Jos haluat optimoida keskipakopumpun juoksupyörien suunnittelua. Siksi on tarpeen selventää optimoinnin tarkoitusta: parantaa hengityksen suorituskykyä? Pumpun tehokkuuden parantaminen? Säädä Q-H-käyrän nousuamplitudi... ja optimoi se sitten erityistarpeiden mukaan. Keskeinen hydrauliikkakomponentti, joka vaikuttaa keskipakopumppujen suorituskykyyn, on juoksupyörä ja siihen sovitetut virtauskomponentit, kuten kierteet/ohjainsiivet.
Nestemekaniikka on puoliteoreettinen ja puoliksi empiirinen tieteenala, ja edelleen on monia aloja, joita ei voida tarkasti suunnitella, simuloida ja ennustaa, kuten kyvyttömyys simuloida tarkasti nesteiden todellista virtaustilaa ja niiden vaikutusta pumpun suorituskykyyn erilaisissa rakenteissa, lämpötiloissa ja pumppausväliaineissa. Siksi tässä artikkelissa voidaan vain lyhyesti selittää, kuinka keskipakopumpun siipipyörä optimoidaan sen imu- ja hydraulisen suorituskyvyn parantamiseksi laadullisesta näkökulmasta yhdistettynä kokemukseen. Vain viitteeksi.
1. Paranna sisäänhengitystehoa
Juoksupyörän siipille on olemassa kahdenlaisia taivutuksia: eteenpäin taivutus ja taaksepäin taivutus. Keskipakopumpuissa käytetään tyypillisesti kaarevia takasiipipyöriä, koska se maksimoi tehon, antaa suuren pyörimisvoiman nesteeseen ja estää virtauksen erottumisen.
Pumpun rungon osalta pumpun kavitaatiokäyttäytymiseen ja imutehoon vaikuttavat suuresti juoksupyörän sisääntulon geometrinen muoto ja pinta-ala. Monet geometriset tekijät siipipyörän sisääntulossa voivat vaikuttaa kavitaatioon, kuten imuaukon ja navan halkaisija, siiven sisääntulokulma ja ylävirtauksen tulokulma, siipien lukumäärä ja paksuus, siiven kurkun pinta-ala, pinnan karheus, siiven etureunan profiili jne. Lisäksi se liittyy myös siipipyörän siipien ulkohalkaisijaan (johtimeen siipien ja pumpun raon välillä) kierukkapumput).
1) Sisääntulon halkaisija/juoksupyörän tuloalue
Keskipakopumppujen imutehon parantamiseksi suunnittelijat yleensä saavuttavat tämän lisäämällä juoksupyörän sisääntulon halkaisijaa. Nykyään tätä suunnittelumenetelmää käytetään edelleen keskipakopumppujen suunnittelussa.
Kun akselin halkaisija on sama ja halkaisijavälys juoksupyörän suurenkaassa on sama, sitä parempi imuteho (mitä suurempi siipipyörän tuloalue, sitä suurempi imuominaisnopeus), sitä suurempi välysalue juoksupyörän suurenkaassa, mikä tarkoittaa, että vuotomäärä on suurempi ja pumpun hyötysuhde pienempi.
Kuitenkin menetelmässä, jolla imutehoa voidaan parantaa lisäämällä siipipyörän sisääntulon halkaisijaa, on kiinnitettävä erityistä huomiota:
Imukohtaisen nopeuden arvoa ei saa ylittää merkittävästi asiaankuuluvissa standardeissa ja teknisissä tiedoissa määritettyjä arvoja, muuten se johtaa pumpun kapeaan vakaaseen toiminta-alueeseen.
2) Terän etureunan muoto
Parabolisen profiilin ottaminen käyttöön voi parantaa juoksupyörän imutehoa, kun se täyttää etureunan siiven paksuuden mekaaniset ja valmistusrajoitukset. Elliptisen ääriviivan imuteho on toinen, ja tämä muoto on etureunan oletusmuotovalinta, koska se täyttää helposti terän etureunan paksuuden mekaaniset ja valmistusrajoitukset.
3) Juoksupyörän kansilevyn tuloosan kaarevuussäde
Juoksupyörän sisääntulossa kääntöpisteessä nestevirtaukseen vaikuttavan keskipakovoiman vuoksi paine on alhainen ja virtausnopeus suuri lähellä etupeitelevyä, mikä johtaa epätasaiseen nopeuden jakautumiseen siipipyörän sisääntulossa. Peitelevyn tuloosan kaarevuussäteen sopiva lisääminen on hyödyllistä alentamalla absoluuttista nopeutta etupeitelevyssä (hieman ennen terän tuloaukkoa) ja parantamalla nopeusjakauman tasaisuutta, vähentäen painehäviötä pumpun tuloosassa, mikä vähentää NPSHR:ää ja parantaa pumpun kavitaatiokykyä.
4) Terän tuloreunan sijainti ja tuloosan muoto
Terän tuloreuna ulottuu sivusuunnassa kohti imuaukkoa käyttämällä pyyhkäisyä takaterän sisääntuloreunaa (tuloreuna ei ole samalla akselilla, ja ulkoreuna on siirretty tietyllä kulmalla taaksepäin), jolloin napapuolen nestevirtaus vastaanottaa terän toiminnan etukäteen ja lisää painetta.
Terän sisääntuloreuna ulottuu eteenpäin ja kallistuu aiheuttaen erilaisia kehänopeuksia kussakin pisteessä. Yleensä aksiaalinen nopeus jakautuu suunnilleen tasaisesti tuloreunaa pitkin, mikä johtaa erilaisiin suhteellisiin virtauskulmiin tuloreunan jokaisessa pisteessä. Tämän virtaustilanteen täyttämiseksi ja iskuhäviöiden vähentämiseksi siipien sisääntulo tulee tehdä tilallisesti kierrettyyn muotoon, minkä vuoksi monet hitaiden-siipipyörän siipipyörän sisääntulon osista tehdään myös kierrettyjä siipiä.
5) Terän sisääntulokulma
Suunnittelutilanne ottaa käyttöön hieman suuremman positiivisen iskukulman siipien sisääntulokulman lisäämiseksi, siipien sisääntulon taivutuksen vähentämiseksi, terien siirtymän vähentämiseksi, siipien sisääntulon virtausalueen lisäämiseksi ja siten imutehokkuuden parantamiseksi. Samalla se parantaa myös toimintaympäristöä vilkkaassa liikenteessä liikennehäviöiden vähentämiseksi. Iskukulma ei kuitenkaan saa olla liian suuri, muuten se vaikuttaa tehokkuuteen.
6) Terän sisääntulon paksuus ja sileys
Pienennä terän sisääntuloaukon paksuutta sopivasti ja pyöristä se lähemmäs virtaviivaista muotoa. Lavan paksuuden pienentäminen ei ainoastaan laajentaa juoksupyörän imukanavan pinta-alaa, vähentää virtausnopeutta ja lisää painetta (siiven sisääntulon muoto on erittäin herkkä paineen pudotukselle), vaan myös parantaa siipipyörän ja siiven sisääntulon pinnan sileyttä, mikä vähentää vastushäviöitä. Kaikki nämä toimenpiteet ovat hyödyllisiä pumpun imutehon parantamiseksi.
7) Tasapainoreikä
Siipipyörässä olevalla tasapainoreiällä on tietty tuhoava vaikutus juoksupyörään tulevaan päävirtaukseen vuodon vuoksi (tasapainoreiän pinta-ala ei saa olla pienempi kuin 5 kertaa tiivistysraon pinta-ala, jotta vuotovirtaus pienenisi ja vaikutus päävirtaukseen voidaan minimoida). Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun siipipyörässä avataan tasapainoreikä, pyörteiden voimakkuus juoksupyörän takana laskee ja jotkut pyörteet voivat jopa hävitä, mikä parantaa pumpun imutehoa.
8) Juoksupyörän ulostulon halkaisija
Pieni juoksupyörän halkaisijan pieneneminen lisää vain hieman NPSHR:ää. Mutta kun halkaisija pienenee 5 % - 10 %, NPSHR kasvaa merkittävästi, koska siiven pituuden lyhentäminen lisää siiven ominaiskuormia, mikä vaikuttaa nopeuden jakautumiseen juoksupyörän sisääntulossa.
Huomautuksia:
1) Yritä välttää menetelmää lisätä juoksupyörän tuloaluetta imutehon parantamiseksi ja välttää imukohtaisen nopeuden vakavaa ylittämistä, muuten on helppo aiheuttaa sisääntulon takaisinvirtausta ja laajentaa pumpun epävakaa toiminta-alue.
2) Teräkanavaoireyhtymän kavitaatiota tulee välttää. Tämäntyyppiset kavitaatiovauriot johtuvat ohjaussiipien (ohjaussiipipumpuille) tai kierteiden (kierukkapumpuille) ja juoksupyörän siipien ulkohalkaisijan välisestä pienestä rakosta. Kun neste virtaa pienen kanavan läpi, nesteen nopeuden lisääntyminen aiheuttaa nesteen paineen laskun, paikallisen höyrystymisen ja kuplien muodostumisen, jotka sitten repeytyvät korkeammissa paineissa, mikä johtaa kavitaatioon.
2. Paranna hydraulista suorituskykyä
Pumppujen hydrauliseen suorituskykyyn vaikuttavat monet tekijät, ja tärkeimmät juoksupyörien hydrauliseen tehokkuuteen vaikuttavat tekijät ovat erilaiset häviöt. Erityisesti siellä on:
1) Lehtien lukumäärä
Keskipakopumpuissa siipien lukumäärän lisääminen voi yleensä parantaa nesteen virtausta ja kasvattaa pumpun nostokorkeutta asianmukaisesti. Terien lukumäärän lisääminen kuitenkin pienentää kanavan virtausaluetta, mikä johtaa virtausnopeuden kasvuun ja siipien kitkahäviöön.
Siksi siipien liiallinen lisääntyminen ei vain vähennä tehokkuutta ja heikentää juoksupyörän kavitaatiokykyä, vaan se voi myös aiheuttaa kohoamisen pumpun suorituskykykäyrään. Lisäksi terien lukumäärän lisääntyminen tasoittaa pään ominaiskäyrän nousevaa trendiä (nimellispisteestä) kriittiseen kuolleeseen pisteeseen; Päinvastoin, kun terien lukumäärä pienenee, pään ominaiskäyrä jyrktyy. Keskipakopumpun juoksupyörille, joissa on suuri määrä siipiä, valitaan yleensä 5-7 terää.
2) Pitkät ja lyhyet lehdet
Tutkimukset ovat osoittaneet, että mikä tahansa lyhyiden ja pitkien siipien yhdistelmä pumpun siipipyörässä on hyödyllinen pumpun tehokkuuden parantamiseksi, koska se voi tehokkaasti estää epätasaisen nopeuden jakautumisen aiheuttaman siipipyörän tuloaukon aiheuttaman kiertovirtauksen.
3) Kierretyt terät
Kokeet ovat osoittaneet, että kierretyillä siipillä varustetuilla pumpuilla on korkeampi hyötysuhde suunnitellun toimintapisteen lähellä ja suuren virtauksen alueilla verrattuna kaarevilla siipillä varustettuihin pumppuihin. Samaan aikaan pumpuilla, joissa on kierretyt siivet, on kriittisessä pisteessä korkeampi nostokorkeus kuin kaarevilla siivellä (mikä voi muuttaa nousevaa nousevaa nousevaa pän ominaiskäyrää kriittisessä pisteessä, erityisesti matalan ominaisnopeuden keskipakopumpuissa, jotka voivat tehokkaasti parantaa/poistaa kohoumia).
4) Juoksupyörän ulostulon halkaisija
API 610 -standardi ei salli pumppujen saavuttaa juoksupyörän enimmäishalkaisijaa, ja se vaatii juoksupyörän leikkaamista pumpun vaaditun suorituskyvyn saavuttamiseksi. Jos pumppuvalikoima on liian suuri, siipipyörän leikkaaminen on suhteellisen taloudellinen ja tehokas tapa pienentää syntyvää painetta ja virtausta. Vaikka juoksupyörän leikkaaminen on tehokkaampaa kuin kuristusventtiilin käyttö vaadittujen käyttöolosuhteiden täyttämiseksi, sen hyötysuhde on yleensä pienempi kuin täysikokoisen siipipyörän, koska juoksupyörän siivet lyhenevät ja siipipyörän siipien ja pumpun kotelon välinen rako kasvaa.
Säteittäisen virtauksen juoksupyörien halkaisijaa ei saa pienentää yli 70 prosenttiin suunnitellusta enimmäishalkaisijasta. Pumpun juoksupyörän halkaisijan pienentäminen muuttaa myös poistokanavan leveyttä, siiven ulostulokulmaa ja siiven pituutta. Mitä enemmän juoksupyörän halkaisija pienenee maksimihalkaisijasta, sitä enemmän pumpun hyötysuhde laskee juoksupyörän leikkaamisen myötä ja korkein hyötysuhde siirtyy kohti pienempiä virtausnopeuksia.
3. Muiden parametrien vaikutus pumpun suorituskykyyn
1) Juoksupyörän lavan leveys
Kun lavan leveys kasvaa, nestepaine laskee, joten nostokorkeus pienenee juoksupyörän siiven leveyden kasvaessa; Terän leveyden vaikutus optimaalisen hyötysuhteen pisteen tehokkuuteen ei yleensä ole merkittävä (terän leveyden kasvaessa optimaalisen hyötysuhteen pisteen tehokkuus voi hieman kasvaa), mutta korkean -tehokkuuden vyöhyke siirtyy kohti pienempiä virtausnopeuksia, kun terän leveys pienenee. Tehokkuusvaikutus on suurempi suuremmilla tilavuusvirtausnopeuksilla, toisin sanoen siiven leveyden kasvaessa tehokkuuskäyrä pienenee nopeasti optimaalisen hyötysuhdepisteen oikealle puolelle.
2) Juoksupyörän ulostulon siiven kulma
Mitä suurempi ulostulon siiven kulma on, sitä korkeampi pää tietyllä nopeudella, mutta alhaisemman tehokkuuden ja kulumiskyvyn kustannuksella. Alempi ulostuloterän kulma lisää tehokkuutta ja terän pituutta, mutta sen kustannuksella pienenee. Siksi vientiterän kulma on yleensä optimoitava näiden tekijöiden tasapainon saavuttamiseksi. Nostokorkeus kasvaa poistoliivin kulman kasvaessa, mikä voidaan selittää poistoaukon poikki-poikkileikkauksen koon kasvulla suhteessa ulostulon siipien kulmaan, mikä johtaa nesteen paineen laskuun siipien välisessä virtauskanavassa.
Tutkimus viittaa siihen, että maksimihyötysuhde pienenee ulostulon siiven kulman kasvaessa. Kun poistoliivin kulma on pieni, pumpun hyötysuhde korkeimman hyötysuhteen oikealla puolella laskee nopeasti.
3) Juoksupyörän ulostulon jakajan terä
Halkaisuterien lisääminen juoksupyörän ulostulopuolelle lisää pumpun nostokorkeutta ja hydrauliikan tehokkuutta, ja nostokorkeus ja hyötysuhde lisääntyvät, kun halkaisuterien pituus kasvaa. Halkaisuterien pituus ei yleensä ylitä 0,5 kertaa alkuperäisen terän pituutta, riippuen juoksupyörän koosta, terien muodosta ja siipien lukumäärästä.
4) Juoksupyörän lavan ulostuloreunan trimmaus
Juoksupyörän ulostulon siipien takaosan hionta laajentaa juoksupyörän ulostulon virtauskanavan pinta-alaa, mikä lisää juoksupyörän virtausnopeutta. Kun poistokanavan pinta-ala laajenee, myös nostokorkeus kasvaa ja pumpun optimaalinen hyötysuhde siirtyy suuren virtauksen puolelle.
