Durant el procés de flux de fluids, es perd una mica d'energia mecànica a causa de la resistència al flux. Per tant, per transportar el fluid d'un lloc a un altre, ja sigui per transferir el fluid d'un lloc amb menor energia específica total a un lloc amb més energia específica total, o simplement per superar la resistència al flux, cal proporcionar energia mecànica al fluid. La maquinària utilitzada per transportar líquids s'anomena bomba (Bomba). Les bombes es classifiquen principalment en tres categories segons les seves característiques estructurals i principis de funcionament:
I. Bombes tipus-paletes: aquestes bombes funcionen fent que les pales rotatives treballin sobre el fluid, augmentant així l'energia mecànica del líquid. Alguns exemples inclouen diverses bombes centrífugues, bombes de vòrtex i bombes de flux axial, etc.
II Bombes de desplaçament positiu: aquestes bombes utilitzen el moviment alternatiu dels pistons o el moviment de rotació dels rotors per canviar el volum de la cambra de treball, comprimint el líquid i fent treball sobre el líquid, augmentant així l'energia mecànica del líquid. Alguns exemples inclouen bombes alternatives, bombes d'engranatges i bombes de cargol, etc.
Bomba de raig III: funciona utilitzant el raig d'alta -velocitat generat pel fluid de treball per expulsar el fluid i, després, mitjançant l'intercanvi d'impuls, l'energia del fluid expulsat augmenta.
A causa de la seva estructura senzilla, facilitat de fabricació, flux estable, forta adaptabilitat i funcionament convenient, les bombes centrífugues s'utilitzen àmpliament en la producció química. Per tant, en aquest article ens centrarem a introduir bombes centrífugues.
Principi de funcionament d'una bomba centrífuga
Quan una bomba centrífuga està en funcionament, es basa en l'impulsor giratori d'alta -velocitat per permetre que el líquid adquireixi energia i augmenti el seu potencial de pressió sota l'efecte de la força centrífuga inercial. Abans que la bomba centrífuga comenci a funcionar, el cos de la bomba i la canonada d'entrada s'han d'omplir de mitjà líquid per evitar que es produeixi cavitació.
Quan l'impulsor gira ràpidament, les pales fan que el medi giri ràpidament. El medi giratori es llança fora de l'impulsor sota l'acció de la força centrífuga. Després de tirar l'aigua dins de la bomba, es forma una zona de buit al centre de l'impulsor. Al mateix temps, aspira líquid contínuament i dóna contínuament certa energia al líquid aspirat-, i després descarrega el líquid. Així, la bomba centrífuga funciona contínuament d'aquesta manera.
Estructura d'una bomba centrífuga
Hi ha molts tipus de bombes centrífugues. Tot i que les estructures dels diferents tipus de bombes són diferents, els components principals són bàsicament els mateixos.
Els components principals d'una bomba centrífuga inclouen: impulsor, eix de la bomba, carcassa de la bomba, base de la bomba, caixa d'embalatge (dispositiu de segellat), anell de segellat, carcassa de coixinets, etc.
1. Impulsor
L'impulsor és el component de treball d'una bomba centrífuga. Aconsegueix el bombeig de líquids girant a gran velocitat i fent treballs sobre els líquids. És una part important de la bomba centrífuga.
L'impulsor està format generalment pel cub, les pales i la placa de coberta. La placa de coberta de l'impulsor es divideix en la placa de coberta frontal i la placa de coberta posterior. La placa de coberta del costat d'entrada de l'impulsor s'anomena placa de coberta frontal i la placa de coberta de l'altre costat s'anomena placa de coberta posterior.
Quan s'engega la bomba centrífuga, l'eix de la bomba fa que l'impulsor giri junts a gran velocitat. Això obliga el líquid que s'ha-omplert prèviament entre les fulles a girar. Sota l'acció de la força centrífuga inercial, el líquid es mou radialment des del centre fins a la perifèria de l'impulsor.
Durant el procés de flux a través de l'impulsor, el líquid adquireix energia, augmentant la seva pressió estàtica i augmentant la velocitat del flux. Quan el líquid surt de l'impulsor i entra a la carcassa de la bomba, s'alenteix a causa dels canals de flux que s'expandeixen gradualment a l'interior de la carcassa. Part de l'energia cinètica es converteix en energia de pressió estàtica i finalment flueix tangencialment a la canonada de descàrrega.
Segons les seves formes estructurals, els impulsors es poden classificar en els tres tipus següents.
(1) L'impulsor tancat té plaques de coberta als dos costats. Hi ha de 4 a 6 fulles entre les plaques de coberta. L'impulsor tancat té una alta eficiència i és el tipus més utilitzat. És adequat per transportar líquids nets sense partícules sòlides ni fibres.
(2) L'impulsor de tipus obert-no té plaques de coberta als dos costats de les pales. És adequat per al transport de líquids que contenen una gran quantitat de sòlids en suspensió. Tanmateix, la seva eficiència és relativament baixa i la pressió del líquid transportat no és alta.
(3) L'impulsor de tipus semi-obert només té una placa de coberta posterior. És adequat per transportar líquids que són propensos a la sedimentació o que contenen matèria sòlida en suspensió. La seva eficiència es troba entre la dels impulsors de tipus obert i tancat.
2. Eix de la bomba
La funció principal de l'eix de la bomba d'una bomba centrífuga és transmetre la potència i donar suport a l'impulsor per mantenir-lo en posició de treball i funcionar amb normalitat. Un extrem de l'eix està connectat a l'eix del motor mitjançant un acoblament i l'altre extrem suporta l'impulsor per al moviment de rotació. L'eix està equipat amb components com ara coixinets i segells axials.
Els materials habituals per als eixos de la bomba són l'acer al carboni i l'acer inoxidable.
L'impulsor i l'eix estan connectats per una clau. Com que aquest mètode de connexió només pot transmetre el parell, però no pot fixar la posició axial de l'impulsor, a la bomba, s'utilitzen una funda axial i una femella de bloqueig per fixar la posició axial de l'impulsor.
Després de col·locar l'impulsor axialment amb la femella de bloqueig i la màniga de l'eix, per evitar que la femella de bloqueig s'afluixi, cal evitar que la bomba s'inverteixi. Especialment per a les bombes de nova instal·lació o les bombes que s'han sotmès a desmuntatge i reparació, s'ha de dur a terme una comprovació de la direcció de gir segons la normativa per garantir la coherència amb la direcció especificada.
3. Màniga
La funció de la màniga de l'eix és protegir l'eix de la bomba, convertint la fricció entre l'embalatge i l'eix de la bomba en la fricció entre l'embalatge i la màniga de l'eix. Per tant, la màniga de l'eix és un component-propens al desgast de la bomba centrífuga.
La superfície de la funda de l'eix també es pot sotmetre a tractaments com la cementació, la nitruració, el cromat i la polvorització. El requisit de rugositat de la superfície generalment es requereix per assolir Ra3,2μm - Ra0,8μm. Això pot reduir el coeficient de fricció i augmentar la vida útil.
4. Coixinets
Els coixinets tenen la funció de suportar el pes i la càrrega del rotor. A les bombes centrífugues, s'utilitzen principalment coixinets. L'anell exterior del coixinet es troba en un sistema d'eix base amb el forat de la carcassa del coixinet, mentre que l'anell interior es troba en un sistema de forats base amb l'eix giratori. Els estàndards nacionals de categoria coincident tenen valors recomanats i es poden seleccionar segons circumstàncies específiques. Els coixinets generalment es lubrifiquen amb greix i oli lubricant.
5. Caixa de farciment
Quan l'eix de la bomba sobresurt de la carcassa de la bomba, hi ha un buit entre l'eix i la carcassa. A les bombes centrífugues d'aspiració simple-, si no s'utilitza cap dispositiu de segellat de l'eix en aquesta part, l'aigua d'alta pressió-dins de la carcassa de la bomba es filtrarà en grans quantitats. La caixa d'embalatge és un dels dispositius de segellat d'eix d'ús habitual. La caixa d'embalatge es compon de cinc components: la màniga de segellat de l'eix, l'embalatge, la canonada de segellat d'aigua, l'anell de segellat d'aigua i la coberta d'embalatge.
⒍蜗壳
La voluta és un canal de flux en forma d'espiral-que augmenta gradualment l'àrea de la secció transversal-des de la sortida de l'impulsor fins a l'entrada de l'impulsor de la següent etapa o fins a la canonada de sortida de la bomba. El canal de flux s'expandeix gradualment i la sortida té la forma d'un tub difusor. Després que el líquid surti de l'impulsor, la seva velocitat de flux es pot reduir sense problemes, convertint una gran part de la seva energia cinètica en energia de pressió estàtica.
Els avantatges de la voluta són que és fàcil de fabricar, té una àmplia zona d'eficiència i l'eficiència de la bomba canvia poc després de mecanitzar l'impulsor.
L'inconvenient és que la forma de la voluta és asimètrica. Quan s'utilitza una sola voluta, la pressió que actua radialment sobre el rotor no és uniforme, cosa que és probable que faci que l'eix es doblegui. Per tant, a les bombes multi-etapa, només la primera i l'última secció utilitzen volutes, mentre que la secció mitjana adopta un dispositiu de roda guia.
El material de la voluta sol ser ferro colat. La voluta de la bomba anticorrosió està feta d'acer inoxidable o d'altres materials anticorrosió, com ara plàstic, fibra de vidre, etc. Per a les bombes de diverses etapes, a causa de l'alta pressió, els requisits de resistència del material són més elevats i les seves volutes generalment estan fetes d'acer fos.
⒎ Roda motriu
La roda de guia és un disc estacionari amb pales de guia cap endavant embolcallades al voltant de la seva vora exterior a la part davantera. Aquestes paletes guies formen una sèrie de canals de flux-difusors. A la part posterior, hi ha pales de guia inversa que dirigeixen el líquid a l'entrada de l'impulsor de la següent etapa. Després d'expulsar el líquid de l'impulsor, flueix sense problemes a la roda de guia i continua fluint cap a l'exterior al llarg de les pales de guia avançades, amb la seva velocitat disminuint gradualment i la major part de la seva energia cinètica es converteix en energia de pressió estàtica.
El joc radial unilateral entre l'impulsor i les pales guia és d'aproximadament 1 mm. Si l'espai lliure és massa gran, l'eficiència disminuirà; si és massa petit, provocarà vibracions i sorolls. En comparació amb la voluta, la carcassa de la bomba centrífuga multi-segmentada amb rodes guia és més fàcil de fabricar i té una major eficiència de conversió d'energia. Tanmateix, la seva instal·lació i manteniment són més difícils que la de la voluta.
16. Anell de tancament
Per reduir les fuites internes i protegir la carcassa de la bomba, s'instal·la un anell de segellat reemplaçable a la carcassa corresponent a l'entrada de l'impulsor. El joc radial entre el forat interior de l'anell de segellat i el cercle exterior de l'impulsor és generalment entre 0,1 i 0,2 mm. Després que l'anell de segellat s'hagi desgastat, el joc radial augmenta, donant lloc a una disminució del volum de descàrrega líquida de la bomba i una reducció de l'eficiència. Quan el buit de segellat supera el valor especificat, cal substituir-lo a temps.
Les formes estructurals de l'anell de segellat són de tres tipus:
Tipus d'anell-pla, amb una estructura senzilla i de fàcil fabricació, però amb un efecte de segellat deficient;
L'anell de segellat d'angle recte-permet que les fuites de líquid passin per un canal de 90 graus, donant lloc a un millor efecte de segellat en comparació amb el tipus d'anell-pla. És molt utilitzat.
L'anell de segellat laberint té un bon efecte de segellat, però la seva estructura és complexa i la seva fabricació és difícil. Per tant, rarament s'utilitza en bombes centrífugues.
El procés de funcionament d'una bomba centrífuga
Abans d'engegar la bomba, primer ompliu-la amb el líquid a transportar.
2. Després d'engegar la bomba, l'eix de la bomba fa que l'impulsor giri a gran velocitat, generant força centrífuga. Sota aquesta força, el líquid es llança des del centre de l'impulsor a la perifèria de l'impulsor, la seva pressió augmenta i flueix a la carcassa de la bomba a una velocitat molt alta (15-25 m/s).
3. A la carcassa de la bomba 蜗形, a mesura que el canal de flux s'expandeix contínuament, la velocitat del flux del líquid s'alenteix, fent que la major part de l'energia cinètica es converteixi en energia de pressió. Finalment, el líquid surt del port de descàrrega amb una pressió estàtica relativament alta i entra a la canonada de descàrrega.
4. Després d'expulsar el líquid de l'interior de la bomba, es forma un buit al centre de l'impulsor. Sota la diferència de pressió entre la pressió superficial del líquid (pressió atmosfèrica) i la pressió dins de la bomba (pressió negativa), el líquid entra a la bomba a través de la canonada d'aspiració i omple la posició on es va expulsar el líquid.
Classificació de les bombes centrífugues
Els productes de bombes centrífugues es classifiquen generalment segons les seves característiques estructurals. Hi ha diversos mètodes de classificació, incloent-hi sis tipus: classificats per pressió de treball, pel nombre d'impulsors de treball, per la forma en què l'impulsor absorbeix aigua, etc.
⒈ Segons la pressió de treball:
Bomba de-baixa pressió: la pressió és inferior a 100 metres de columna d'aigua.
Bomba de pressió mitjana-: la pressió oscil·la entre 100 i 650 metres de columna d'aigua.
Bomba{0}}d'alta pressió: la pressió és superior a 650 metres de columna d'aigua.
2. Segons el nombre d'impulsors de treball:
Bomba d'una -etapa: es refereix a una bomba on només hi ha un impulsor a l'eix de la bomba.
Bomba multi-etapa: aquest tipus de bomba té dos o més impulsors al seu eix. En aquest cas, la capçalera total de la bomba és la suma de les capçades generades per cadascun dels n impulsors.
3. Segons el mètode d'admissió d'aigua de l'impulsor:
Bomba d'admissió d'aigua-única-: també coneguda com a bomba d'aspiració-única, vol dir que només hi ha un port d'entrada d'aigua a l'impulsor.
Bomba d'aspiració bidireccional: també coneguda com a bomba d'aspiració doble-, té un port d'entrada als dos costats de l'impulsor. El seu cabal és el doble que el d'una sola-bomba d'aspiració. Es pot considerar aproximadament com dos impulsors-de bomba d'aspiració individuals col·locats-a{6}}esquena.
4. Segons la posició de l'eix de la bomba:
Bomba horitzontal: l'eix de la bomba està en posició horitzontal.
Bomba vertical: l'eix de la bomba està en posició vertical.
5. Segons la forma de la junta de la carcassa de la bomba:
Bomba dividida horitzontal: És aquella on la costura de la junta s'obre en el pla horitzontal que passa per l'eix.
Bomba de superfície d'articulació vertical: es refereix a una bomba on la superfície de la junta és perpendicular a la línia de l'eix.
6. El mètode per dirigir l'aigua que surt de l'impulsor cap a la cambra de descàrrega:
Bomba de la carcassa: després que l'aigua surti de l'impulsor, entra directament a la carcassa de la bomba que té forma d'espiral.
Bomba de paletes de guia: després que l'aigua surti de l'impulsor, entra a les pales de guia situades fora de l'impulsor i després passa a la següent etapa o flueix a la canonada de sortida.
⒎ Segons els diferents mitjans transportats, les bombes centrífugues es poden classificar en: bombes d'aigua, bombes d'oli, bombes resistents a la corrosió-, etc.
Cavitació i bloqueig de vapor
Fenomen d'erosió
Pel principi de funcionament de la bomba centrífuga, es pot saber que després que el líquid entre les pales sigui expulsat de l'impulsor giratori d'alta -velocitat, es forma una àrea de baixa-pressió a prop de l'entrada de l'impulsor. Quan la pressió a l'entrada de l'impulsor és igual o inferior a la pressió de vapor saturat pV del líquid transportat a la temperatura de funcionament, el líquid d'aquesta zona es vaporitzarà i formarà bombolles. Quan les bombolles viatgen amb el líquid a la zona d'alta pressió-, es condensaran ràpidament a causa de la pressió.
En el moment de la condensació de la bombolla, es forma un buit local. El líquid circumdant es precipita cap a l'espai que abans ocupava la bombolla a gran velocitat, provocant impactes i vibracions, donant lloc a una força d'impacte important. Especialment quan el punt de condensació de la bombolla es troba a prop de la superfície de la fulla, nombroses partícules líquides impacten la fulla a una freqüència i pressió alta; al mateix temps, la bombolla també pot contenir una petita quantitat d'oxigen i altres substàncies que tenen un efecte corrosiu químic sobre els materials metàl·lics. Sota l'acció combinada de l'impacte continu i la corrosió química, la superfície de la fulla es fa malbé, formant taques i esquerdes, que provocaran danys prematurs de la fulla. Aquest fenomen s'anomena cavitació a les bombes centrífugues.
El fenomen de la unió de gasos
Quan s'engega una bomba centrífuga, si hi ha aire a la bomba, a causa de la baixa densitat d'aire, la força centrífuga generada després de la rotació és petita. Com a resultat, la baixa pressió formada a la zona central de l'impulsor és insuficient per aspirar el líquid. Fins i tot si la bomba centrífuga s'engega, no pot completar la tasca de transport. Aquest fenomen s'anomena "clau d'aire".
Això indica que la bomba centrífuga no té cap capacitat d'auto{0}}cebada. Per tant, abans de posar en marxa la bomba centrífuga, s'ha d'omplir amb el líquid a transportar. Per descomptat, si l'entrada d'aspiració de la bomba centrífuga es col·loca per sota del nivell de líquid del líquid transportat, el líquid fluirà automàticament a la bomba. Aquest és un cas especial. La canonada d'aspiració de la bomba centrífuga està equipada amb una vàlvula inferior per evitar que el líquid que es va omplir abans de començar a sortir de la bomba. La pantalla del filtre pot evitar que les substàncies sòlides del líquid siguin aspirades i bloquegin les canonades i el tub de descàrrega de la carcassa de la bomba. La vàlvula reguladora instal·lada a la canonada de descàrrega s'utilitza per engegar la bomba, aturar-la i regular el cabal.
Des de la perspectiva de les diferents causes de cavitació i bloqueig de vapor:
La unió d'aire fa referència a la presència d'aire dins del cos de la bomba. Normalment es produeix quan s'engega la bomba. La manifestació principal és que l'aire dins del cos de la bomba no s'ha eliminat completament. Mentre que la cavitació és causada perquè el líquid assoleix la seva pressió de vaporització a una temperatura determinada. Es pot observar que està molt relacionat amb el mitjà transportat i les condicions de treball.
Es poden utilitzar els mètodes següents per prevenir l'aparició del fenomen de tancament d'aire:
1. Abans de començar, ompliu la closca amb líquid. Assegureu-vos d'un segellat hermètic a la closca. La vàlvula d'ompliment d'aigua i el capçal de la dutxa no han de tenir fuites. El rendiment de segellat ha de ser bo.
2. La canonada d'aspiració de la bomba centrífuga està equipada amb una vàlvula inferior per evitar que el líquid que es va bombejar abans de l'arrencada torni a fluir a la bomba. La pantalla del filtre pot evitar que les partícules sòlides del líquid siguin aspirades. La canonada de descàrrega està equipada amb una vàlvula reguladora que s'utilitza per iniciar i aturar la bomba i regular el cabal.
3. Col·loqueu l'entrada d'aspiració de la bomba centrífuga per sota del nivell del líquid on cal transportar el líquid. El líquid fluirà automàticament a la bomba.
Causes i solucions de l'aparició de cavitació
Les principals causes de la cavitació són:
1. La resistència de la canonada d'entrada és massa alta o la canonada és massa prima.
2. La temperatura del medi transportat és massa alta;
3. Flux excessiu, és a dir, la vàlvula de sortida està massa oberta;
4. L'alçada d'instal·lació és massa alta, cosa que afecta la capacitat d'entrada de líquid de la bomba.
5. Problemes de selecció, inclosa la selecció de bombes i la selecció de materials de bombes, etc.
Solució:
1. Traieu els objectes estranys de la canonada d'entrada per garantir un flux suau o augmentar el diàmetre de la canonada.
2. Reduir la temperatura del medi transportat;
3. Reduir l'alçada d'instal·lació;
4. Substituïu la bomba o feu millores en determinats components de la bomba, com ara l'ús de materials resistents a la cavitació.
