Mi a centrifugálszivattyú hidraulikus vesztesége, térfogati vesztesége és mechanikai vesztesége?

Az energiaátalakítási folyamatban acentrifugális szivattyú, nem minden bemeneti teljesítmény alakítható át hatékonyan a folyadék nyomási energiájává és mozgási energiájává. A tényleges működés során elkerülhetetlen energiaveszteség mindig fennáll. Az energiaveszteség fizikai mechanizmusa szerint a centrifugálszivattyú veszteségeit általában három kategóriába sorolják: hidraulikus veszteség, térfogati veszteség és mechanikai veszteség. Ez a három típusú veszteség együttesen határozza meg a szivattyú általános hatásfokát.

I. Hidraulikus veszteség

Definíció: A hidraulikus veszteség, más néven áramlási veszteség, arra az energiaveszteségre vonatkozik, amely akkor keletkezik, amikor a folyadék átáramlik a szivattyú belsejében lévő áramlási alkatrészeken. Az eredményeket tekintve ez a szivattyú elméleti és tényleges magassága közötti különbségben nyilvánul meg. Ez a fő tényező, amely befolyásolja a szivattyú hatékonyságát.

Okok: A hidraulikus veszteség főként a következő három tényezőből áll:

1. Ütésveszteség: Amikor a folyadék belép a járókerékbe vagy kifolyik onnan, ha annak áramlási iránya nem egyeztethető össze a lapátok vagy áramlási csatornák tervezett irányával, ütközés és hirtelen irányváltás lép fel, ami lökésveszteséget eredményez. Ez a helyzet különösen szembetűnő, ha a szivattyú a legjobb hatásfokponttól (BEP) távol működik.
2. Súrlódási veszteség: Maga a folyadék viszkozitású. Amikor átfolyik a szívókamra durva belső falain, a járókerék áramlási csatornáin, tekercseken és egyéb alkatrészeken, súrlódási ellenállás keletkezik, és ez az energiarész hőenergiává alakul és elveszik. Minél hosszabb és durvább az áramlási járat, annál nagyobb a súrlódási veszteség.
3. Örvényvesztés: A járókerék lapátok korlátozott száma miatt lehetetlen az összes folyadékot tökéletesen vezetni. A folyadék egy része keringő áramlást (relatív örvényt) generál a járókerék belsejében, ami energiafogyasztást eredményez. Ugyanakkor az áramlási járat alakjának megváltozása helyi örvényeket is okoz, és veszteségekhez vezet.

A hidraulikus veszteség nagysága közvetlenül befolyásolja a szivattyúmagasságot, és a hatás mértékét a hidraulikus hatásfok (ηh) segítségével mérhetjük.

II. Térfogatveszteség

Definíció: A térfogati veszteség, más néven szivárgási veszteség, az áramlási szivárgás okozta energiaveszteség. Pontosabban, a járókerék által nyomás alatt lévő nagynyomású folyadék egy része nem jut el hatékonyan a szivattyú kimenetéhez, hanem a szivattyú belsejében lévő különböző hézagokon keresztül visszaszivárog az alacsony nyomású területre (például a járókerék bemenetére).

Okok:

1. Tömítőgyűrű hézag szivárgása: Ez a térfogati veszteség fő része. A nagy sebességgel forgó járókerék és az álló szivattyúház közötti súrlódás elkerülése érdekében hézagot (azaz kopógyűrű-hézagot) kell hagyni közöttük. A nagynyomású folyadék a szivattyú kimeneténél ezen a hézagon keresztül visszaszivárog a bemenetbe.
2. Kiegyensúlyozó eszköz szivárgása: A többfokozatú szivattyúkban vagy egyes, az axiális erő kiegyenlítésére tervezett egyfokozatú szivattyúkban az olyan szerkezetek, mint a kiegyenlítő furatok, kiegyensúlyozó tárcsák vagy kiegyenlítő csövek, szintén a nagynyomású folyadék egy részének visszaáramlását okozzák, ami veszteséget okoz.
3. Tengelytömítés szivárgása: Kis mennyiségű folyadék is kiszivároghat a tengelytömítésből, ami bár kis hányadát teszi ki, szintén beleszámít a térfogati veszteségbe.

A térfogati veszteség azt eredményezi, hogy a szivattyú tényleges kimeneti áramlása kisebb, mint az elméleti áramlás. Nagyságát térfogati hatékonysággal (ηv) mérjük. A szivattyú kopásával a tömítőgyűrű hézaga fokozatosan növekszik, és a térfogati veszteség is ennek megfelelően nő.

III. Mechanikai veszteség

Definíció: A mechanikai veszteség a szivattyú tengelye által a forgás során fellépő különféle mechanikai súrlódások leküzdésére felhasznált energiára vonatkozik. Az energia ezen része végül hőenergia formájában disszipálódik.

Okok:

1. Tárcsás súrlódási veszteség: Erős súrlódás lép fel a nagy sebességű forgó járókerék külső fedőlemezei (első és hátsó fedőlemezei) és a szivattyú üregében lévő folyadék között, ami a mechanikai veszteség fő része.
2. Csapágysúrlódási veszteség: A szivattyú tengelyének megtámasztására használt gördülőcsapágyak vagy csúszócsapágyak működés közben súrlódási erőt hoznak létre.
3. Tengelytömítés súrlódási vesztesége: Legyen szó tömítő tömítésről vagy mechanikus tömítésről, a tömítőeszköz a szivattyú tengelyéhez vagy a tengelyhüvelyhez dörzsölődik, ami az energia egy részét fogyasztja.

A mechanikai veszteség azt jelenti, hogy a motor által továbbított tengelyteljesítmény egy része elhasználódik, mielőtt elérné a járókereket, hogy a folyadékon dolgozzon. Nagyságát a mechanikai hatásfokkal (ηm) mérjük.

Következtetés

A centrifugálszivattyúk hidraulikus veszteségének, térfogati veszteségének és mechanikai veszteségének megértése nem csak az alapja a folyékony gépek professzionális tanulásának, hanem fontos technikai eszköz a „kettős szénhidrogén” célok eléréséhez, valamint az energiatakarékosság és a fogyasztáscsökkentés elősegítéséhez az ipari területen. Tudományos tervezésnek, kifinomult üzemeltetésnek és karbantartásnak, valamint intelligens vezérlésnek köszönhetően teljes mértékben képesek vagyunk minimalizálni ezeket a "láthatatlan veszteségeket", és felszabadítani a szivattyúrendszerben rejlő maximális potenciált. A jövőbenTeffikotovábbra is elmélyíti kutatásait a nagy hatékonyságú folyadékmegoldások terén, segíti az ipar zöld korszerűsítését, és minden áramló energiát Önnel együtt hasznosít.