Введение
Во многих отраслях промышленности центробежные насосы часто используются для транспортировки вязкой жидкости.По этой причине мы часто сталкиваемся со следующими проблемами: какая максимальная вязкость, с которой может справиться центробежный насос;Какова минимальная вязкость, которую необходимо скорректировать для производительности центробежного насоса.Это включает в себя размер насоса (перекачиваемый поток), удельную скорость (чем ниже удельная скорость, тем больше потери на трение диска), область применения (требования к давлению в системе), экономичность, ремонтопригодность и т. д.
В этой статье будет подробно представлено влияние вязкости на производительность центробежного насоса, определение поправочного коэффициента вязкости, а также вопросы, требующие внимания в практическом инженерном применении, в сочетании с соответствующими стандартами и опытом инженерной практики, только для справки.
1. Максимальная вязкость, с которой может работать центробежный насос.
В некоторых зарубежных справочниках максимальный предел вязкости, с которым может работать центробежный насос, установлен как 3000~3300 сСт (сантизис, эквивалент мм²/с).По этому вопросу у К. Э. Петерсена была более ранняя техническая статья (опубликованная на собрании Тихоокеанской энергетической ассоциации в сентябре 1982 г.), в которой он выдвинул аргумент о том, что максимальная вязкость, с которой может работать центробежный насос, может быть рассчитана по размеру выходного отверстия насоса. сопло, как показано в формуле (1):
Vмакс=300(Д-1)
Где Vm – максимально допустимая кинематическая вязкость SSU (универсальная вязкость Сейболта) насоса;D — диаметр выходного патрубка насоса (дюйм).
В практической инженерной практике эту формулу можно использовать как справочное правило.Современная теория и конструкция насосов Гуань Синфаня утверждает, что: в целом лопастной насос подходит для перекачки с вязкостью менее 150 сСт, но для центробежных насосов с вязкостью NPSHR намного меньше, чем NSHA, он может использоваться для вязкости 500 ~ 600 сСт;Когда вязкость превышает 650 сСт, производительность центробежного насоса значительно снижается, и он становится непригодным для использования.Однако, поскольку центробежный насос является непрерывным и пульсирующим по сравнению с объемным насосом и не нуждается в предохранительном клапане, а регулировка потока проста, центробежные насосы также широко используются в химическом производстве, где вязкость достигает 1000 сСт.Вязкость экономичного применения центробежного насоса обычно ограничивается примерно 500 каратами, что в значительной степени зависит от размера и области применения насоса.
2. Влияние вязкости на производительность центробежного насоса.
Потеря давления, трение рабочего колеса и потери на внутреннюю утечку в рабочем колесе и направляющем аппарате/улитке центробежного насоса в значительной степени зависят от вязкости перекачиваемой жидкости.Следовательно, при перекачивании жидкости с высокой вязкостью производительность, определяемая водой, теряет свою эффективность. Вязкость среды оказывает большое влияние на производительность центробежного насоса.По сравнению с водой, чем выше вязкость жидкости, тем больше расход и потеря напора данного насоса при данной скорости.Следовательно, точка оптимального КПД насоса сдвинется в сторону более низкого расхода, расход и напор уменьшится, потребляемая мощность увеличится, а КПД уменьшится.Подавляющее большинство отечественной и зарубежной литературы и стандартов, а также опыт инженерной практики показывают, что вязкость мало влияет на напор в точке отключения насоса.
3. Определение поправочного коэффициента вязкости
Когда вязкость превышает 20 сСт, влияние вязкости на производительность насоса становится очевидным.Поэтому в практических инженерных приложениях, когда вязкость достигает 20 сСт, необходимо корректировать работу центробежного насоса.Однако, когда вязкость находится в диапазоне 5~20 сСт, необходимо проверить его производительность и мощность двигателя.
При перекачивании вязкой среды необходимо модифицировать характеристическую кривую при перекачивании воды.
В настоящее время формулы, диаграммы и этапы коррекции, принятые отечественными и зарубежными стандартами (такими как GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3] и др.) для вязких жидкостей, в основном взяты из стандартов Американского Гидравлического институт.Если известно, что в качестве рабочей среды насоса используется вода, в стандарте Американского гидравлического института ANSI/HI9.6.7-2015 [4] приведены подробные этапы корректировки и соответствующие расчетные формулы.
4. Опыт инженерного применения
С момента разработки центробежных насосов предшественники насосной промышленности обобщили множество методов изменения производительности центробежных насосов от воды до вязких сред, каждый из которых имеет преимущества и недостатки:
4.1 Модель А.Я.Степанова
4.2 Метод Пачиги
4.3 Американский гидравлический институт
4.4 Германия Метод KSB
5. Меры предосторожности
5.1 Применимые среды
Таблица преобразования и формула расчета применимы только к однородной вязкой жидкости, которую обычно называют ньютоновской жидкостью (например, смазочное масло), но не к неньютоновской жидкости (например, жидкости с волокнами, сливками, пульпой, жидкостью из смеси угля и воды и т. д.). .)
5.2 Применимый расход
Чтение не практично.
В настоящее время формулы и графики коррекции в стране и за рубежом представляют собой сводку эмпирических данных, которые будут ограничены условиями испытаний.Поэтому в практических инженерных приложениях следует обращать особое внимание на то, чтобы для разных диапазонов расходов использовались разные поправочные формулы или графики.
5.3 Применяемый тип насоса
Модифицированные формулы и графики применимы только к центробежным насосам с традиционной гидравлической конструкцией, открытыми или закрытыми рабочими колесами и работающими вблизи точки оптимального КПД (а не на дальнем конце кривой насоса).Насосы, специально разработанные для вязких или гетерогенных жидкостей, не могут использовать эти формулы и диаграммы.
5.4 Применимый запас прочности по кавитации
При перекачивании жидкости с высокой вязкостью НПША и НПШ3 должны иметь достаточный запас кавитационной безопасности, превышающий указанный в некоторых стандартах и спецификациях (например, ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Другое
1) Влияние вязкости на производительность центробежного насоса трудно рассчитать по точной формуле или проверить по диаграмме, и его можно преобразовать только по кривой, полученной в результате испытаний.Поэтому в практических инженерных приложениях при выборе приводного оборудования (с мощностью) следует учитывать достаточный запас прочности.
2) Для жидкостей с высокой вязкостью при комнатной температуре, если насос (например, высокотемпературный шламовый насос установки каталитического крекинга на нефтеперерабатывающем заводе) запускается при температуре ниже нормальной рабочей температуры, механическая конструкция насоса (например, прочность вала насоса), а при выборе привода и муфты следует учитывать влияние крутящего момента, создаваемого увеличением вязкости.В то же время необходимо отметить, что:
① Чтобы уменьшить точки утечки (возможные аварии), по возможности следует использовать одноступенчатый консольный насос;
② Корпус насоса должен быть оснащен изоляционным кожухом или устройством обогрева для предотвращения затвердевания среды во время кратковременного отключения;
③ Если время отключения длительное, среда в оболочке должна быть опорожнена и очищена;
④ Во избежание затруднений при разборке насоса из-за затвердевания вязкой среды при нормальной температуре следует медленно ослабить крепления на корпусе насоса до того, как температура среды упадет до нормальной температуры (обратите внимание на защиту персонала, чтобы избежать ожогов). ), чтобы можно было медленно отделить корпус насоса и крышку насоса.
3) Насос с более высокой удельной скоростью должен быть выбран, насколько это возможно, для транспортировки вязкой жидкости, чтобы уменьшить влияние вязкой жидкости на его производительность и повысить эффективность вязкого насоса.
6. Заключение
Вязкость среды оказывает большое влияние на производительность центробежного насоса.Влияние вязкости на производительность центробежного насоса трудно рассчитать по точной формуле или проверить по диаграмме, поэтому необходимо выбрать соответствующие методы для корректировки производительности насоса.
Только когда известна фактическая вязкость перекачиваемой среды, ее можно точно выбрать, чтобы избежать многих проблем на месте, вызванных большой разницей между предоставленной вязкостью и фактической вязкостью.
Время публикации: 27 декабря 2022 г.