Kaj so hidravlične izgube, volumetrične izgube in mehanske izgube centrifugalne črpalke?

V procesu pretvorbe energije acentrifugalna črpalka, vse vhodne moči ni mogoče učinkovito pretvoriti v tlačno energijo in kinetično energijo tekočine. Pri dejanskem delovanju vedno obstaja neizogibna izguba energije. Glede na fizični mehanizem izgube energije je izguba centrifugalne črpalke običajno razdeljena v tri kategorije: hidravlične izgube, volumetrične izgube in mehanske izgube. Te tri vrste izgub skupaj določajo celotno učinkovitost črpalke.

I. Hidravlična izguba

Opredelitev: Hidravlična izguba, znana tudi kot izguba pretoka, se nanaša na izgubo energije, ki nastane, ko tekočina teče skozi komponente pretoka znotraj črpalke. Z vidika rezultatov se kaže kot razlika med teoretično višino in dejansko višino črpalke. To je glavni dejavnik, ki vpliva na učinkovitost črpalke.

Vzroki: Hidravlične izgube so v glavnem sestavljene iz naslednjih treh vidikov:

1. Izguba zaradi udarca: Ko tekočina vstopi ali izteče iz propelerja, če njena smer toka ni v skladu z načrtovano smerjo lopatic ali pretočnih prehodov, bo prišlo do udarca in nenadne spremembe smeri, kar bo povzročilo izgubo udarca. Ta situacija je še posebej izrazita, ko črpalka deluje stran od točke najboljše učinkovitosti (BEP).
2. Izguba zaradi trenja: sama tekočina ima viskoznost. Ko teče skozi hrapave notranje stene sesalne komore, pretočne kanale rotorja, spiralo in druge komponente, bo ustvarjen torni upor, ta del energije pa se bo pretvoril v toplotno energijo in izgubil. Daljši in bolj hrapav je prehod toka, večja je izguba zaradi trenja.
3. Izguba vrtinčenja: zaradi omejenega števila lopatic rotorja je nemogoče popolno voditi celotno tekočino. Del tekočine bo ustvaril krožni tok (relativni vrtinec) znotraj propelerja, kar bo povzročilo porabo energije. Hkrati bo sprememba oblike prehoda toka povzročila tudi lokalne vrtince in povzročila izgube.

Velikost hidravlične izgube neposredno vpliva na višino črpalke, stopnjo njenega vpliva pa lahko izmerimo s hidravlično učinkovitostjo (ηh).

II. Volumetrična izguba

Opredelitev: Volumetrična izguba, znana tudi kot izguba zaradi puščanja, je izguba energije, ki jo povzroči puščanje toka. Natančneje, del visokotlačne tekočine, ki je pod pritiskom rotorja, ni učinkovito doveden do izhoda črpalke, ampak pušča nazaj v območje nizkega tlaka (kot je vstop rotorja) skozi različne odprtine znotraj črpalke.

Vzroki:

1. Puščanje zračnosti tesnilnega obroča: To je glavni del volumetrične izgube. Da preprečite trenje med vrtljivim rotorjem z visoko hitrostjo in stacionarnim ohišjem črpalke, je treba med njima pustiti razdaljo (tj. razdaljo obrabnega obroča). Visokotlačna tekočina na izhodu črpalke bo skozi to režo uhajala nazaj v vstop.
2. Puščanje balansirne naprave: v večstopenjskih črpalkah ali nekaterih enostopenjskih črpalkah, zasnovanih za uravnoteženje aksialne sile, bodo strukture, kot so izravnalne luknje, izravnalne plošče ali uravnotežene cevi, prav tako povzročile povratni tok dela visokotlačne tekočine, kar bo povzročilo izgube.
3. Puščanje tesnila gredi: iz tesnila gredi lahko izteče tudi majhna količina tekočine, ki je, čeprav predstavlja majhen delež, prav tako vključena v volumetrično izgubo.

Volumetrična izguba povzroči, da je dejanski izhodni pretok črpalke manjši od njenega teoretičnega pretoka. Njegova velikost se meri z volumetrično učinkovitostjo (ηv). Ko se črpalka obrablja, se bo zračnost tesnilnega obroča postopoma povečevala, temu primerno pa se bo povečala tudi volumetrična izguba.

III. Mehanska izguba

Opredelitev: mehanska izguba se nanaša na energijo, ki jo porabi gred črpalke za premagovanje različnih mehanskih trenj med vrtenjem. Ta del energije se končno razprši v obliki toplotne energije.

Vzroki:

1. Izguba diska zaradi trenja: med zunanjima pokrivnima ploščama (sprednji in zadnji pokrivni plošči) rotirajočega propelerja z visoko hitrostjo in tekočino v votlini črpalke pride do močnega trenja, ki je glavni del mehanske izgube.
2. Izguba zaradi trenja ležajev: Kotalni ležaji ali drsni ležaji, ki se uporabljajo za podporo gredi črpalke, bodo med delovanjem ustvarjali torno silo.
3. Izguba zaradi trenja tesnila gredi: Ne glede na to, ali gre za tesnilno tesnilo ali mehansko tesnilo, bo tesnilna naprava drgnila ob gred črpalke ali tulec gredi in porabila del moči.

Mehanska izguba pomeni, da se del moči gredi, ki se prenaša iz motorja, porabi, preden doseže rotor, da opravi delo s tekočino. Njegova velikost se meri z mehansko učinkovitostjo (ηm).

Zaključek

Razumevanje hidravličnih izgub, volumetričnih izgub in mehanskih izgub pri centrifugalnih črpalkah ni samo temelj za poklicno učenje strojev s tekočinami, ampak tudi pomembno tehnično sredstvo za doseganje ciljev "dvojnega ogljika" ter spodbujanje varčevanja z energijo in zmanjšanja porabe na industrijskem področju. Z znanstvenim načrtovanjem, prefinjenim delovanjem in vzdrževanjem ter inteligentnim krmiljenjem smo v celoti sposobni zmanjšati te "nevidne izgube" in sprostiti največji potencial črpalnega sistema. V prihodnosti,Teffikobo še naprej poglabljal svoje raziskave na področju visoko učinkovitih tekočih rešitev, pomagal pri zeleni nadgradnji industrije in skupaj z vami izkoristil vsako pretočno energijo.