavanje i stvaranje mjehurića, koji onda pucaju pri višim pritiscima, što dovodi do kavitacije.
2. Poboljšajte hidraulične performanse
Mnogo je faktora koji utiču na hidraulične performanse pumpi, a glavni faktori koji utiču na hidrauličku efikasnost impelera su različiti gubici. Konkretno, tu su:
1) Broj listova
Za centrifugalne pumpe povećanje broja lopatica općenito može poboljšati protok tekućine i na odgovarajući način povećati visinu pumpe. Međutim, povećanje broja lopatica će smanjiti područje protoka kanala, što će dovesti do povećanja brzine protoka i gubitka lopatica zbog trenja.
Stoga, prekomjerno povećanje broja lopatica ne samo da smanjuje efikasnost i pogoršava performanse kavitacije radnog kola, već može uzrokovati i neravninu na krivulji performansi pumpe. Pored toga, povećanje broja lopatica će izravnati uzlazni trend krivulje karakteristike glave (od nominalne tačke) do kritične mrtve tačke; Naprotiv, kako se broj lopatica smanjuje, kriva karakteristike glave postaje strmija. Obično se bira 5-7 lopatica za impelere centrifugalne pumpe sa velikim brojem lopatica.
2) Dugi i kratki listovi
Istraživanja su pokazala da će bilo koja kombinacija kratkih i dugih lopatica u impeleru pumpe biti korisna za poboljšanje efikasnosti pumpe, jer može efikasno spriječiti bilo kakav razvoj bujnog toka uzrokovan neravnomjernom raspodjelom brzine u blizini ulaza radnog kola.
3) Uvrnute oštrice
Eksperimenti su pokazali da pumpe sa uvrnutim lopaticama imaju veću efikasnost u blizini projektovane radne tačke i u oblastima visokog protoka u poređenju sa pumpama sa zakrivljenim lopaticama. Istovremeno, pumpe sa uvrnutim lopaticama imaju veći napon na kritičnoj tački od onih sa zakrivljenim lopaticama (što može promeniti trend rasta karakteristične krive glave u kritičnoj tački, posebno za centrifugalne pumpe niske specifične brzine, koje mogu efikasno da poboljšaju/eliminišu izbočine).
4) Prečnik izlaznog kola
Standard API 610 ne dozvoljava pumpama da dostignu maksimalni prečnik impelera i zahteva rezanje radnog kola da bi se zadovoljile potrebne performanse pumpe. Ako je izbor pumpe prevelik, rezanje radnog kola je relativno ekonomičan i efikasan metod za smanjenje pritiska i protoka. Iako je rezanje impelera efikasnije od upotrebe prigušnog ventila kako bi se ispunili potrebni uslovi rada, njegova efikasnost je obično niža od one kod rotora pune-veličine jer se lopatice radnog kola skraćuju i razmak između lopatica radnog kola i kućišta pumpe se povećava.
Za impelere radijalnog protoka, njihov prečnik ne bi trebalo da se smanji na više od 70% maksimalnog projektovanog prečnika. Smanjenje promjera radnog kola pumpe će također promijeniti širinu izlaznog kanala, izlazni ugao lopatice i dužinu lopatice. Što se više promjer rotora smanjuje od maksimalnog promjera, to će se efikasnost pumpe više smanjiti sa rezanjem radnog kola, a tačka najveće efikasnosti će se pomjeriti prema nižim brzinama protoka.
3. Uticaj drugih parametara na performanse pumpe
1) Širina lopatice radnog kola
Kako se širina lopatice povećava, pritisak tekućine se smanjuje, tako da će se glava smanjivati s povećanjem širine lopatice radnog kola; Utjecaj širine lopatice na efikasnost tačke optimalne efikasnosti obično nije značajan (kako se širina lopatice povećava, efikasnost tačke optimalne efikasnosti može se neznatno povećati), ali zona visoke-efikasnosti će se pomjeriti prema nižim brzinama protoka kako se širina lopatice smanjuje. Uticaj efikasnosti je značajniji kod većih zapreminskih protoka, drugim rečima, kako se širina lopatice povećava, kriva efikasnosti se brzo smanjuje desno od tačke optimalne efikasnosti.
2) Ugao lopatice izlaznog kola
Što je veći ugao izlazne oštrice, to je veća glava pri datoj brzini, ali po cenu niže efikasnosti i performansi habanja. Niži izlazni ugao noža povećava efikasnost i dužinu noža, ali po cenu smanjenja glave. Stoga, ugao izvozne oštrice obično treba optimizirati kako bi se postigla ravnoteža ovih faktora. Glava se povećava sa povećanjem ugla izlazne lopatice, što se može objasniti povećanjem izlaznog poprečnog presjeka-u odnosu na povećani ugao izlazne lopatice, što rezultira smanjenjem pada pritiska tečnosti u kanalu protoka između lopatica.
Studija sugerira da se maksimalna vrijednost efikasnosti smanjuje s povećanjem ugla izlazne lopatice. Kada je ugao izlazne lopatice mali, efikasnost pumpe na desnoj strani najveće tačke efikasnosti će se brzo smanjiti.
3) Lopatica razdjelnika izlaznog kola
Dodavanje lopatica razdjelnika na izlaznoj strani radnog kola povećat će glavu pumpe i hidrauličku efikasnost, a povećanje glave i efikasnosti će biti veće kako se dužina lopatica razdjelnika povećava. Dužina lopatica razdjelnika obično ne prelazi 0,5 puta originalnu dužinu lopatice, ovisno o veličini radnog kola, obliku lopatica i broju lopatica.
4) Obrezivanje izlazne ivice lopatice radnog kola
Brušenje stražnje strane izlaznih lopatica impelera proširuje područje kanala protoka na izlazu impelera, čime se povećava brzina protoka rotora. Kako se područje izlaznog kanala širi, glava će se također povećati, a optimalna tačka efikasnosti pumpe će se pomjeriti prema strani visokog protoka.