Mitä ovat keskipakopumpun hydraulinen häviö, tilavuushäviö ja mekaaninen häviö?

Energian muuntoprosessissa akeskipakopumppu, kaikkea syöttötehoa ei voida tehokkaasti muuntaa nesteen paineenergiaksi ja kineettiseksi energiaksi. Varsinaisessa käytössä väistämätön energiahäviö on aina olemassa. Energiahäviön fyysisen mekanismin mukaan keskipakopumpun häviö jaetaan yleensä kolmeen luokkaan: Hydraulinen häviö, Tilavuushäviö ja Mekaaninen häviö. Nämä kolme häviötyyppiä määrittävät yhdessä pumpun kokonaishyötysuhteen.

I. Hydraulinen menetys

Määritelmä: Hydraulinen häviö, joka tunnetaan myös nimellä virtaushäviö, viittaa energiahäviöön, joka syntyy, kun neste virtaa pumpun sisällä olevien virtauskomponenttien läpi. Tuloksissa se ilmenee pumpun teoreettisen noston ja todellisen noston erona. Tämä on tärkein pumpun tehokkuuteen vaikuttava tekijä.

Syyt: Hydraulinen häviö koostuu pääasiassa seuraavista kolmesta osasta:

1. Iskuhäviö: Kun neste tulee juoksupyörään tai virtaa siitä ulos, jos sen virtaussuunta on ristiriidassa siipien tai virtauskanavien suunnitellun suunnan kanssa, tapahtuu isku ja äkillinen suunnanmuutos, mikä johtaa iskuhäviöön. Tämä tilanne on erityisen näkyvä, kun pumppu toimii muualla kuin sen parhaan tehokkuuspisteen (BEP) ulkopuolella.
2. Kitkahäviö: Itse nesteellä on viskositeetti. Kun se virtaa imukammion karkeiden sisäseinien, juoksupyörän virtauskanavien, kierukan ja muiden komponenttien läpi, syntyy kitkavastusta, ja tämä osa energiasta muuttuu lämpöenergiaksi ja häviää. Mitä pidempi ja karkeampi virtauskanava on, sitä suurempi on kitkahäviö.
3. Pyörrehäviö: Juoksupyörän siipien rajallisen määrän vuoksi on mahdotonta ohjata kaikkea nestettä täydellisesti. Osa nesteestä synnyttää kiertävän virtauksen (suhteellisen pyörteen) juoksupyörän sisällä, mikä johtaa energiankulutukseen. Samalla virtauskanavan muodon muutos aiheuttaa myös paikallisia pyörteitä ja johtaa hävikkiin.

Hydraulisen häviön suuruus vaikuttaa suoraan pumpun korkeuteen ja sen vaikutusastetta voidaan mitata hydraulisella tehokkuudella (ηh).

II. Volumetrinen menetys

Määritelmä: Tilavuushäviö, joka tunnetaan myös nimellä vuotohäviö, on virtausvuodon aiheuttama energiahäviö. Tarkemmin sanottuna osa juoksupyörän paineistamasta korkeapainenesteestä ei toimiteta tehokkaasti pumpun poistoaukkoon, vaan se vuotaa takaisin matalapainealueelle (kuten juoksupyörän sisääntuloon) pumpun sisällä olevien erilaisten välysten kautta.

Syyt:

1. Tiivisterenkaan välysvuoto: Tämä on suurin osa tilavuushäviöstä. Nopeasti pyörivän juoksupyörän ja kiinteän pumpun pesän välisen kitkan estämiseksi niiden väliin on jätettävä välys (eli kulutusrenkaan välys). Pumpun ulostulossa oleva korkeapaineinen neste vuotaa takaisin tuloaukkoon tämän välyksen kautta.
2. Tasapainotuslaitteen vuoto: Monivaiheisissa pumpuissa tai joissakin yksivaiheisissa pumpuissa, jotka on suunniteltu tasapainottamaan aksiaalivoimaa, rakenteet, kuten tasapainoreiät, tasapainolevyt tai tasapainotusputket, saavat myös osan korkeapaineisesta nesteestä virtaamaan takaisin, mikä johtaa hävikkiin.
3. Akselitiivisteen vuoto: Akselitiivisteestä voi myös vuotaa pieni määrä nestettä, joka, vaikka sen osuus on pieni, sisältyy myös tilavuushäviöön.

Tilavuushäviö johtaa siihen, että pumpun todellinen ulostulovirtaus on pienempi kuin sen teoreettinen virtaus. Sen suuruus mitataan volumetrisella tehokkuudella (ηv). Pumpun kuluessa tiivisterenkaan välys kasvaa vähitellen ja myös tilavuushäviö kasvaa vastaavasti.

III. Mekaaninen menetys

Määritelmä: Mekaaninen häviö viittaa energiaan, jonka pumpun akseli kuluttaa erilaisten mekaanisten kitkojen voittamiseksi pyörimisen aikana. Tämä osa energiasta hajoaa lopulta lämpöenergian muodossa.

Syyt:

1. Levyjen kitkahäviö: Nopeasti pyörivän juoksupyörän ulompien kansilevyjen (etu- ja takakansilevyjen) ja pumpun ontelossa olevan nesteen välillä esiintyy voimakasta kitkaa, mikä on suurin osa mekaanisesta häviöstä.
2. Laakerin kitkahäviö: Pumpun akselin tukemiseen käytetyt vierintälaakerit tai liukulaakerit synnyttävät kitkavoimaa käytön aikana.
3. Akselitiivisteen kitkahäviö: Olipa kyseessä tiivistetiiviste tai mekaaninen tiiviste, tiivistelaite hankaa pumpun akselia tai akselin holkkia vasten kuluttaen osan tehosta.

Mekaaninen häviö tarkoittaa sitä, että osa moottorista siirretystä akselitehosta kuluu ennen kuin se saavuttaa juoksupyörän suorittamaan työtä nesteen parissa. Sen suuruus mitataan mekaanisella tehokkuudella (ηm).

Johtopäätös

Keskipakopumppujen hydraulisen häviön, tilavuushäviön ja mekaanisen häviön ymmärtäminen ei ole vain perusta nestekoneiden ammattimaiselle oppimiselle, vaan myös tärkeä tekninen keino saavuttaa "kaksoishiili"-tavoitteet ja edistää energiansäästöä ja kulutuksen vähentämistä teollisuudessa. Tieteellisen suunnittelun, hienostuneen toiminnan ja huollon sekä älykkään ohjauksen ansiosta pystymme täysin minimoimaan nämä "näkymättömät häviöt" ja vapauttamaan pumppujärjestelmän suurimman mahdollisen potentiaalin. Tulevaisuudessa,Teffikojatkaa tutkimustyönsä syventämistä korkean hyötysuhteen nesteratkaisuissa, auttaa alan vihreää uudistumista ja valjastaa jokaisen virtaavan energian yhdessä kanssasi.