שאלות ותשובות טכניות לגבי משאבות

1. מהי משאבה?

תשובה: בדרך כלל, כל מכונה שמרימה נוזלים, מעבירה נוזלים או מגבירה את לחץ הנוזלים, כלומר ממירה את האנרגיה המכנית של המניע העיקרי לאנרגיה נוזלית, מכונה ביחד משאבה.

2. סיווג משאבות?

תשובה: השימושים במשאבות משתנים. על פי עקרונות העבודה שלהם, ניתן לסווג אותם לשלוש קטגוריות עיקריות:
① משאבת נפח ② משאבת שבשבת ③ סוגים אחרים של משאבות
3. כיצד פועלת משאבה נפחית? אתה יכול לתת דוגמה?

תשובה: נצלו את השינויים התקופתיים בנפח העבודה כדי להעביר את הנוזל.
לדוגמא: משאבות בוכנה, משאבות בוכנה, משאבות דיאפרגמה, משאבות גלגלי שיניים, משאבות בוכנה, משאבות ברגים וכו'.
4. איך פועלת משאבת שבשבת? תן דוגמה?

תשובה: ניצול האינטראקציה הנוזלית בתוך הלהבים כדי להעביר את הנוזל.
לדוגמה: משאבות צנטריפוגליות, משאבות זרימה מעורבות-, משאבות זרימה צירית-, משאבות מערבולת וכו'.

5. כיצד פועלת משאבה צנטריפוגלית?

תשובה: המשאבה הצנטריפוגלית מעבירה את האנרגיה המכנית מהמניע העיקרי לנוזל באמצעות פעולת האימפלר המסתובב. במהלך התהליך כאשר הנוזל זורם מהכניסה ליציאה של האימפלר, גם אנרגיית המהירות שלו וגם אנרגיית הלחץ גדלים. הנוזל היוצא מהאימפלר הופך לאנרגיית לחץ בתא היציאה ולאחר מכן נשלח החוצה לאורך צינור הפריקה. בשלב זה נוצר ואקום או לחץ נמוך בצד כניסת האימפלר עקב פריקת הנוזל. הנוזל בתא היניקה נלחץ לתוך כניסת האימפלר תחת פעולת לחץ פני הנוזל (לחץ אטמוספרי). לפיכך, האימפלר המסתובב שואב ומפרק את הנוזל ללא הרף.

6. מהם המאפיינים של משאבות צנטריפוגליות?

תשובה: התכונות שלו הן: מהירות סיבוב גבוהה, גודל קטן, משקל קל, יעילות גבוהה, קצב זרימה גדול, מבנה פשוט, ביצועים יציבים, תפעול ותחזוקה קלים. החיסרון הוא שלפני תחילת העבודה יש ​​למלא את המשאבה בנוזל. לצמיגות גבוהה יש השפעה משמעותית על ביצועי המשאבה וניתן להשתמש בה רק לנוזלים בעלי צמיגות דומה למים. טווח זרימה: 5 - 20,000 מטר מעוקב לשעה, טווח ראש: 8 - 2,800 מטר.
7. כמה סוגים של צורות מבניות יש למשאבה הצנטריפוגלית? מהם המאפיינים והיישומים שלהם?

תשובה: משאבות צנטריפוגליות מסווגות לפי צורותיהן המבניות ל: משאבות אנכיות ומשאבות אופקיות. המאפיינים של משאבות אנכיות הם: שטח רצפה קטן, עלות בנייה נמוכה והתקנה קלה. החסרונות הם: מרכז כובד גבוה, לא מתאים לפעולה במצבים ללא יסודות קבועים. המאפיינים של משאבות אופקיות הם: טווח שימוש רחב, מרכז כובד נמוך ויציבות טובה. החסרונות הם: שטח רצפה גדול, עלות בנייה גבוהה, נפח גדול ומשקל כבד. לדוגמה: משאבות אנכיות הן משאבות צינור, משאבות DL רב-שלביות, משאבות חשמליות טבולות וכו'. משאבות אופקיות כוללות משאבות IS, משאבות D-רב שלביות מסוג D-משאבות יניקה מסוג SH, סוג B-, סוג BA, סוג IH, סוג IR. על פי הדרישות של ראש וקצב זרימה ובהתבסס על מבנה האימפלר ומספר השלבים, הם מסווגים כ:
①, משאבת יניקה- חד-שלבית-: המשאבה מורכבת מאימפלר אחד עם יציאת יניקה אחת. טווח קצב הזרימה הכללי הוא: 5.5 - 2000 מטרים מעוקבים לשעה, וטווח הראש הוא: 8 - 150 מטרים. המאפיינים הם: קצב זרימה קטן וראש נמוך.
②, משאבת יניקה- חד-שלבית-: למשאבה יש אימפלר אחד עם שני חלקי כניסה. טווח קצב הזרימה הכללי הוא: 120 - 20,000 מטרים מעוקבים לשעה, וטווח הראש הוא: 10 - 110 מטרים. יש לו קצב זרימה גדול וראש נמוך.
② משאבת יניקה חד- שלבית: המשאבה מורכבת ממספר אימפלרים. לאימפלר הראשון יש יציאת יניקה אחת, תא הפריקה של האימפלר הראשון משמש כפתח היניקה של האימפלר השני וכן הלאה. טווח קצב הזרימה הכללי הוא: 5 - 200 מ"ק לשעה, והראש הוא בין 20 ל-240 מטרים. המאפיינים שלו הם קצב זרימה נמוך וראש גבוה.
8. מהי משאבת צינור? מהן התכונות המבניות שלו?

תשובה: משאבת הצינור היא סוג של משאבה צנטריפוגלית חד-שלבית-שאיבה-. יש לו מבנה אנכי. מכיוון שהכניסה והיציאה שלו נמצאים על אותו קו ישר וקוטר הכניסה והיציאה זהים, הוא דומה לקטע של צינור וניתן להתקין אותו בכל מיקום על הצינור, ומכאן הוא נקרא "משאבת צינור".
מאפיינים מבניים: זוהי משאבה צנטריפוגלית חד-שלבית-שאיבה-. הכניסה והיציאה זהים וממוקמים על אותו קו ישר, בניצב לקו המרכז של הפיר, וזו משאבה אנכית.
9. המאפיינים המבניים והיתרונות של משאבת צנטריפוגלית אנכית- חד-שלבית -של ISG הם כדלקמן:

ראשית, המשאבה היא בעלת מבנה אנכי. כיסוי המנוע ומכסה המשאבה מתוכננים כיחידה אחת. המראה קומפקטי ואטרקטיבי, עם שטח רצפה קטן, עלות בנייה נמוכה, וניתן למקם אותו בחוץ כאשר מצויד בכיסוי מגן.
שנית, קוטר הכניסה והיציאה של המשאבה זהים והם ממוקמים על אותו קו מרכזי. ניתן להתקין אותו ישירות על הפלטפורמה כמו שסתום, ותהליך ההתקנה פשוט ביותר.
שלישית, עיצוב הבסיס הגאוני מקל על ההתקנה היציבה של המשאבה.
רביעית, ציר המשאבה משמש כציר המורחב של המנוע. זה פותר את בעיית הרטט החמורה המתרחשת כאשר ציר המשאבה הצנטריפוגלי הקונבנציונלי וציר המנוע משתמשים בצימוד להעברת הילוכים. פני השטח של פיר המשאבה מצופים בכרום-, מה שמאריך משמעותית את חיי השירות של המשאבה.
חמישית, האימפלר מותקן ישירות על הציר המורחב של המנוע. במהלך הפעולה, המשאבה אינה מפיקה רעש. מיסבי המנוע משתמשים במיסבי רעש-נמוכים, המבטיחים שהמכונה הכוללת פועלת עם רעש נמוך מאוד, מה שמשפר משמעותית את סביבת השימוש.
שישית, אטם הפיר מאמץ אטם מכני, אשר פותר את בעיית הדליפה החמורה הנגרמת על ידי מנגנון האיטום של המשאבה הצנטריפוגלית הקונבנציונלית. הטבעת הסטטית והטבעת הנעה של החותם עשויות סיליקון קרביד, מה שמשפר את חיי השירות של החותם ומבטיח סביבת עבודה יבשה ומסודרת.
שביעית, ישנם חורי אוורור על מכסה המשאבה. בצד התחתון ובשני צידי גוף המשאבה, ישנם חורי פריקת מים וחורי מד לחץ, שיכולים להבטיח את הפעולה והתחזוקה הרגילה של המשאבה.
שמינית, המבנה הייחודי מאפשר תחזוקה של מערכת הצנרת ללא צורך בפירוק. כל מה שצריך הוא להסיר את אום כיסוי המשאבה, ולאחר מכן ניתן לבצע את התחזוקה בנוחות רבה.
10. כמה סוגים של משאבות צנרת יש ומהן התכונות המשותפות ביניהן? ומהן היישומים שלהם?

תשובה: ①, משאבת מים צנטריפוגלית יניקה- חד-שלבית-יחידה מסוג ISG למים צלולים. הוא משמש לאספקת מים וניקוז מים תעשייתיים וביתיים, הגברת לחץ בבניין-בגובה, אספקת מים, חימום, קירור ומיזוג אוויר, תחבורה תעשייתית להגברת לחץ, ניקוי, ציוד אספקת מים והתאמת דוודים. טמפרטורת ההפעלה היא פחות או שווה ל-80 מעלות.
②, משאבת צינור מים חמים מסוג IRG חד-שלב אחד-משמשת להגברת הלחץ ולהזרמת המים החמים מהדודים בתעשיות כגון מתכות, הנדסה כימית, טקסטיל, עיבוד עץ, ייצור נייר, וכן במחלקות כמו בתי מלון, חדרי אמבטיה ובתי הארחה. טמפרטורת הפעולה המקסימלית היא פחות או שווה ל-120 מעלות.
③, משאבת ה-IHG חד-שלבית-חד-שלבית-לשאיבה לצינור כימיקלים משמשת להובלת נוזלים קורוזיביים כימיים בתעשיות כגון טקסטיל, נפט, הנדסה כימית, רפואה, היגיינה, מזון וזיקוק נפט. טמפרטורת ההפעלה היא פחות או שווה ל-100 מעלות. זהו מוצר אידיאלי להחלפת משאבות כימיות קונבנציונליות.
④, משאבת שמן צינור יניקה חד-שלב- מסוג YG. זהו מוצר אידיאלי עבור משאבות שמן קונבנציונליות. הוא מתאים למחסני נפט, בתי זיקוק, תעשיות כימיות ומחלקות חשמל של מפעלים ומוסדות להובלת נפט ונוזלים דליקים ונפיצים. טמפרטורת ההפעלה צריכה להיות מתחת ל-120 מעלות.
5. משאבות צינורות ה-GRG, GHG ו-GYG חד-שלבי-יניקה גבוהה-בטמפרטורה גבוהה מתוכננות על ידי הוספת מכשיר קירור מים- לסוג הרגיל. טמפרטורת ההפעלה היא פחות או שווה ל-185 מעלות. היקף היישום שלהם דומה לזה של הסוג הרגיל.
GRG היא משאבת מים חמים-בטמפרטורה גבוהה, GHG היא משאבת צנרת כימית בטמפרטורה-גבוהה, ו-GYG היא משאבת שמן לצינורות-בטמפרטורה גבוהה.

11. פרמטרים בסיסיים של המשאבה?

תשובה: קצב זרימה Q (m³/h), ראש H (m), מהירות n (r/min), הספק (הספק כולל והספק ישים) Pa (kW), יעילות h (%), הפרש ראש היניקה והפריקה r (m), קוטרי הכניסה והיציאה φ (מ"מ), קוטר האימפלר D (מ"מ), משקל המשאבה W (ק"ג).
12. מהי זרימה? באיזו אות משתמשים כדי לייצג אותו? כמה יחידות מידה יש? איך זה מומר? איך אפשר להמיר אותו למשקל ומהי הנוסחה?

תשובה: נפח הנוזל המופרש ליחידת זמן נקרא קצב זרימה. קצב הזרימה מסומן באות Q.
יחידות מדידה: מטר מעוקב לשעה (m3/h), ליטר לדקה (L/min), ליטר לשנייה (L/s)
1 ליטר לשנייה=3.6 מ"ק לשעה=0.06 מ"ק לדקה=60 ליטר לדקה
G=Qr G מייצג משקל r מייצג את המשקל הסגולי של הנוזל
דוגמה: קצב הזרימה של משאבה מסוימת הוא 50 m³/h. מהו המשקל לשעה בעת שאיבת מים? המשקל הסגולי של מים r הוא 1000 קילוגרם/מטר מעוקב (או 1 גרם/ס"מ³).
פתרון: G=Qr=50 × 1000 (m³/h. kg/m³)=50000 kg/h=50 T/h

13. מהו ראש? באיזו אות משתמשים כדי לייצג אותו? מהי יחידת המידה? איך זה קשור להמרת לחץ ולנוסחה המתאימה?

תשובה: האנרגיה שצוברת יחידת משקל של נוזל לאחר מעבר המשאבה נקראת ראש.
ראש המשאבה, כולל ראש היניקה, שווה בערך להפרש הלחץ בין יציאת המשאבה לכניסה. הראש מסומן ב-"H" ונמדד במטרים (m). הלחץ של המשאבה מיוצג על ידי "P" ונמדד ב-Mpa (מגה-פסקל), קילוגרם (Kg)/cm, H=P/r
לדוגמה, P=1 קילוגרם/סמ"ש=P/r=(1 קילוגרם/ס"מ) / (1000 קילוגרם/ס"מ)=(10,000 קילוגרם/מ"ר) / (1000 קילוגרם/מ"ר)=10 MPa=10 קילוגרם (ק"ג) {1 ס"מ H {1} ק"ג (ק"ג) {1 ס"מ (לחץ יציאה P2 -)
14. מהי היעילות של משאבה? איך זה מחושב?

תשובה: זה מתייחס ליחס בין ההספק האפקטיבי של המשאבה להספק הציר שלה.
הספק אפקטיבי מתייחס לראש המשאבה × קצב זרימה × משקל סגולי (קצב זרימת משקל) Ne=rQH. היחידה היא קילוואט.
1 קילוואט=102 קילוגרם מטר לשנייה 1 קילוואט=75/102 כוח סוס
כוח פיר והספק משאבה צנטריפוגלית מתייחסים להספק המועבר מהמנוע העיקרי למשאבה, כלומר, כוח הכניסה. היחידה היא קילוואט.
n=Ne/N=rQH / 102N כאשר r הוא בטונות למטר מעוקב, Q הוא בליטרים לשנייה, ו-H הוא במטרים.
n=Ne/N=rQH / (102 × 3.6N) r הוא בטון למטר מעוקב Q הוא במטר מעוקב לשעה H הוא במטרים
15. למה אנחנו מתכוונים בקצב זרימה מדורג, מהירות סיבוב מדורג וראש מדורג?

תשובה: המשאבה מתוכננת בהתבסס על פרמטרי הביצועים שצוינו להפעלתה. הביצועים האופטימליים שהושגו מוגדרים כפרמטרי הביצועים המדורגים של המשאבה. אלו הם בדרך כלל ערכי הפרמטרים המצוינים במדגם קטלוג המוצרים.
לדוגמה: קצב זרימה של 50 - 125 כאשר 12.5 מ"ק לשעה הוא קצב הזרימה המדורג, ראש של 20 מ' הוא הראש המדורג ומהירות סיבוב של 2900 סל"ד היא מהירות הסיבוב הנקוב.
16. מהו המונח "אובדן ראש יניקה"? מהו המונח "הרמת יניקה"? מהן היחידות והסמלים המתאימים שלהם?

תשובה: כאשר המשאבה פועלת, עקב לחץ ואקום מסוים בכניסה של האימפלר, נוצר אידוי נוזל. הבועות המאודות, תחת תנועת הפגיעה של חלקיקי נוזל, גורמות לקילוף על משטחי המתכת כגון האימפלר, ובכך פוגעות למתכת. בשלב זה, לחץ הוואקום נקרא לחץ האידוי. שולי הקוויטציה מתייחסים לאנרגיה העודפת שיש ליחידת משקל הנוזל בכניסת היניקה של המשאבה על פני לחץ האידוי. היחידה היא מד עמודת הנוזל, והיא מיוצגת על ידי (NPSH) r.
ראש היניקה הוא מרווח הקוויטציה ההכרחי Δ/h: זוהי דרגת הוואקום שבה המשאבה יכולה לשאוב נוזל, וזה גם גובה ההתקנה הגיאומטרי המותר של המשאבה. היחידה היא במטרים. ראש יניקה=לחץ אטמוספרי סטנדרטי (10.33 מטר) - שולי קוויטציה - מרווח בטיחות (0.5). הלחץ האטמוספרי הסטנדרטי יכול ליצור גובה ואקום של 10.33 מטר על הצינור.
לדוגמא: הרמת היניקה הדרושה למשאבה מסוימת היא 4.0 מטר. חשב את ראש היניקה Δh.
פתרון: Δh=10.33 - 4.0 - 0.5=5.67 מטרים
17. מהי העקומה האופיינית למשאבה? אילו היבטים היא כוללת? מה תפקידו?

תשובה: בדרך כלל, העקומות או העקומות האופייניות המייצגות את היחסים בין פרמטרי הביצועים העיקריים מכונים עקומות ביצועים או עקומות אופייניות של המשאבה הצנטריפוגלית. למעשה, עקומות הביצועים של המשאבה הצנטריפוגלית הן הביטויים החיצוניים של חוקי התנועה של הנוזל בתוך המשאבה, והם מתקבלים באמצעות מדידה בפועל.
העקומות האופייניות כוללות: עקומת ראש זרימה-(Q-H), עקומת כוח זרימה-(Q-N), עקומת יעילות זרימה-(Q-η), ועקומת עליית ראש יניקה מותרת-זרימה (Q-(NPSH)r).
הפונקציה של עקומת הביצועים היא שלכל נקודת זרימה של המשאבה, ניתן למצוא קבוצה של ערכים תואמים של ראש, כוח, יעילות ושולי קוויטציה על העקומה. קבוצת פרמטרים זו נקראת מצב העבודה, אשר מקוצר כמצב עבודה או נקודת עבודה. מצב העבודה ביעילות גבוהה נקרא נקודת מצב העבודה האופטימלית. נקודת תנאי העבודה האופטימלית היא בדרך כלל נקודת תנאי העבודה בתכנון. בדרך כלל, הפרמטרים המדורגים של משאבה צנטריפוגלית, כלומר נקודת מצב העבודה בתכנון ונקודת מצב העבודה האופטימלית, תואמים או קרובים מאוד. בפועל, הפעלה בטווח היעילות הגבוה-ת יכולה להשיג חיסכון באנרגיה תוך הבטחת פעולה תקינה של המשאבה. לכן, הבנת פרמטרי הביצועים של המשאבה חשובה למדי.
18. מהו ספסל בדיקת הביצועים המלאים של משאבה?

תשובה: הציוד שיכול לבדוק במדויק את כל פרמטרי הביצועים של המשאבה באמצעות מכשירים מדויקים הוא פלטפורמת בדיקת הביצועים המלאה-. דיוק התקן הלאומי עבור ציוד זה הוא רמה B.
קצב הזרימה נמדד באמצעות מד סיבוב מדויק.
הראש נמדד באמצעות מד לחץ מדויק.
גובה היניקה נמדד באמצעות מד ואקום מדויק.
ההספק נמדד על ידי מד כוח פיר מדויק.
מהירות הסיבוב נמדדת באמצעות מד מהירות. היעילות מחושבת על סמך הערך הנמדד: η=Rqn / 102N.
עקומת הביצועים משורטטת על מערכת הקואורדינטות בהתבסס על הערכים הנמדדים.

19. הקשר בין כוח גל המשאבה והכוח המצויד במנוע

תשובה: הספק גל המשאבה הוא הכוח המועבר מהמנוע העיקרי למשאבה במהלך התכנון. במהלך ההפעלה בפועל, תנאי העבודה ישתנו. לכן, צריך להיות מרווח מסוים להספק המועבר מהמנוע הראשי למשאבה. בנוסף, הספק המוצא של המנוע תלוי בגורם ההספק ובציר, ולכן הנוהג המקובל הוא לצייד את המנוע בהספק גדול יותר מהספק גל המשאבה.
כוח צירי:
0.1 - 0.55KW 1.3 - 1.5 פעמים
0.75 - 2.2 קילוואט 1.2 - 1.4 פעמים
3.0 - 7.5 קילוואט 1.15 - 1.25 פעמים
11KW ומעלה 1.1 - 1.15 פעמים
והוא מותאם אישית על פי מפרטי ההספק של מנועי סדרת Y לפי תקנים לאומיים.

20. משמעות הדגם: ISG50-160IA (B)?

תשובה: ISG50-160 (I)A (B) איפה:
I: משאבת צנטריפוגלית יניקה-יחידה-יחידה המאמצת את התקן הבינלאומי ISO2858 ואת פרמטרי הביצועים של משאבה צנטריפוגלית יניקה חד-שלבית-של סוג IS.
S: S Clear Type
G: סוג צינור
50: קוטר נומינלי (קדח) ליבוא ויצוא (במילימטרים) 50 מ"מ
160: גודל נומינלי של אימפלר המשאבה (הכוונה לקוטר האימפלר שהוא כ-160 מ"מ)
I: אני מסווג את הזרימה (ללא אני זורם ב-12.5 מ"ק לשעה, עם זרימה של 25 מ"ק לשעה)
A (B): מצב שבו יעילות המשאבה אינה גבוהה, בעוד שקצב הזרימה, הכוח הראש והפיר מופחתים כולם.
ת: החיתוך הראשון של האימפלר
ב: חיתוך שני של האימפלר
מהי תופעת הקוויטציה:

תשובה 1. הלחץ הנמוך ביותר במשאבת היחידה מתרחש ליד כניסת האימפלר. כאשר הלחץ בנקודה זו יורד ללחץ הרוויה המתאים לטמפרטורה הנוכחית, הנוזל מתחיל להתאדות, ומספר רב של בועות בורחות מהנוזל. כאשר הבועות הללו זורמות עם הנוזל לאזור הלחץ הגבוה- של המשאבה, בפעולת לחץ חיצוני, הבועות מתעבות לפתע לנוזל. בזמן זה, הנוזל המקיף את הבועות, כלומר, הוא ממהר לעבר החלל שבו היו הבועות במקור, ויוצר השפעה הידראולית חזקה מאוד. עקב התעבות של בועות רבות בשנייה, נוצרים שוב ושוב לחצי השפעה גדולים רבים. תחת הפעולה המתמשכת של עומס ההשפעה המקומי הזה, פני השטח של מרכיבי הזרימה במשאבה נשחקים בהדרגה, ומופיעים כתמים שחוקים רבים, ואז הם יוצרים דפוס דמוי חלת דבש, ובסופו של דבר מובילים להתקלפות. בנוסף לנזק שנגרם מהפגיעה, כאשר הנוזל מתאדה, הוא משחרר גם את החמצן המומס בו, מה שגורם לרכיבי הזרימה להתחמצן ולהשתכל.
תופעה זו שבה רכיבי הזרימה נפגעים עקב ההשפעה המשולבת של שחיקה מכנית וקורוזיה כימית ידועה כקאוויטציה.
תשובה 2. כאשר נוזל נמצא בטמפרטורה מסוימת והלחץ מופחת ללחץ האידוי באותה טמפרטורה, נוצרות בועות בנוזל. תופעה זו של היווצרות בועות נקראת cavitation.
תשובה 3. קאוויטציה מתייחסת למצב שבו, כאשר הלחץ על פני מיכל האגירה נשאר קבוע, אם הלחץ במרכז האימפלר יורד כדי להיות שווה ללחץ האדים הרווי של הטמפרטורה הנוכחית של הנוזל המועבר, ייווצרו מספר רב של בועות בכניסה של האימפלר. הבועות הללו, יחד עם הנוזל, נכנסות לאזור הלחץ הגבוה- ונמחצות ומתעבות במהירות, וכתוצאה מכך נוצר ואקום באזור בו נמצאות הבועות. חלקיקי הנוזל שמסביב ממהרים לכיוון מרכז הבועות במהירות גבוהה במיוחד, וגורמים ללחץ פגיעה מיידי, ובכך גורמים לפגיעה מהירה באימפלר. יחד עם זאת, ישנו רטט משאבה, רעש, וירידה משמעותית בקצב זרימת המשאבה, בראש וביעילות. תופעה זו נקראת cavitation.
תשובה 4. אם מדובר במשאבת מים, יש להקטין את הגובה בין המשאבה למשטח המים. במהלך פעולת הצילינדר ההידראולי מתערבבת כמות מסוימת של אוויר בנוזל בין הבוכנה לשרוול המדריך. ככל שהלחץ עולה בהדרגה, האוויר בנוזל יהפוך לבועות. כאשר הלחץ יגיע לערך גבול מסוים, הבועות הללו יתפוצצו בלחץ הגבוה, ובכך יפעילו במהירות גז-טמפרטורות ולחץ גבוה-על פני החלקים, מה שיגרום לצילינדר ההידראולי לסבול מקוויטציה וכתוצאה מכך נזק קורוזיבי לחלקים. תופעה זו נקראת cavitation.
משאבת סילון וקוויטציה

משאבת הסילון משיגה את מטרת ההובלה על ידי המרת אנרגיית זרימת הנוזל. זה יכול לשמש להובלת נוזלים או גזים. בייצור כימי, קיטור משמש לעתים קרובות כנוזל העבודה של משאבת הסילון, אשר מנוצל ליצירת ואקום ויצירת לחץ שלילי בתוך הציוד. לכן, זה מכונה בדרך כלל משאבת סילון קיטור.
עקרון עבודה: בלחץ גבוה, קיטור העבודה נפלט מהזרבובית במהירות גבוהה מאוד, ומכניס גז או קיטור בלחץ נמוך-לנוזל המהיר-. הגז הנשאף מתערבב עם הקיטור ונכנס לצינור ההרחבה. המהירות יורדת בהדרגה, והלחץ הסטטי גדל בהתאם. לבסוף, הוא משוחרר דרך השקע.
בעת ביצוע שני תנאי העבודה של שינוי קצב הזרימה של הנוזל המעורב ושינוי אורך מרווח הגרון והזרבובית עבור משאבת הסילון. בעת התאמת קצב הזרימה של הנוזל המעורב, גם קצב הזרימה של נוזל הכוח משתנה בהתאם, וגם מהירות נוזל הכוח העובר דרך הזרבובית משתנה. כתוצאה מכך נחלשת תופעת הקוויטציה ככל שקצב הזרימה של הנוזל המעורב יורד, עד להעלמתו לחלוטין. בהתבסס על הניסיון של שלושה אורכי מרווח גרון וזרבובית שונים, נמצא שהגדלת מרווח הגרון והזרבובית יכולה להגדיל את שטח הזרימה הטבעתית בין הפייה לגרון. כאשר אותה כמות נוזל עוברת בשטח גדול יותר, מהירות הזרימה תהיה נמוכה יותר והלחץ יהיה גבוה יותר, מה שהופך את הסבירות שתופעת הקוויטציה תתרחש פחות.
ניתוח וניהול תופעת קוויטציה של משאבה

I. תופעת קוויטציה
כאשר נוזל נמצא בטמפרטורה מסוימת והלחץ מופחת ללחץ האידוי באותה טמפרטורה, נוצרות בועות בנוזל. תופעה זו של היווצרות בועות נקראת cavitation. הבועות שנוצרות במהלך הקוויטציה זורמות לאזור הלחץ הגבוה- ונפחן יורד, מה שגורם להן להתפוצץ. התופעה שבה בועות נעלמות בנוזל עקב עליית הלחץ נקראת קריסת cavitation.
במהלך פעולת המשאבה, אם, מסיבה כלשהי, אזור מקומי מסוים של מעבר הזרימה (בדרך כלל איפשהו מעט אחרי כניסת להב האימפלר) חווה ירידה בלחץ המוחלט של הנוזל הנשאב ללחץ האידוי של הנוזל באותה טמפרטורה, הנוזל מתחיל להתאדות באותה נקודה, יוצר כמות גדולה של קיטור ויוצר בועות. כאשר הנוזל המכיל מספר רב של בועות עובר באזור הלחץ הגבוה- בתוך האימפלר, נוזל הלחץ הגבוה - המקיף את הבועות גורם לבועות להתכווץ במהירות ולבסוף להתפוצץ. במקביל, חלקיקי הנוזל ממלאים את החללים במהירות גבוהה מאוד, ויוצרים אפקט פגיעת מים חזק מאוד ברגע זה. תהליך זה של יצירת בועות והתפוצצותן גרימת נזק למרכיבי הזרימה הוא תהליך הקוויטציה במשאבה. לאחר שהמשאבה חווה קוויטציה, בנוסף לגרימת נזק למרכיבי הזרימה, היא גם תיצור רעש ורעידות, ותוביל לירידה בביצועי המשאבה. במקרים חמורים היא עלולה לגרום להפסקה של הנוזל במשאבה ולמנוע ממנה לפעול כרגיל.
II. נוסחת מערכת יחסים בסיסית לקוויטציה של משאבה
התנאים לקוויטציה במשאבה נקבעים הן על ידי המשאבה עצמה והן על ידי מכשיר היניקה. לכן, כאשר לומדים את התנאים לקוויטציה, יש לקחת בחשבון הן את המשאבה עצמה והן את מכשיר היניקה. משוואת הקשר הבסיסית לקוויטציה במשאבה היא
NPSHc פחות או שווה ל-NPSHr פחות או שווה ל-[NPSH] פחות או שווה ל-NPSHa

NPSHa=NPSHr (NPSHc) -- מציין את תחילת הקוויטציה של המשאבה
NPSHa > NPSHa > NPSHr (NPSHc) -- למשאבה אין קוויטציה.
בנוסחה, NPSHa - ראש היניקה החיובי נטו זמין, הידוע גם כראש היניקה היעיל, ככל שהערך גדול יותר, כך פחות נוטה לקוויטציה.
NPSHr - Pump Suction Suction Head Margin, הידוע גם בתור שולי ראש היניקה ההכרחיים או מפל הלחץ הדינמי של כניסת המשאבה. ככל שהוא קטן יותר, כך הביצועים נגד-שאיבה טובים יותר.
NPSHc - שולי ראש יניקה קריטיים, מתייחס לשולי ראש היניקה המקבילים לרמה מסוימת של ירידה בביצועי המשאבה;
[NPSH] - הרמת יניקה מותרת, זהו מרווח הרמת היניקה המשמש לקביעת תנאי הפעולה של המשאבה. בדרך כלל, [NPSH]=(1.1 - 1.5) NPSHc.
III. חישוב שולי הקוויטציה של המכשיר
NPSHa=Ps/ρg + Vs/2g - Pc/ρg=Pc/ρg ± hg - hc - Ps/ρg
IV. אמצעים למניעת התרחשות קוויטציה
כדי למנוע קוויטציה, יש צורך להגדיל את NPSHa. האמצעים למניעת קוויטציה על ידי הבטחת NPSHa גדול מ-NPSHr הם כדלקמן:
1. הקטינו את גובה היניקה הגיאומטרי hg (או הגדל את גובה הזרימה האחורית הגיאומטרי).
2. כדי להקטין את אובדן היניקה hc, ניתן לנסות להגדיל את קוטר הצינור, למזער את אורך הצינור, ולהקטין את מספר הפיתולים והאביזרים.
3. למנוע פעולה ממושכת בתנאי זרימה גבוהה;
4. תחת אותה מהירות סיבוב וקצב זרימה, שימוש במשאבת יניקה כפולה- יכול להפחית את מהירות זרימת הכניסה, ובכך להפוך את המשאבה לפחות נוטה לקוויטציה.
5. כאשר המשאבה חווה קוויטציה, יש להפחית את קצב הזרימה או להפחית את המהירות לפעולה.
6. למצב מיכל היניקה של המשאבה השפעה ניכרת על הקוויטציה של המשאבה.
7. למשאבות הפועלות בתנאים קשים, למניעת נזקי קוויטציה, ניתן להשתמש בחומרים עמידים בפני קוויטציה.
סוגים ועקרונות של משאבות|תופעת קוויטציה|משוואות יחסים בסיסיות של קוויטציה של משאבה

תשובה: 1. הגדרת סוגי משאבות ועקרונות: ככלל, כל מכונה שמרימה נוזלים, מעבירה נוזלים או מגבירה לחץ של נוזלים, כלומר כל מכונה שממירה את האנרגיה המכנית של המניע העיקרי לאנרגיה נוזלית כדי להשיג את מטרת שאיבת הנוזלים, מכונה ביחד משאבה.
II. עקרון העבודה של המשאבה:
1. משאבה נפח - שאיבה של נוזל דרך השינוי התקופתי בנפח תא העבודה.
2. משאבת שבשבת - משאבה מסוג זה משתמשת באינטראקציה בין השבטים לנוזל כדי להעביר את הנוזל.
3. שימושים ספציפיים של המשאבה: השימושים השונים של המשאבה, המדיות הנוזליות השונות שהיא מעבירה, קצבי הזרימה השונים וטווחי הראש, מביאים כמובן גם לסוגים מבניים וחומרים שונים. לסיכום, ניתן לסווג אותם באופן נרחב כ: אספקת מים עירונית, מערכות ביוב, מערכות אזרחיות ובניין, מערכות חקלאיות ושימור מים, מערכות תחנות כוח, מערכות כימיות, מערכות תעשיית הנפט, מערכות כרייה ומטלורגיות, מערכות תעשייה קלה ומערכות ספינות.
4. תופעת קוויטציה
כאשר נוזל נמצא בטמפרטורה מסוימת והלחץ מופחת ללחץ האידוי באותה טמפרטורה, נוצרות בועות בנוזל. תופעה זו של היווצרות בועות נקראת cavitation. הבועות שנוצרות במהלך הקוויטציה זורמות לאזור הלחץ הגבוה- ונפחן יורד, מה שגורם להן להתפוצץ. התופעה שבה בועות נעלמות בנוזל עקב עליית הלחץ נקראת קריסת cavitation.
במהלך פעולת המשאבה, אם אזור מקומי מסוים של מעבר הזרימה (בדרך כלל מיקום מסוים מעט מאחורי כניסת להב האימפלר) חווה הפחתה בלחץ המוחלט של הנוזל הנשאב ללחץ האידוי של הנוזל בטמפרטורה זו, הנוזל יתחיל להתאדות בשלב זה, ויוצר כמות גדולה של אדים ויוצרים בועות. כאשר הנוזל המכיל מספר רב של בועות עובר באזור הלחץ הגבוה- בתוך האימפלר, נוזל הלחץ הגבוה - המקיף את הבועות גורם לבועות להתכווץ במהירות ולבסוף להתפוצץ. במקביל, חלקיקי הנוזל ממלאים את החללים במהירות גבוהה מאוד, ויוצרים אפקט פגיעת מים חזק מאוד ברגע זה. כוח הפגיעה מגיע לכמה עד כמה אלפי אטמוספרות בשנייה, ותדירות הפגיעה יכולה להגיע לעשרות אלפי פעמים בשנייה. במקרים חמורים ניתן לחדור לעובי הדופן.
התהליך בו נוצרות ומתפוצצות בועות במשאבה, הגורמות לפגיעה ברכיבי הזרימה, ידוע כתהליך הקוויטציה במשאבה. לאחר שהמשאבה חווה קוויטציה, בנוסף לגרימת נזק לרכיבי הזרימה, היא גם תייצר רעש ורעידות, שיובילו לירידה בביצועי המשאבה. במקרים חמורים היא עלולה לגרום להפסקה של הנוזל במשאבה ולמנוע ממנה לפעול כרגיל.

כיצד לבחור משאבה:

תשובה: נכון לעכשיו, בעת בחירת משאבות מיקרו, כגון משאבות מיקרו ואקום, משאבות מיקרו אוויר, משאבות מיקרו גז לדגימה, משאבות מיקרו גז, משאבות מיקרו פליטה, משאבות מיקרו שאיבה, משאבות מיקרו משאבות, משאבות מילוי מיקרו גז ומשאבות גז מיקרו גבוהות-, אלה כרוכים לעתים קרובות בשלושת המושגים הללו.

במילים פשוטות, שלושת המושגים הללו תואמים בהתאמה למצב המדולל, הנורמלי והצפוף של גז.

לחץ אטמוספרי: הכוונה לאטמוספירה אחת של לחץ, שהיא הלחץ שמפעילים הגזים באטמוספירה שאנו רגילים לחיות בה. לחץ אטמוספרי סטנדרטי הוא 101325 Pa (פסקל - יחידה משותפת של לחץ). 100,000 Pa=100 KPa, כך ש"לחץ סטנדרטי מבוטא בדרך כלל כמו 10 KPa" הוא גם 10 KPa רגיל. KPa. בשל הבדלי מיקום גיאוגרפי, גובה, טמפרטורה וכו' בכל מקום, הלחץ האטמוספרי בפועל שם אינו שווה ללחץ האטמוספרי הסטנדרטי. עם זאת, למען הפשטות, לפעמים ניתן להתייחס בקירוב לכך שהלחץ הרגיל הוא לחץ אטמוספרי סטנדרטי, כלומר 100 KPa.

לחץ שלילי: הכוונה היא למצב גז עם לחץ נמוך מלחץ אטמוספרי רגיל, המכונה בדרך כלל "וואקום". לדוגמה, כאשר שותים משקה דרך שפופרת, השפופרת מכילה לחץ שלילי; גם החלק הפנימי של כוס יניקה המשמש לתליית דברים נמצא בלחץ שלילי.

לחץ חיובי: זה מתייחס למצב גז עם לחץ גבוה יותר מהלחץ האטמוספרי הרגיל. לדוגמה, בעת ניפוח צמיגים של אופניים או מכונית, קצה היציאה של משאבת האוויר או הניפוח מייצר לחץ חיובי.

II. בתחומים רבים כגון מחקר, ביו-הנדסה, בקרה אוטומטית, הגנת הסביבה, טיפול במים וכו', נדרשות לעיתים קרובות דגימת גז, זרימת גז, ספיחת חפצים וכו'. בזמנים כאלה יש צורך במשאבת ואקום. הפרמטרים העיקריים שלו כוללים דרגת ואקום וקצב זרימה וכו'.

(1) "דרגת ואקום" מתייחסת בדרך כלל ללחץ המרבי שמשאבה יכולה להשיג במהלך הפעולה. כלומר, זוהי מידת הדקיקות של הגז שנותר לאחר שהמשאבה הסירה את כל הגז ממיכל אטום.

בתעשייה, למונח "הגבלת לחץ" יכולות להיות שתי משמעויות. האחד הוא "לחץ מוחלט", המבוסס על "וואקום מוחלט" (הוואקום המוחלט התיאורטי שבו לא קיים חומר) כנקודת האפס. הערכים המסומנים כולם הם מספרים חיוביים. ככל שהמספר קטן יותר, כך הוא קרוב יותר לוואקום המוחלט, ודרגת הוואקום גבוהה יותר. לדוגמה, יש לנו משאבת מיקרו ואקום "וואקום גבוה" VCH1028. הלחץ הגבול שלו הוא 10 KPa (0.01 MPa). בין משאבות מיקרו ואקום, זה נחשב לבעל דרגת ואקום גבוהה מאוד.

הסוג השני הוא "לחץ יחסי", שבו הלחץ האטמוספרי נלקח כנקודת האפס. כל דבר מתחת ללחץ האטמוספרי מיוצג על ידי ערך שלילי, ולכן הוא נקרא "לחץ שלילי". ככל שהערך המוחלט של ערך שלילי זה גדול יותר, כך דרגת הוואקום גבוהה יותר. לדוגמה, יש לנו "משאבת ואקום בלחץ שלילי גבוה" PH2506B עם לחץ שלילי של -75KPa (-0.075MPa), בעוד VCH1028 הוא גבוה (VCH יש -90KPa (-0.09Mpa)). לכן, כוח היניקה של PH2506B אינו חזק כמו זה של VCH.

הדרך הבינלאומית המקובלת והמדעית ביותר לציון לחץ בתעשיית הוואקום היא שימוש ב"לחץ מוחלט"; אולם, מכיוון ששיטת מדידת הלחץ היחסי פשוטה יותר ומכשירי המדידה נפוצים יותר (כגון שמודי ואקום רגילים הם כולם מדי לחץ יחסי), נהוג בסין לציין לחץ כ"לחץ יחסי".

הקשר בין השניים: לחץ יחסי=לחץ מוחלט - לחץ אטמוספרי מקומי.

לדוגמה, הלחץ המוחלט של VCH1028 הוא 10 Kpa. הלחץ היחסי שלו=10 - 100=-90 Kpa (-0.09 MPa).

(2) In fields such as research, laboratories, and medicine, there are often applications of gas pressurization, such as inflating a container that already has a positive pressure, or when the resistance within the system is high and a pump is needed to overcome the resistance to deliver gas. At such times, a pump that can output a positive pressure higher than atmospheric pressure is required. This is usually expressed as "relative pressure". Our high-pressure miniature air pump and miniature vacuum pump can output a maximum positive pressure of >100Kpa (0.1MPa). הן משאבות ואקום יבשות- ואינן דורשות שמן משאבת ואקום או שמן סיכה, ובכך אינן מזהמות את המדיום הפועל. הם יכולים לפעול ברציפות במשך 24 שעות, ופתח הפליטה עלול להיסתם, מה שהופך אותם למתאימים במיוחד למצבים אלו.

דוגמה מקיפה: (לא קפדני במיוחד, רק כדי להמחיש את הקשר בין השלושה)

בהנחה שלחץ הגז במיכל האטום הוא בלחץ תקין, כלומר יש בפנים 100 מולקולות גז. שימוש ב-VCH1028 עם לחץ שלילי של -90 Kpa, הוא יכול סוף סוף להסיר 90 מהם, ולהשאיר 10. בשלב זה, הלחץ השלילי בתוך המיכל הוא -90 Kpa. אם הוא מוחלף ב-PH2506B, הוא יכול להסיר רק 75 מהם, ולהשאיר 25. בהתאם, הלחץ השלילי בתוך המיכל הוא -75 Kpa.

אם ה-PCF5015N משמש לניפוח מיכל זה, יהיו 200 מולקולות גז בתוך המיכל בסוף. מיוצג על ידי לחץ מוחלט, זה 200 Kpa; מיוצג על ידי לחץ יחסי (לחץ חיובי), הוא 100 Kpa.

מהם הקריטריונים לבחירת המשאבה?

תשובה: כדי לבחור את סוג המשאבה, יש צורך לקבוע את ייעודה וביצועיה. תהליך בחירה זה מתחיל בבחירת סוג וצורת המשאבה. לאחר מכן, על פי איזה עיקרון יש לבחור את המשאבה? ומה הבסיס לבחירה הזו?

I. עקרונות בחירה

ודא שסוג המשאבה וביצועי המשאבה שנבחרו עומדים בדרישות של פרמטרי התהליך כגון קצב זרימה, ראש, לחץ, טמפרטורה, זרימת קוויטציה וגובה היניקה של הציוד.

2. יש צורך לעמוד בדרישות המאפיינים הבינוניים. עבור משאבות המעבירות חומר דליק, נפיץ, רעיל או בעל ערך, נדרשות אטמי פיר אמינים או משאבות -ללא דליפות, כגון משאבות הנעה מגנטיות, משאבות דיאפרגמה ומשאבות מסוככות. עבור משאבות המעבירות חומר קורוזיבי, רכיבי הזרימה חייבים להיות עשויים מחומרים עמידים בפני קורוזיה-, כגון משאבות עמידות בפני קורוזיה מנירוסטה AFB- ומשאבות הנעה מגנטיות מפלסטיק מהנדסת CQF. עבור משאבות המעבירות מדיה המכילה חלקיקים מוצקים, רכיבי הזרימה חייבים להיות עשויים מחומרים עמידים-לבלאי, ובמקרים מסוימים יש לשטוף את אטמי הפיר בנוזלים נקיים.

3. אמינות מכנית גבוהה, רעש נמוך ורטט קטן.

4. מבחינה כלכלית, יש צורך לשקול באופן מקיף את העלות הכוללת של הציוד, התפעול, התחזוקה והניהול, כדי להבטיח שהיא תהיה הנמוכה ביותר.

5. למשאבות צנטריפוגליות יש מאפיינים של מהירות סיבוב גבוהה, גודל קטן, משקל קל, יעילות גבוהה, קצב זרימה גדול, מבנה פשוט, ללא פעימה באספקת נוזלים, ביצועים יציבים, תפעול קל ותחזוקה נוחה. לכן, למעט המצבים הבאים, יש לבחור משאבות צנטריפוגליות ככל האפשר:

כאשר יש דרישות מדידה, דרישת הראש של משאבת המדידה גבוהה מאוד, קצב הזרימה קטן מאוד, ואין משאבה צנטריפוגלית מתאימה -זרימה גבוהה-. במקרים כאלה, ניתן לבחור במשאבה הדדית. אם דרישת הקוויטציה אינה גבוהה, ניתן לבחור גם במשאבת מערבולת. כאשר הראש נמוך מאוד וקצב הזרימה גבוה מאוד, ניתן לבחור משאבת זרימה צירית ומשאבת זרימה מעורבת. כאשר הצמיגות הבינונית גבוהה יחסית (יותר מ-650 - 1000 מ"מ לשנייה), ניתן לשקול משאבת רוטור או משאבה הדדית (כגון משאבת גלגלי שיניים או משאבת בורג). כאשר המדיום מכיל 75% אוויר וקצב הזרימה קטן עם צמיגות של פחות מ-37.4 מ"מ לשנייה, ניתן לבחור במשאבת מערבולת. למקרים שבהם נדרשת התנעה תכופה או שלא נוח למלא את המשאבה, יש לבחור במשאבות עם ביצועי נימול-עצמיים, כגון משאבות צנטריפוגליות-עצמיות, משאבות סרעפת- עצמיות ומשאבות דיאפרגמה פניאומטיות (חשמליות).

II. נוהל כללי לבחירת משאבה

בהתבסס על גורמים שונים כגון פריסת המכשיר, תנאי שטח, תנאי מפלס מים, תנאי תפעול והשוואת סכימה כלכלית, בחירת סוגים אופקיים, אנכיים ואחרים (סוג צינור, סוג -זווית ישרה, סוג -זווית משתנה, סוג זווית- סיבוב, סוג מקביל, סוג אנכי, סוג זקוף, סוג צולל, סוג ניתוק}, סוג לא{3} ניתוק} יש לשקול סוג-מילוי עצמי, סוג גיר, סוג-מילוי שמן, סוג מילוי מים-בטמפרטורה). משאבות אופקיות נוחות לפירוק והרכבה, קלות לניהול אך בעלות נפח גדול ומחיר גבוה יחסית ודורשות שטח גדול; משאבות אנכיות הן לרוב כשהאימפלר שקוע במים, ניתנות להפעלה בכל עת, נוחות לתפעול אוטומטי או שלט רחוק והן קומפקטיות, בעלות שטח התקנה קטן ויחסית זולות יותר.

2. בהתבסס על תכונות המדיום הנוזלי, בחר את המשאבה המתאימה, כגון משאבת מים, משאבת מים חמים, משאבת שמן, משאבת כימיקלים, משאבה עמידה בפני קורוזיה- או משאבת זיהומים, או השתמש במשאבה שאינה- סתימת. עבור משאבות המותקנות באזורי פיצוץ, אם רמת אזור הפיצוץ ידועה, יש להשתמש במנוע חסין פיצוץ.

3. כמויות הרטט מסווגות כ: פניאומטיות וחשמליות (הסוג החשמלי מתחלק עוד יותר למתח 220 וולט ומתח 380 וולט).

4. בחירה בין משאבות יניקה- בודדות לבין משאבות יניקה- כפולות על סמך קצב זרימה: בחר משאבות יניקה יחידות- או משאבות יניקה מרובות- על סמך גובה הראש. עבור משאבות-במהירות-גבוהות או-נמוכות (משאבות מיזוג אוויר), למשאבות רב-שלביות יש יעילות נמוכה יותר מאשר למשאבות-חד-שלביות. אם ניתן להשתמש גם במשאבות-חד-שלביות וגם במשאבות-רב-שלביות, רצוי לבחור במשאבות-חד-שלביות.

5. לאחר קביעת הדגם הספציפי של המשאבה ונבחר משאבה מסדרה מסוימת, ניתן לקבוע את הדגם הספציפי על ספקטרום הסוג או עקומת המאפיינים של הסדרה על סמך שני פרמטרי הביצועים העיקריים: קצב הזרימה המקסימלי והראש לאחר הוספת 5% - 10% מרווח. על ידי שימוש בעקומת המאפיין של המשאבה, מצא את ערך קצב הזרימה הנדרש על הציר האופקי ואת ערך הראש הנדרש על הציר האנכי. צייר קווים אנכיים או אופקיים משני ערכים אלה בכיוונים המתאימים, ונקודת החיתוך של שני הקווים נופלת בדיוק על העקומה האופיינית. אז המשאבה הזו היא זו שתיבחר. עם זאת, מצב אידיאלי זה הוא לעתים רחוקות נתקל. בדרך כלל, המצבים הבאים עשויים להתרחש:

א. המקרה הראשון: נקודת החיתוך נמצאת מעל העקומה האופיינית. זה מצביע על כך שקצב הזרימה עומד בדרישות, אך הראש אינו מספיק. בשלב זה, אם הבדלי הראש דומים או בטווח של כ-5%, עדיין ניתן לבחור אותם. אם הבדלי הראש משמעותיים, אז בחרו במשאבה עם ראש גדול יותר. או לנסות להפחית את אובדן ההתנגדות של הצינור.

ב. הסוג השני: אם נקודת החיתוך נמצאת מתחת לעקומה האופיינית ובטווח הטרפז בצורת מניפה- של העקומה האופיינית למשאבה, אזי ניתן לקבוע מודל זה מראש. לאחר מכן, בהתבסס על ההבדל בראש, החליטו אם לחתוך את קוטר האימפלר. אם הפרש הראש קטן מאוד, אין לחתוך; אם הפרש הראש גדול, חשב את קוטר האימפלר לפי ה-Q, H הנדרשים, תוך שימוש בנוסחת ה-ns והחיתוך שלו. אם נקודת החיתוך אינה נופלת בטווח הטרפז בצורת מאוורר-, בחר משאבה עם ראש נמוך יותר. בעת בחירת משאבה, לפעמים יש צורך לשקול את דרישות תהליך הייצור ולבחור צורות שונות של עקומות אופייניות Q-H.

מושג הקוויטציה במשאבות צנטריפוגליות

בעיקרו של דבר, תופעת הקוויטציה במשאבות צנטריפוגליות היא סוג של אפקט קוויטציה דינמית נוזלית, הקשורה למערבולות. הכוונה היא למצב שבו לחץ הנוזל יורד מתחת ללחץ הקריטי שלו (בדרך כלל לחץ האדים הרווי) במהלך תנועתו, מה שגורם לאידוי אזורים מקומיים של הנוזל ויוצר צבירי בועות זעירים. צבירי בועות אלו גדלים במידה מסוימת ולאחר מכן קורסים ונעלמים בהשפעת גורמים חיצוניים (כגון פירוק גז, עיבוי קיטור וכו'). באזור המקומי הדבר גורם לפעולת פטיש מים, כאשר הלחץ מגיע לכמה אלפי אטמוספרות. ברור שהאפקט הזה הוא הרסני. מנקודת מבט מקרוסקופית, תופעת הקוויטציה גורמת לשחיקה ופגיעה של פני השטח של תעלת הזרימה (פגיעה מתמשכת בתדר גבוה-), מעוררת רעידות ויצירת רעש; במקרים חמורים, יש הפסקה בזרימה, הגורמת לחסימת תעלת הזרימה, וגורמת לירידה בביצועי המשאבה.

מהתיאור שלעיל, ניתן לראות כי קוויטציה מתרחשת עקב הלחץ המוחלט המינימלי הקיים בשדה הזרימה. כאשר הלחץ המוחלט נמוך, יש סיכוי גבוה יותר להתרחש קוויטציה. לכן, שליטה בלחץ המוחלט המינימלי יכולה לשלוט באפקט הקוויטציה ולהפחית ביעילות את התרחשותן של תופעות של קוויטציה.

משאבה היא מכונה המוסיפה אנרגיה לנוזל. הנוזל זורם החוצה דרך האימפלר, והלחץ שלו בדרך כלל עולה. לכן, המקום בו לנוזל יש את הלחץ הנמוך ביותר במשאבה הוא בדרך כלל ליד כניסת להבי האימפלר. לפיכך, הבטחה שלנוזל יש מספיק לחץ אבסולוטי בכניסה של להבי האימפלר הופכת להיות המפתח למניעת קוויטציה במשאבה.

ראש היניקה הנדרש (NPSH) למשאבה

בשל המורכבות של תנועת נוזלים במכונות טורבו, קשה מאוד לחשב באופן תיאורטי היכן עשויה להתרחש קוויטציה בשדה הזרימה. יתרה מכך, התרחשות הקוויטציה אינה תלויה רק ​​במאפייני הזרימה של הנוזל אלא גם בתכונות התרמודינמיות של הנוזל עצמו. לכן, זה אפילו יותר מאתגר לקבוע תיאורטית קריטריון להתרחשות קוויטציה. לפיכך, בפועל, השיטה של ​​שילוב ניסיון עם ניסויים משמשת לעתים קרובות כדי להציע את הקריטריון לקוויטציה. הרעיון של שולי קוויטציה של משאבות הוא אחד הקריטריונים החשובים ביניהם. יש לזה לא רק משמעות תיאורטית מסוימת, אלא הוא גם אחד מהסטנדרטים לקבלת מוצר.

לשולי הקוויטציה של משאבה יש שני מושגים: הראשון קשור לשיטת ההתקנה ונקרא מרווח הקוויטציה האפקטיבי NPSHA. זה מתייחס לחלק האנרגיה שנותר מעל ראש הלחץ הקריטי לאחר שהמים זורמים דרך צינור היניקה ומגיעים לכניסת היניקה של המשאבה. זהו מרווח הקוויטציה הזמינים ושייך ל"פרמטרי משתמש". השני קשור למשאבה עצמה ונקרא שולי הקוויטציה ההכרחיים NPSHR. זהו ערך ירידת הלחץ מכניסת היניקה של המשאבה לנקודת הלחץ המינימלי. זהו מרווח הקוויטציה הקריטי ושייך ל"פרמטרים של המפעל". כדי להבטיח שהמשאבה לא תתקע במהלך הפעולה, יש לוודא ש-NPSHA גדול או שווה ל-K × NPSHR בהתקנה (K הוא מרווח הבטיחות), והאחרון מובטח על ידי היצרן. מנקודת מבט זו, הקטנת שולי הקוויטציה של המשאבה פירושה הבטחת גובה ההרמה המוחלט של המשאבה ועמידה בדרישות השימוש.

ניתוח של 2NPSHR

ברור שגודל NPSHR תלוי באובדן האנרגיה של זרימת הנוזל בכניסת היניקה של המשאבה. בשל התהליך הקצר, הפסד זה מתבטא בעיקר בהפסדי זרימה מקומיים. ישנם מספר גורמים כדלקמן:

(1) כניסת היניקה של המשאבה מתכנסת לערוץ זרימת כניסת האימפלר, וכתוצאה מכך לעלייה במהירות הזרימה ואובדן לחץ. תנועת הנוזל משתנה מצירי לרדיאלי בנקודת המפנה, ושדה הזרימה הלא אחיד בנקודת המפנה גורם לאובדן לחץ.

(2) אובדן הזרימה הנגרם משינויים במהירות הזרימה מתבטא בירידה בלחץ;

(3) אובדן האנרגיה שנוצר על ידי הנוזל הזורם סביב קצה הכניסה של הלהב;

(4) אפקט הסחיטה של ​​עובי הלהב גורם לעלייה במהירות הכניסה, וכתוצאה מכך לאובדן לחץ.

(5) אובדן ההשפעה של הנוזל הזורם בקצה המוביל של הלהב בתנאי הפעלה לא-מתכננים;

(6) איכות היציקה הירודה של האימפלר והמשטח הלא אחיד של תעלת הזרימה מביאים להפסדים צמיגים במהלך הזרימה.

בין הגורמים לעיל, קשה להימנע לחלוטין מהשניים הראשונים; ואילו את האחרונים ניתן להפחית על ידי שיפור איכות העיצוב והייצור. הדבר מחייב את המתכננים לשאוף להפוך את מעבר הזרימה מכניסת המשאבה לכניסת האימפלר קרוב ככל האפשר לייעול תנועת הנוזל, על מנת להפחית את אובדן הלחץ של קטע זרימה זה; עבור משאבת מוצר קיימת, ניתוח ביצועי הקוויטציה שלה צריך להתחיל מניתוח אובדן הזרימה של מעבר זרימת הכניסה שלה.

3 ניתוח של קוויטציה במשאבה צנטריפוגלית

כעת, בואו נערוך ניתוח איכותי של בעיית הקוויטציה של המשאבה הצנטריפוגלית שהוזכרה קודם לכן. שולי הקוויטציה של משאבה זו גדולים יחסית, וניתן לראות שהסיבה נגרמת על ידי אובדן לחץ מופרז בכניסת היניקה של המשאבה. עם זאת, מרווח הקוויטציה הגדול של משאבה זו בקצבי זרימה נמוכים שונה מתוצאות הזיהוי הרגילות, אשר עשויות להיות קשורות לתכנון ולייצור. ניתן לייחס את הגידול בשולי הקוויטציה בקצבי זרימה נמוכים לעלייה בזווית הכניסה של זרימת הנוזל, וכתוצאה מכך לזווית השפעה חיובית מופרזת בכניסת הלהב ולדליפה מוגזמת, ובכך גורמת לאובדן לחץ גדול; בעוד שבקצבי זרימה גבוהים, הגידול בשולי הקוויטציה נובע בעיקר מהעלייה במהירות הזרימה, מה שמוביל לעלייה בהפסדים.

הן מנקודת המבט של התכנון והן מנקודת המבט של הייצור, מלבד הסיבה לקוויטציה של הלהב, הזווית הקטנה של מיקום כניסת הלהב (בין אם בגלל תכנון לא נכון או במהלך היציקה), העובי הגדול של כניסת הלהב, ואיכות היציקה הירודה של משטח הלהב עשויים להיות הסיבות העיקריות לשולי הקוויטציה הגדולים של משאבה מסוג זה.

4. אמצעי שיפור

עבור משאבה זו, ניתן לנקוט באמצעים המתאימים הבאים כדי להפחית את האפשרות להופעת קוויטציה:

במידת האפשר, ניתן להזיז את קצה הכניסה של הלהב קדימה, כלומר, ניתן לחבר חתיכה בקצה הכניסה, כך שהנוזל יוכל לבוא במגע עם הלהב מוקדם יותר כדי לקבל אנרגיה, ולמנוע התרחשות של מצבים מתחת ללחץ הקריטי.

(2) נקה את תעלת הכניסה של האימפלר, מה שהופך אותו לחלק ושטוח ככל האפשר כדי לשפר את גימור פני השטח של הכניסה ולהפחית את התנגדות הזרימה ואובדן הלחץ.

(3) לטחון את ראש הלהב, להשחיז אותו, על מנת להפחית את אובדן הפגיעה בכניסה ולהוריד את רגישות זווית הכניסה.

(4) אם הקוויטציה של הפערים חמורה, פתרון יכול להיות לקדוח חורי איזון על האימפלר כדי להפחית את קצב זרימת הדליפה, ובכך להקל על מידת הקוויטציה.
שאלות הקשורות למשאבות

שאלה 1: מהם הסיווגים של משאבות?

תשובה: בהתבסס על עקרונות העבודה השונים, ניתן לסווג אותם לסוגים הבאים:

(1) משאבות שבשבת מסתמכות על השבטים המסתובבים במהירות גבוהה- בתוך המשאבה כדי להעביר נוזלים, כגון משאבות צנטריפוגליות ומשאבות זרימה צירית וכו'.
1. (2) משאבות נפח: משאבות אלו מסתמכות על השינויים בנפח העבודה בתוך המשאבה כדי לשאוב או לפרוק נוזלים ולהגדיל את אנרגיית הלחץ של הנוזלים. דוגמאות כוללות משאבות בוכנה ומשאבות גלגלי שיניים סיבוביות.
(3) משאבת סילון: משאבה מסוג זה מנצלת את האנרגיה של נוזל העבודה (נוזל או גז) להעברת נוזלים, כגון משאבות סילון מים ומשאבות סילון קיטור וכו'.

2. מהם המרכיבים של משאבה צנטריפוגלית?

תשובה: יחידת המשאבה הצנטריפוגלית מורכבת ממשאבה צנטריפוגלית, מנוע חשמלי, צינור כניסה, צינור יציאה ושסתומים וכו'. חברתנו מאמצת תכנון משולב של מכונות ומשאבה, המפחית את השטח ב-30%.

3. מהו עקרון העבודה של משאבה צנטריפוגלית?

תשובה: לפני הפעלת המשאבה יש למלא את צינור היניקה ואת המשאבה עצמה בנוזל. לאחר הפעלת המשאבה, האימפלר מסתובב במהירות גבוהה. הנוזל בתוך האימפלר מסתובב יחד עם הלהבים. תחת פעולת הכוח הצנטריפוגלי, הנוזל נפלט מהאימפלר ויורה החוצה. הנוזל הנפלט מאט בהדרגה בתא הדיפוזיה של מעטפת המשאבה ועולה בהדרגה בלחץ. ואז הוא זורם החוצה משקע המשאבה ומצינור הפריקה. בשלב זה, במרכז הלהבים, עקב הנוזל שנפלט לאזורים שמסביב, נוצר אזור בלחץ נמוך -ללא אוויר או נוזל. הנוזל בבריכת הנוזלים נשאב לתוך המשאבה דרך צינור היניקה בפעולת הלחץ האטמוספרי של משטח הבריכה. הנוזל נשאב ללא הרף מבריכת הנוזלים וזורם ללא הרף החוצה דרך צינור הפריקה.

4. מהי "תנועה"? מה היחידה שלו?

תשובה: קצב הזרימה q מתייחס לנפח הנוזל שנפלט מיציאת המשאבה ונכנס לצינור בתוך יחידת זמן. יחידת קצב הזרימה היא m/h, m/s או L/s.

5. מהו ראש? מה היחידה שלו?

תשובה: האנרגיה המתווספת ליחידת מסה של נוזל על ידי המשאבה, שהיא הנפח הכולל שנוצר על ידי המשאבה, נקראת ראש. יחידת הראש היא מטרים.

6. מהו קאוויטציה?

תשובה: קאוויטציה היא תופעה שבה נוזל מתאדה, וגורם לנזק לרכיבי הזרימה של המשאבה (הרכיבים שהנוזל בא איתם במגע כשהוא עובר במשאבה).

7. מהו קאוויטציה?

תשובה: הלחץ הנמוך ביותר במשאבה נמצא ליד כניסת האימפלר. כאשר הלחץ בנקודה זו יורד ללחץ הרוויה המתאים לטמפרטורה הנוכחית, הנוזל מתחיל להתאדות, ומספר רב של בועות בורחות מהנוזל. כאשר הבועות הללו זורמות עם הנוזל לאזור הלחץ הגבוה- של המשאבה, בפעולת לחץ חיצוני, הבועות מתעבות לפתע לנוזל. בשלב זה, הנוזל המקיף את הבועות שועט לעבר החלל שבו היו הבועות במקור, ויוצר השפעה הידראולית חזקה מאוד. עקב התעבות של בועות רבות בשנייה, לחצים חזקים רבים מתרחשים שוב ושוב. תחת הפעולה המתמשכת של עומס ההשפעה המקומי הזה, המשטחים של רכיבי הזרימה במשאבה מתבלים בהדרגה, ויוצרים כתמים נשחקים רבים. לאחר מכן, הם מתחברים בכתמים בתבנית דמוית- חלת דבש, ובסופו של דבר, יש תופעה של התקלפות. בנוסף לנזק שנגרם מהפגיעה, כאשר הנוזל מתאדה, הוא משחרר גם את החמצן המומס בו, מה שגורם לרכיבי הזרימה להתחמצן ולהשתכל. תופעה זו שבה רכיבי הזרימה נפגעים מהפעולה המשולבת של שחיקה מכנית וקורוזיה כימית נקראת cavitation.

8. מהם הסיווגים של משאבות צנטריפוגליות?

תשובה: (i) על פי היישום של משאבות צנטריפוגליות, ניתן לסווג אותן כ: ⑴ משאבת מים צלולים; ⑵ משאבת טומאה; ⑶ משאבה עמידה-לחומצה.
(II) על פי מבנה האימפלר, ניתן לסווג אותם כ: ⑴ משאבות צנטריפוגליות של אימפלר סגורות; ⑵ משאבות צנטריפוגליות של אימפלר פתוחות; ⑶ משאבות צנטריפוגליות פתוחות למחצה-.
(3) על פי מספר האימפלרים, ניתן לסווג אותו כ: ⑴ משאבה צנטריפוגלית חד-שלבית-; ⑵ משאבה צנטריפוגלית רב-שלבית.
(4) לפי האופן שבו המשאבה יונקת את הנוזל, ניתן לסווג אותה כ: ⑴ משאבה צנטריפוגלית יניקה יחידה; ⑵ משאבה צנטריפוגלית יניקה כפולה.
(5) לפי שיטת פריקת המשאבה, הם מסווגים כ: ⑴蜗壳式 משאבה צנטריפוגלית; ⑵ מנחה-משאבה צנטריפוגלית מסוג זרימה
㈥ מסווג לפי ראש: ⑴ משאבת לחץ נמוך-; ⑵ משאבת לחץ בינונית-; ⑶ משאבת לחץ גבוה-.
㈦ לפי המיקום של פיר המשאבה, הם מסווגים כ: ⑴ משאבות אנכיות; ⑵ משאבות אופקיות.

9. מהן השיטות לאיזון הכוח הצירי של משאבה צנטריפוגלית?

תשובה: ⑴ איזון הכוח הצירי עבור משאבות חד-שלביות- מושגת בעיקר באמצעות שלוש שיטות: פתיחת חורי איזון, התקנת צינורות איזון ושימוש באימפלרים כפולים-יניקה.

(2) איזון הכוח הצירי עבור משאבות רב-שלביות מושג בעיקר באמצעות סידור סימטרי של אימפלרים ועל ידי שימוש בשיטות כגון דיסקיות איזון ותופי איזון.

המפתח לשיפוץ מערכת החזרת מי הקונדנסט טמון כיצד ניתן לבטל את תופעת הקוויטציה תוך הבטחת ייצור תקין. קאוויטציה מתייחסת לתופעה שבה מים רוויים חמים ישחררו אדים בהפחתת לחץ, והקיטור שנוצר יתמזל פתאום ויתעבה למים כאשר הם נכנסים לאזור הלחץ הגבוה-, מה שיגרום לבועות להתפוצץ. אם תהליך זה חוזר על עצמו, הוא יגרום לנזק לפני השטח של החלקים באזור זה, יחד עם השפעות קורוזיה שונות הקשורות, וכתוצאה מכך בסופו של דבר לנזקי ספוג -כמו או חלת דבש-כמו נזק לקוויטציה. התוצאה של קוויטציה היא לשבש את המשכיות תהליך העברת הקיטור, להגביר את ההתנגדות, לחסום את נתיב הזרימה ולהשפיע באופן רציני על היעילות והייצור הרגיל של המשאבה. בעבר, יצרנים הפחיתו לעתים קרובות את הלחץ לשחזור מי הקונדנסט על מנת לשחרר כמות גדולה של קיטור הבזק כדי להפחית את מקור הקוויטציה. עם זאת, גישה זו ללא ספק מובילה לבזבוז אנרגיה. לכן, הדרך הטובה ביותר לפתור את בעיית הקוויטציה של המשאבה היא לגרום ללחץ הנכנס למשאבה לעלות על לחץ הקוויטציה, ובכך למנוע באופן מהותי את התרחשות הקוויטציה. עקרון העבודה העיקרי של טכנולוגיית שחזור מי הקונדנסט הסגור הוא ניצול עקרון הלחץ של משאבת הסילון, הקמת תיאוריית מניעת קוויטציה המתאימה להובלת מים רוויים חמים, ולבסוף תכנון משאבת הסילון בצורה סבירה כדי לפתור את בעיית הקוויטציה של המשאבה.

כמו כן, בחירת מלכודת הקיטור במערכת זו מתבססת על תנאי ההפעלה הלא נוחים ביותר, ובכך נמנעת בזבוז האנרגיה הנגרמת מהסתירה בין בחירת מלכודת הקיטור לפעולתה בפועל במערכת המקורית. מיכל איסוף המים המיועד למשאבת השחזור הסגורה מסוג -סגור, מה שלא רק מבטיח שטמפרטורת ההתאוששות של מי הקונדנסט היא 120 מעלות, אלא גם עושה שימוש מלא בקיטור הבזק.

כפי שהוזכר לעיל, אימוץ טכנולוגיית שחזור הקונדנסט-סגורה כדי לשפר את יעילות הניצול של קיטור הוא יעיל ובר ביצוע.