Ако искате да оптимизирате дизайна на работните колела на центробежните помпи. Следователно е необходимо да се изясни целта на оптимизацията: да се подобри ефективността на вдишване? Подобряване на ефективността на помпата? Регулирайте амплитудата на нарастване на кривата Q-H... и след това я оптимизирайте според специфичните нужди. Основният хидравличен компонент, който влияе върху производителността на центробежните помпи, е работното колело, в допълнение към компонентите на потока като спирали/водещи лопатки, които са съгласувани с него.
Механиката на флуидите е полутеоретична и полуемпирична дисциплина и все още има много области, които не могат да бъдат точно проектирани, симулирани и прогнозирани, като например невъзможността за точно симулиране на истинското състояние на потока на флуидите и тяхното въздействие върху работата на помпата при различни структури, температури и изпомпвани среди. Ето защо тази статия може само накратко да обясни как да оптимизирате работното колело на центробежна помпа, за да подобрите нейните всмукателни и хидравлични характеристики от качествена гледна точка, съчетано с опит. Само за справка.
1. Подобрете ефективността на вдишване
Има два вида огъване на лопатките на работното колело: огъване напред и огъване назад. Поради ефективността си при максимизиране на мощността, придаване на висока ротационна сила на флуида и предотвратяване на разделянето на потока, центробежните помпи обикновено използват колела с извита задна лопатка.
За корпуса на помпата поведението на кавитация и производителността на засмукване на помпата се влияят до голяма степен от геометричната форма и площта на входа на работното колело. Много геометрични фактори на входа на работното колело могат да повлияят на кавитацията, като диаметър на входа и главината, ъгъл на входа на лопатката и ъгъл на падане на потока нагоре по течението, номер и дебелина на лопатката, площ на гърлото на лопатката, грапавост на повърхността, профил на предния ръб на лопатката и т.н. В допълнение, това също е свързано с външния диаметър на лопатките на работното колело и размера на междината между водещите лопатки (за помпи с водещи лопатки) или спираловидни (за спираловидни помпи).
1) Входен диаметър/входна площ на работното колело
За да се подобри всмукателната производителност на центробежните помпи, дизайнерите обикновено постигат това чрез увеличаване на входния диаметър на работното колело. Днес този метод на проектиране все още се използва в инженерния дизайн на центробежни помпи.
Когато диаметърът на вала е еднакъв и хлабината на диаметъра при пръстена на работното колело е една и съща, толкова по-добра е производителността на засмукване (колкото по-голяма е входната площ на работното колело, толкова по-висока е стойността на специфичната скорост на засмукване), толкова по-голяма е хлабината в пръстена на работното колело, което означава, че количеството на изтичане е по-голямо и ефективността на помпата е по-ниска.
Въпреки това, за метода за подобряване на ефективността на засмукване чрез увеличаване на входния диаметър на работното колело трябва да се обърне специално внимание на:
Не е разрешено специфичната стойност на скоростта на засмукване да надвишава значително стойностите, посочени в съответните стандарти и спецификации, в противен случай това ще доведе до тесен стабилен работен диапазон на помпата.
2) Форма на предния ръб на острието
Удовлетворявайки механичните и производствените ограничения на дебелината на лопатката на водещия ръб, приемането на параболичен профил може да подобри всмукателната производителност на работното колело. Ефективността на засмукване на елипсовидния контур е на второ място и тази форма е изборът на контур по подразбиране за водещия ръб, тъй като може лесно да отговори на механичните и производствените ограничения на дебелината на водещия ръб на острието.
3) Радиусът на кривината на входната част на покриващата плоча на работното колело
Поради центробежната сила, действаща върху потока течност на входа на работното колело в точката на завъртане, налягането е ниско и скоростта на потока е висока близо до предната капачка, което води до неравномерно разпределение на скоростта на входа на работното колело. Подходящото увеличаване на радиуса на кривина на входната част на покриващата плоча е от полза за намаляване на абсолютната скорост на предната покриваща плоча (малко пред входа на лопатката) и подобряване на равномерността на разпределението на скоростта, намаляване на спада на налягането във входната част на помпата, като по този начин се намалява NPSHR и се подобрява антикавитационната производителност на помпата.
4) Позиция на входния ръб на острието и форма на входната част
Входящият ръб на лопатката се простира странично към смукателния отвор, като се използва изместен назад входящ ръб на лопатката (входящият ръб не е на същата ос и външният ръб е изместен под определен ъгъл назад), което позволява на потока течност от страната на главината да приеме действието на острието предварително и да увеличи налягането.
Входящият ръб на острието се простира напред и се накланя, причинявайки различни периферни скорости във всяка точка. Като цяло аксиалната скорост се разпределя приблизително равномерно по входния ръб, което води до различни относителни ъгли на потока във всяка точка на входния ръб. За да се отговори на тази ситуация на потока и да се намалят загубите от удар, входът на лопатката трябва да бъде направен в пространствено усукана форма, поради което много- входни части на лопатката на работното колело с ниска скорост също са направени в усукани лопатки.
5) Входен ъгъл на острието
Проектното условие приема малко по-голям положителен ъгъл на атака, за да се увеличи входният ъгъл на лопатките, да се намали огъването на входа на лопатките, да се намали изместването на лопатките, да се увеличи площта на входния поток на лопатките и по този начин да се подобри ефективността на засмукване. В същото време ще подобри и работната среда при голям трафик, за да намали загубите на трафик. Ъгълът на атака обаче не трябва да е твърде голям, в противен случай това ще повлияе на ефективността.
6) Дебелина и гладкост на входа на острието
Намалете по подходящ начин дебелината на входа на острието и го закръглете, за да го направите по-близък до опростена форма. Намаляването на дебелината на лопатката не само разширява площта на смукателния канал на работното колело, намалява скоростта на потока и увеличава налягането (формата на входа на лопатката е силно чувствителна към падане на налягането), но също така подобрява гладкостта на повърхността на работното колело и входа на лопатката, намалявайки загубите на съпротивление. Всички тези мерки са от полза за подобряване на всмукателната производителност на помпата.
7) Дупка за баланс
Балансиращият отвор на работното колело има известен разрушителен ефект върху основния поток, навлизащ в работното колело поради изтичане (площта на балансиращия отвор не трябва да бъде по-малка от 5 пъти площта на уплътняващата междина, за да се намали скоростта на потока на изтичане и по този начин да се сведе до минимум въздействието върху основния поток). Изследванията показват, че когато на работното колело се отвори балансиращ отвор, интензитетът на вихъра зад работното колело ще намалее и някои вихри може дори да изчезнат, подобрявайки всмукателната производителност на помпата.
8) Диаметър на изхода на работното колело
Малко намаляване на диаметъра на работното колело само леко ще увеличи NPSHR. Но когато диаметърът намалее с 5% до 10%, NPSHR значително ще се увеличи, тъй като намаляването на дължината на лопатката ще увеличи специфичните натоварвания на лопатката, като по този начин ще повлияе на разпределението на скоростта на входа на работното колело.
Бележки:
1) Опитайте се да избягвате използването на метода за увеличаване на входната площ на работното колело, за да подобрите всмукателната производителност и избягвайте сериозно превишаване на специфичната скорост на засмукване, в противен случай е лесно да предизвикате обратен хладник на входа и да разширите нестабилната работна зона на помпата.
2) Трябва да се избягва появата на кавитация на синдрома на канала на ножа. Този тип кавитационна повреда се причинява от малката междина между водещите лопатки (за помпи с направляващи лопатки) или спирали (за спираловидни помпи) и външния диаметър на лопатките на работното колело. Когато течността тече през малкия канал, увеличаването на скоростта на течността причинява намаляване на налягането на течността, локално изпаряване и генериране на мехурчета, които след това се разкъсват при по-високо налягане, което води до кавитация.
2. Подобрете хидравличната производителност
Има много фактори, които влияят на хидравличната производителност на помпите, а основните фактори, които влияят на хидравличната ефективност на работните колела, са различни загуби. По-конкретно има:
1) Брой листа
При центробежните помпи увеличаването на броя на лопатките обикновено може да подобри потока на течността и да увеличи по подходящ начин напора на помпата. Увеличаването на броя на лопатките обаче ще намали площта на потока на канала, което ще доведе до увеличаване на скоростта на потока и загубата на триене на лопатките.
Следователно, прекомерното увеличаване на броя на лопатките не само намалява ефективността и влошава кавитационните характеристики на работното колело, но може също да причини гърбица в кривата на работата на помпата. В допълнение, увеличаването на броя на лопатките ще изравни възходящата тенденция на характеристичната крива на напора (от номиналната точка) до критичната мъртва точка; Напротив, тъй като броят на лопатките намалява, кривата на характеристиката на главата става по-стръмна. Обикновено се избират 5-7 лопатки за работни колела на центробежни помпи с голям брой лопатки.
2) Дълги и къси листа
Изследванията показват, че всяка комбинация от къси и дълги лопатки в работното колело на помпата ще бъде от полза за подобряване на ефективността на помпата, тъй като може ефективно да предотврати всякакво развитие на събуждащ поток, причинен от неравномерно разпределение на скоростта близо до входа на работното колело.
3) Усукани остриета
Експериментите показват, че помпите с усукани лопатки имат по-висока ефективност в близост до проектната работна точка и в зони с голям дебит в сравнение с помпите с извити лопатки. В същото време помпите с усукани лопатки имат по-висок напор в критичната точка от тези с извити лопатки (което може да промени възходящата тенденция на характеристичната крива на напора в критичната точка, особено за центробежни помпи с ниска специфична скорост, които могат ефективно да подобрят/елиминират гърбиците).
4) Диаметър на изхода на работното колело
Стандартът API 610 не позволява на помпите да достигнат максималния диаметър на работното колело и изисква рязане на работното колело, за да отговори на изискваната производителност на помпата. Ако изборът на помпа е твърде голям, изрязването на работното колело е сравнително икономичен и ефективен метод за намаляване на генерираното налягане и поток. Въпреки че изрязването на работното колело е по-ефективно от използването на дроселна клапа за постигане на необходимите работни условия, ефективността му обикновено е по-ниска от тази на работно колело с пълен-размер, тъй като лопатките на работното колело са скъсени и разстоянието между лопатките на работното колело и корпуса на помпата се увеличава.
За работните колела с радиален поток техният диаметър не трябва да се намалява до повече от 70% от максималния проектен диаметър. Намаляването на диаметъра на работното колело на помпата също ще промени ширината на изходния канал, изходния ъгъл на лопатката и дължината на лопатката. Колкото повече диаметърът на работното колело намалява от максималния диаметър, толкова повече ефективността на помпата ще намалее с отрязването на работното колело и най-високата точка на ефективност ще се измести към по-ниски дебити.
3. Влиянието на други параметри върху производителността на помпата
1) Ширина на лопатката на работното колело
Тъй като ширината на лопатката се увеличава, налягането на течността намалява, така че главата ще намалее с увеличаването на ширината на лопатката на работното колело; Ефектът от ширината на лопатката върху ефективността на точката на оптимална ефективност обикновено не е значителен (с увеличаването на ширината на лопатката ефективността на точката на оптимална ефективност може леко да се повиши), но зоната с висока -ефективност ще се измести към по-ниски скорости на потока, когато ширината на лопатката намалява. Въздействието на ефективността е по-значимо при по-големи обемни дебити, с други думи, с увеличаване на ширината на лопатката кривата на ефективност бързо намалява вдясно от точката на оптимална ефективност.
2) Ъгъл на изходната лопатка на работното колело
Колкото по-голям е ъгълът на изходящата лопатка, толкова по-висок е напорът при дадена скорост, но с цената на по-ниска ефективност и износване. По-малкият изходен ъгъл на острието увеличава ефективността и дължината на острието, но с цената на намаляване на напора. Следователно, ъгълът на експортното острие обикновено трябва да бъде оптимизиран, за да се постигне баланс на тези фактори. Напорът се увеличава с увеличаването на ъгъла на изходната лопатка, което може да се обясни с увеличаването на размера на напречното-сечение на изхода спрямо увеличения ъгъл на изходящата лопатка, което води до намаляване на пада на налягането на течността в канала за потока между лопатките.
Проучването предполага, че стойността на максималната ефективност намалява с увеличаването на ъгъла на изходящата лопатка. Когато ъгълът на изходната лопатка е малък, ефективността на помпата от дясната страна на най-високата точка на ефективност ще намалее бързо.
3) Лопатка на изхода на работното колело
Добавянето на разделителни лопатки от страната на изхода на работното колело ще увеличи напора и хидравличната ефективност на помпата, а увеличението на напора и ефективността ще бъде по-голямо с увеличаване на дължината на разделителните лопатки. Дължината на лопатките на сплитера обикновено не надвишава 0,5 пъти оригиналната дължина на лопатките, в зависимост от размера на работното колело, формата на лопатките и броя на лопатките.
4) Подрязване на изходния ръб на лопатката на работното колело
Шлифоването на гърба на лопатките на изхода на работното колело разширява площта на канала за потока на изхода на работното колело, като по този начин увеличава скоростта на потока на работното колело. Тъй като площта на изходния канал се разширява, напорът също ще се увеличи и точката на оптимална ефективност на помпата ще се измести към страната с висок поток.
