Kui soovite optimeerida tsentrifugaalpumba tiivikute konstruktsiooni. Seetõttu on vaja selgitada optimeerimise eesmärki: parandada sissehingamise jõudlust? Kas suurendada pumba efektiivsust? Reguleerige Q-H kõvera tõusu amplituudi... ja seejärel optimeerige seda vastavalt konkreetsetele vajadustele. Peamine hüdraulikakomponent, mis mõjutab tsentrifugaalpumpade jõudlust, on tiivik, lisaks sellele sobivad voolukomponendid, nagu keerised/juhtlabad.
Vedelikumehaanika on pooleldi teoreetiline ja poolempiiriline distsipliin ning endiselt on palju valdkondi, mida ei saa täpselt kavandada, simuleerida ega ennustada, näiteks suutmatus täpselt simuleerida vedelike tegelikku vooluolekut ja nende mõju pumba jõudlusele erinevates struktuurides, temperatuurides ja pumbatavas keskkonnas. Seetõttu saab selles artiklis vaid lühidalt selgitada, kuidas optimeerida tsentrifugaalpumba tiivikut, et parandada selle imemis- ja hüdraulilist jõudlust kvalitatiivsest vaatenurgast koos kogemustega. Ainult viitamiseks.
1. Parandage sissehingamise jõudlust
Tööratta labade painutamist on kahte tüüpi: ettepoole painutamine ja tahapoole painutamine. Tänu oma tõhususele võimsuse maksimeerimisel, vedelikule suure pöörlemisjõu andmisel ja voolu eraldamise vältimisel kasutavad tsentrifugaalpumbad tavaliselt tagumist kumera labaga tiivikuid.
Pumba korpuse puhul mõjutavad pumba kavitatsioonikäitumist ja imemisvõimet suuresti tiiviku sisselaskeava geomeetriline kuju ja pindala. Kavitatsiooni võivad mõjutada paljud tiiviku sisselaskeava geomeetrilised tegurid, nagu sisselaskeava ja rummu läbimõõt, laba sisselaske nurk ja ülesvoolu langemise nurk, labade arv ja paksus, laba kõri pindala, pinna karedus, tiiviku esiserva profiil jne. Lisaks on see seotud ka tiiviku labade välisläbimõõduga (või tiiviku tiivikute ja pumba vahede juhiku suurus) spiraalpumbad).
1) Tööratta sisselaskeava läbimõõt/sisselaskeala
Tsentrifugaalpumpade imemisvõime parandamiseks saavutavad disainerid selle üldiselt tiiviku sisselaskeava läbimõõdu suurendamisega. Tänapäeval kasutatakse seda projekteerimismeetodit endiselt tsentrifugaalpumpade projekteerimisel.
Kui võlli läbimõõt on sama ja tiiviku suudmerõnga läbimõõdu kliirens on sama, seda parem on imemisjõudlus (mida suurem on tiiviku sisselaskeala, seda suurem on imemiskiiruse väärtus), seda suurem on tiiviku suudmerõnga vaba ruumi, mis tähendab, et lekkekogus on suurem ja pumba efektiivsus madalam.
Imemisvõime parandamiseks tiiviku sisselaskeava läbimõõdu suurendamise abil tuleb aga erilist tähelepanu pöörata:
Imemise erikiiruse väärtus ei tohi oluliselt ületada asjakohastes standardites ja spetsifikatsioonides määratud väärtusi, vastasel juhul tekib pumba kitsas stabiilne töövahemik.
2) Tera esiserva kuju
Rahuldades esiserva laba paksuse mehaanilistele ja tootmispiirangutele, võib paraboolse profiili kasutuselevõtt parandada tiiviku imemisvõimet. Elliptilise kontuuri imemisvõime on teine ja see kuju on esiserva kontuuri vaikevalik, kuna see suudab hõlpsasti täita tera esiserva paksuse mehaanilisi ja tootmispiiranguid.
3) Tööratta katteplaadi sisselaskeosa kõverusraadius
Pöördepunktis tiiviku sisselaskeava juures vedelikuvoolule mõjuva tsentrifugaaljõu tõttu on esikatteplaadi läheduses rõhk madal ja voolukiirus suur, mistõttu tiiviku sisselaskeava juures on kiiruse jaotus ebaühtlane. Katteplaadi sisselaskeosa kõverusraadiuse sobiv suurendamine on kasulik absoluutse kiiruse vähendamiseks eesmise katteplaadi juures (veidi tera sisselaskeava ees) ja kiiruse jaotuse ühtluse parandamiseks, rõhu languse vähendamiseks pumba sisselaskeosas, vähendades seeläbi NPSHR-i ja parandades pumba kavitatsioonivastast jõudlust.
4) Tera sisselaskeserva asend ja sisselaskeosa kuju
Tera sisselaskeserv ulatub külgsuunas imemisava poole, kasutades tagasipühkitud tera sisselaskeserva (sisselaskeserv ei asu samal teljel ja välisserv on teatud nurga võrra tahapoole nihutatud), mis võimaldab rummupoolsel vedelikul voolul eelnevalt tera mõju vastu võtta ja rõhku tõsta.
Tera sisselaskeserv ulatub ettepoole ja kaldub, põhjustades igas punktis erinevat ümbermõõdu kiirust. Üldiselt jaotub aksiaalne kiirus piki sisselaskeserva ligikaudu ühtlaselt, mille tulemuseks on erinevad suhtelised voolunurgad igas sisselaskeserva punktis. Selle vooluolukorraga toimetulemiseks ja löögikadude vähendamiseks tuleks laba sisselaskeava muuta ruumiliselt keerdunud kujuga, mistõttu paljud väikese kiirusega-tiiviku laba sisselaskeava osad on samuti valmistatud keerdunud labadeks.
5) Tera sisselaskenurk
Disainitingimustes kasutatakse veidi suuremat positiivset lööginurka, et suurendada labade sisselaskenurka, vähendada labade sisselaskeava painutust, vähendada labade nihkumist, suurendada labade sisselaskevoolu ala ja seega parandada imemisjõudlust. Samal ajal parandab see ka tegevuskeskkonda tiheda liiklusega, et vähendada liikluskadusid. Kuid ründenurk ei tohiks olla liiga suur, vastasel juhul mõjutab see tõhusust.
6) Tera sisselaskeava paksus ja siledus
Vähendage vastavalt tera sisselaskeava paksust ja ümardage see, et muuta see voolujoonelisemaks. Laba paksuse vähendamine mitte ainult ei laienda tiiviku imemiskanali pindala, vähendab voolukiirust ja suurendab rõhku (laba sisselaskeava kuju on rõhulanguse suhtes väga tundlik), vaid parandab ka tiiviku ja laba sisselaskeava pinna siledust, vähendades takistuse kadusid. Kõik need meetmed on kasulikud pumba imemisvõime parandamiseks.
7) Tasakaalu auk
Töörattal olev tasakaaluauk avaldab lekke tõttu tiiviku sisenevale põhivoolule teatud hävitavat mõju (tasakaaluava pindala ei tohiks olla väiksem kui 5 korda tihenduspilu pindala, et vähendada lekkevoolu kiirust ja seega minimeerida mõju põhivoolule). Uuringud on näidanud, et kui tiivikul avada tasakaaluava, väheneb keerise intensiivsus tiiviku taga ja mõned keerised võivad isegi kaduda, parandades pumba imemisvõimet.
8) Tööratta väljalaskeava läbimõõt
Tööratta läbimõõdu väike vähenemine suurendab NPSHR-i vaid veidi. Kuid kui läbimõõt väheneb 5% kuni 10%, suureneb NPSHR märkimisväärselt, kuna laba pikkuse vähenemine suurendab laba spetsiifilisi koormusi, mõjutades seeläbi kiiruse jaotust tiiviku sisselaskeava juures.
Märkused:
1) Püüdke vältida imemisvõime parandamiseks tiiviku sisselaskeala suurendamise meetodit ja vältige imemiskiiruse tõsist ületamist, vastasel juhul on lihtne põhjustada sisselaske tagasivoolu ja laiendada pumba ebastabiilset tööpiirkonda.
2) Vältida tuleks tera kanali sündroomi kavitatsiooni esinemist. Seda tüüpi kavitatsioonikahjustused on põhjustatud väikesest vahest juhtlabade (juhtlabapumpade puhul) või spiraalide (spiraalpumpade puhul) ja tiiviku labade välisläbimõõdu vahel. Kui vedelik voolab läbi väikese kanali, põhjustab vedeliku kiiruse suurenemine vedeliku rõhu langust, lokaalset aurustumist ja mullide teket, mis seejärel purunevad kõrgemal rõhul, põhjustades kavitatsiooni.
2. Parandage hüdraulilist jõudlust
Pumpade hüdraulilist jõudlust mõjutavad paljud tegurid ning peamised tiivikute hüdraulilist efektiivsust mõjutavad tegurid on erinevad kaod. Täpsemalt on olemas:
1) Lehtede arv
Tsentrifugaalpumpade puhul võib labade arvu suurendamine üldiselt parandada vedeliku voolu ja suurendada pumba kõrgust vastavalt. Terade arvu suurendamine vähendab aga kanali vooluala, mis toob kaasa voolukiiruse suurenemise ja labade hõõrdekadu.
Seetõttu ei vähenda labade arvu liigne suurendamine mitte ainult tõhusust ja tiiviku kavitatsioonivõimet, vaid võib põhjustada ka pumba jõudluskõvera küüru. Lisaks tasandab labade arvu suurenemine pea karakteristiku kõvera tõusutrendi (nimetatud punktist) kriitilise surnud punktini; Vastupidi, kui labade arv väheneb, muutub pea karakteristikukõver järsemaks. Tavaliselt valitakse suure hulga labadega tsentrifugaalpumba tiivikutele 5-7 laba.
2) Pikad ja lühikesed lehed
Uuringud on näidanud, et igasugune lühikeste ja pikkade labade kombinatsioon pumba tiivikus on kasulik pumba efektiivsuse parandamiseks, kuna see võib tõhusalt ära hoida äravoolu, mis on põhjustatud ebaühtlasest kiiruse jaotumisest tiiviku sisselaskeava lähedal.
3) Keeratud terad
Katsed on näidanud, et keerdunud labadega pumpadel on suurem kasutegur kavandatud tööpunkti lähedal ja suure vooluhulgaga aladel võrreldes kumerate labadega pumpadega. Samal ajal on keerutatud labadega pumpadel kriitilises punktis kõrgem tõstekõrgus kui kumerate labadega (mis võib muuta pea karakteristiku kõvera tõusutrendi kriitilises punktis, eriti väikese erikiirusega tsentrifugaalpumpade puhul, mis võivad küüru tõhusalt parandada/kaotada).
4) Tööratta väljalaskeava läbimõõt
API 610 standard ei luba pumpadel saavutada tiiviku maksimaalset läbimõõtu ja nõuab tiiviku lõikamist, et see vastaks pumba nõutavale jõudlusele. Kui pumba valik on liiga suur, on tiiviku lõikamine suhteliselt ökonoomne ja tõhus meetod tekkiva rõhu ja voolu vähendamiseks. Kuigi tiiviku lõikamine on nõutavate töötingimuste täitmiseks tõhusam kui drosselklapi kasutamine, on selle efektiivsus tavaliselt madalam kui täissuuruses tiivikul, kuna tiiviku labad lühenevad ning vahe tiiviku labade ja pumba korpuse vahel suureneb.
Radiaalvoolu tiivikute puhul ei tohiks nende läbimõõtu vähendada rohkem kui 70%ni maksimaalsest projekteeritud läbimõõdust. Pumba tiiviku läbimõõdu vähendamine muudab ka väljalaskekanali laiust, laba väljalaskenurka ja laba pikkust. Mida rohkem tiiviku läbimõõt maksimaalsest läbimõõdust väheneb, seda rohkem väheneb pumba kasutegur tiiviku lõikamisel ja kõrgeim efektiivsuspunkt nihkub väiksemate vooluhulkade suunas.
3. Muude parameetrite mõju pumba jõudlusele
1) Tööratta laba laius
Kui laba laius suureneb, väheneb vedeliku rõhk, seega väheneb pea koos tiiviku laba laiuse suurenemisega; Laba laiuse mõju optimaalse efektiivsuspunkti efektiivsusele ei ole tavaliselt märkimisväärne (laba laiuse suurenedes võib optimaalse efektiivsuspunkti efektiivsus veidi suureneda), kuid suure{0}}tõhususega tsoon nihkub laba laiuse vähenedes väiksemate voolukiiruste suunas. Efektiivsuse mõju on olulisem suuremate mahuliste voolukiiruste korral, teisisõnu, kui laba laius suureneb, väheneb efektiivsuskõver kiiresti optimaalse efektiivsuse punktist paremale.
2) Tööratta väljalaske laba nurk
Mida suurem on väljalaskelaba nurk, seda kõrgem on pea antud kiirusel, kuid madalama efektiivsuse ja kulumisvõime hinnaga. Väiksem väljalaskeava nurk suurendab tõhusust ja tera pikkust, kuid selle arvelt väheneb pea. Seetõttu tuleb nende tegurite tasakaalu saavutamiseks tavaliselt optimeerida eksporditava laba nurka. Väljalaskeava nurga suurenedes suureneb pea, mis on seletatav väljalaskeava ristlõike-suuruse suurenemisega võrreldes suurenenud väljalaskelaba nurgaga, mille tulemuseks on vedeliku rõhu languse vähenemine labadevahelises voolukanalis.
Uuring näitab, et maksimaalne efektiivsuse väärtus väheneb väljalaskeava nurga suurenedes. Kui väljalaskelaba nurk on väike, väheneb kõrgeima efektiivsuspunkti paremal küljel asuva pumba efektiivsus kiiresti.
3) Tööratta väljalaskeava jaoturi tera
Jaoturi labade lisamine tiiviku väljalaskeküljele suurendab pumba pead ja hüdraulilist efektiivsust ning jaguri labade pikkuse suurenedes on tõstekõrgus ja efektiivsus suurem. Jaoturi labade pikkus ei ületa tavaliselt 0,5 korda algsest laba pikkusest, olenevalt tiiviku suurusest, labade kujust ja labade arvust.
4) Tööratta laba väljalaskeserva kärpimine
Tööratta väljalaskelabade tagumise osa lihvimine laiendab tiiviku väljalaskeava voolukanali pindala, suurendades seeläbi tiiviku voolukiirust. Väljalaskekanali ala laienedes suureneb ka tõstekõrgus ja pumba optimaalne efektiivsuspunkt nihkub suure vooluhulga poole.
