I. Ορισμός και επισκόπηση των αντλιών
Μια αντλία, ως μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μηχανική συσκευή σε διάφορους τομείς, η βασική της λειτουργία είναι να μεταφέρει υγρά (όπως νερό, λάδι κ.λπ.) από το ένα μέρος στο άλλο. Με την κίνηση της αντλίας, τα υγρά μπορούν να ολοκληρώσουν αποτελεσματικά και σταθερά το έργο μεταφοράς, καλύπτοντας διάφορες ανάγκες παραγωγής και διαβίωσης.
Η αντλία είναι μια μηχανική συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά διαφόρων υγρών. Το πεδίο εφαρμογής του είναι εκτεταμένο, καλύπτει νερό, λάδι, όξινα και αλκαλικά διαλύματα, γαλακτώματα, εναιωρήματα, υγρά μέταλλα κ.λπ. Επιπλέον, οι αντλίες λαδιού μετάδοσης κίνησης μπορούν επίσης να μεταφέρουν υγρά-μείγματα αερίων και υγρά που περιέχουν αιωρούμενες στερεές ουσίες.
Οι αντλίες μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες με βάση τις αρχές λειτουργίας τους: αντλίες θετικού εκτοπίσματος, αντλίες με φτερωτές και άλλους τύπους αντλιών. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ταξινόμηση των υποβρύχιων αντλιών είναι πιο διαφορετική. Εκτός από την ταξινόμηση σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, μπορούν επίσης να κατηγοριοποιηθούν και να ονομαστούν με βάση τη μέθοδο οδήγησης, τη δομή, τον σκοπό και τη φύση του υγρού που μεταφέρεται.
Υπάρχουν πολύπλοκες αλληλεξαρτώμενες αλλαγές μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων απόδοσης της αντλίας και αυτές οι σχέσεις μπορούν να εμφανιστούν διαισθητικά μέσω χαρακτηριστικών καμπυλών. Κάθε αντλία έχει τη δική της μοναδική χαρακτηριστική καμπύλη, που αντικατοπτρίζει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά απόδοσης της. Ως μηχανική συσκευή για τη μεταφορά υγρών ή την αύξηση της πίεσης των υγρών, η αντλία μεταφέρει τη μηχανική ενέργεια του πρωταρχικού κινητήρα ή άλλη εξωτερική ενέργεια στο υγρό, επιτυγχάνοντας έτσι αύξηση της ενέργειας του υγρού.
II. Ορισμός και ιστορική προέλευση της αντλίας
Μια αντλία, μια μηχανική συσκευή για τη μεταφορά υγρών ή την αύξηση της πίεσης των υγρών, έχει ιστορία που χρονολογείται από την αρχαιότητα. Σε γενικές γραμμές, μια αντλία δεν χρησιμοποιείται μόνο για τη μεταφορά υγρών, αλλά περιλαμβάνει επίσης ορισμένες μηχανικές συσκευές ειδικά σχεδιασμένες για τη μεταφορά αερίων. Μεταφέροντας τη μηχανική ενέργεια του κύριου κινητήρος ή την ενέργεια άλλων πηγών στο υγρό, η αντλία επιτυγχάνει αύξηση της ενέργειας του υγρού.
Η αυξανόμενη ζήτηση για ανύψωση νερού από τον άνθρωπο οδήγησε στην εμφάνιση διαφόρων συσκευών ανύψωσης νερού. Για παράδειγμα, η αντλία αλυσίδας στην Αίγυπτο εφευρέθηκε γύρω στο 1700 π.Χ., ενώ η Κίνα διέθετε αρχαία εργαλεία ανύψωσης νερού, όπως μοχλούς, ανεμοθώρακες και τροχούς νερού. Στην αρχαία Ελλάδα, ο Αρχιμήδης εφηύρε τη βιδωτή ράβδο τον 3ο αιώνα π.Χ., θέτοντας τα θεμέλια για τη μεταγενέστερη τεχνολογία αντλιών.
Με την πάροδο του χρόνου, ο αρχαίος Έλληνας τεχνίτης Κτεσίβιος εφηύρε την πρωτόγονη εμβολοφόρο αντλία - την πυροσβεστική αντλία - γύρω στο 200 π.Χ. Στη συνέχεια, το 1588, υπήρξε μια καταγραφή της αντλίας συρόμενων πτερυγίων 4 λεπίδων, που σηματοδοτεί την αρχική ανάπτυξη της περιστροφικής αντλίας. Μέχρι το 1689, ο D. Papan από τη Γαλλία καινοτόμησε περαιτέρω και εφηύρε την φυγοκεντρική αντλία με στροφεία 4 λεπίδων.
Τον 18ο αιώνα, στις Ηνωμένες Πολιτείες εμφανίστηκαν διαδοχικά φυγόκεντρες αντλίες με ακτινικά ευθύγραμμα πτερύγια, ημι{1}}ανοιχτές διπλές-πτερωτές αναρρόφησης και βολίδες, καθώς και αντλίες εμβόλων που κινούνταν απευθείας από ατμό. Αυτές οι καινοτομίες συνέβαλαν στη διαμόρφωση και ανάπτυξη σύγχρονης τεχνολογίας αντλιών.
Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, μεταξύ 1840 και 1850, ο HR Worsington από τις Ηνωμένες Πολιτείες εφηύρε μια αντλία εμβόλου ατμού άμεσης-δράσης με τον κύλινδρο αντλίας και τον κύλινδρο ατμού τοποθετημένα ο ένας απέναντι στον άλλο, θέτοντας τα θεμέλια για τη βελτίωση των σύγχρονων εμβολοφόρων αντλιών. Και από το 1851 έως το 1875, η γέννηση των φυγόκεντρων αντλιών πολλαπλών-σταδίων κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη φυγόκεντρων αντλιών υψηλής-κεφαλής.
Έκτοτε, διάφοροι νέοι τύποι αντλιών αναδύονται συνεχώς, με την απόδοση να βελτιώνεται σταδιακά, και το εύρος των πεδίων απόδοσης και εφαρμογής γίνεται επίσης όλο και πιο εκτεταμένο.
III. Ταξινόμηση Αντλιών
Οι αντλίες, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς, διατίθενται σε μεγάλη ποικιλία τύπων και ταξινομούνται με πολλούς τρόπους. Σύμφωνα με τις αρχές λειτουργίας τους, οι αντλίες μπορούν να χωριστούν κυρίως σε τρεις κατηγορίες:
Πρώτον, υπάρχει η αντλία θετικής μετατόπισης, γνωστή και ως αντλία πτερυγίου ή αντλία πτερυγίων. Αυτός ο τύπος αντλίας χρησιμοποιεί μια περιστρεφόμενη πτερωτή για να ασκεί δύναμη στο υγρό, μεταφέροντας συνεχώς ενέργεια στο υγρό και αυξάνοντας την κινητική ενέργεια και την πίεσή του. Στη συνέχεια, η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ενέργεια πίεσης μέσω του θαλάμου εκκένωσης. Οι αντλίες θετικής μετατόπισης περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων φυγόκεντρες αντλίες, αντλίες αξονικής ροής, αντλίες μερικής ροής και αντλίες στροβιλισμού.
Ο επόμενος τύπος είναι η ογκομετρική αντλία. Αυτός ο τύπος αντλίας μεταδίδει ενέργεια αλλάζοντας περιοδικά τον όγκο του σφραγισμένου χώρου εργασίας, αυξάνοντας έτσι την πίεση του υγρού και αναγκάζοντας το να εκφορτιστεί. Οι ογκομετρικές αντλίες μπορούν περαιτέρω να ταξινομηθούν σε παλινδρομικές αντλίες και σε περιστροφικές αντλίες με βάση τη μορφή κίνησης των στοιχείων εργασίας.
Επιπλέον, υπάρχουν και άλλοι τύποι αντλιών που μεταφέρουν ενέργεια με μοναδικούς τρόπους. Για παράδειγμα, οι αντλίες εκτόξευσης βασίζονται στον πίδακα υψηλής-ταχύτητας του λειτουργικού ρευστού για την έλξη και την ανάμιξη του υγρού που πρόκειται να μεταφερθεί, επιτυγχάνοντας μεταφορά ενέργειας μέσω ανταλλαγής ορμής. Οι αντλίες διαφράγματος και οι αντλίες με σφυρί νερού χρησιμοποιούν το φαινόμενο του σφυριού νερού κατά το φρενάρισμα για τη μεταφορά ενέργειας. ενώ οι ηλεκτρομαγνητικές αντλίες επιτυγχάνουν μεταφορά ρευστού μέσω της ροής υγρού μετάλλου υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος και ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.
Επιπλέον, οι αντλίες μπορούν να ταξινομηθούν περαιτέρω με βάση τις ιδιότητες του υγρού που μεταφέρεται, τη μέθοδο οδήγησης, τη δομή και το σκοπό.
IV. Εφαρμογές Αντλιών σε Διάφορα Πεδία
Το εύρος απόδοσης των αντλιών είναι εκτεταμένο, και κυμαίνεται από γιγάντιες αντλίες με ταχύτητα ροής πολλών εκατοντάδων χιλιάδων κυβικών μέτρων ανά ώρα έως μικροσκοπικές αντλίες με ταχύτητα ροής μικρότερη από αρκετά δεκατόλιτρα ανά ώρα. Το εύρος πιέσεών τους μπορεί επίσης να ποικίλλει από κανονική πίεση έως και 19,61 Mpa (200 kgf/cm2) ή παραπάνω. Επιπλέον, η θερμοκρασία και ο τύπος του υγρού που μεταφέρεται επίσης διαφέρουν, όπως νερό (διαυγές νερό, λύματα κ.λπ.), λάδι, οξέα και βάσεις, εναιωρήματα και υγρά μέταλλα κ.λπ.
Στην παραγωγή των χημικών και πετρελαϊκών τομέων, οι αντλίες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Δεδομένου ότι οι πρώτες ύλες, τα ημικατεργασμένα προϊόντα και τα τελικά προϊόντα είναι ως επί το πλείστον υγρά, σε αυτές τις πολύπλοκες διαδικασίες, οι αντλίες όχι μόνο μεταφέρουν τα υγρά αλλά παρέχουν επίσης την πίεση και τη ροή που απαιτούνται για τις χημικές αντιδράσεις. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιούνται επίσης σε πολλές συσκευές για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας.
Στη γεωργική παραγωγή, οι αντλίες είναι τα κύρια μηχανήματα άρδευσης και αποστράγγισης. Οι αγροτικές περιοχές στη χώρα μας είναι τεράστιες και κάθε χρόνο χρειάζεται μεγάλος αριθμός αντλιών για τη στήριξη της αγροτικής παραγωγής. Σε γενικές γραμμές, οι γεωργικές αντλίες αντιπροσωπεύουν το ήμισυ της συνολικής παραγωγής των αντλιών.
Οι μεταλλευτικές και μεταλλουργικές βιομηχανίες είναι επίσης σημαντικοί τομείς εφαρμογής για τις αντλίες. Σε αυτές τις βιομηχανίες, διαδικασίες όπως η αποστράγγιση ορυχείων, η επεξεργασία ορυκτών, η τήξη και η έλαση απαιτούν την υποστήριξη αντλιών.
Στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, είτε πρόκειται για πυρηνικό σταθμό είτε για θερμοηλεκτρικό σταθμό, οι αντλίες παίζουν καθοριστικό ρόλο. Οι πυρηνικοί σταθμοί χρειάζονται κύριες αντλίες, δευτερεύουσες αντλίες και τριτογενείς αντλίες για να εξασφαλίσουν τη σταθερή λειτουργία των πυρηνικών αντιδράσεων. ενώ οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί βασίζονται σε μεγάλο αριθμό αντλιών τροφοδοσίας λέβητα, αντλιών συμπυκνωμάτων, αντλιών κυκλοφορίας και αντλιών σκωρίας και τέφρας για τη διατήρηση της κανονικής λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.
Η αμυντική κατασκευή επίσης δεν μπορεί να κάνει χωρίς την εφαρμογή αντλιών. Η ρύθμιση των πτερυγίων αεροσκαφών, των πηδαλίων και των εργαλείων προσγείωσης, η περιστροφή των πυργίσκων πολεμικών πλοίων και δεξαμενών, καθώς και η βύθιση και η ανάβαση των υποβρυχίων, απαιτούν όλες τις αντλίες για την παροχή της απαραίτητης ισχύος και των λειτουργιών ρύθμισης. Επιπλέον, για ορισμένα υγρά υψηλής-πίεσης και ραδιενέργειας κατά τη μεταφορά και το χειρισμό, η απαίτηση για ελεύθερη διαρροή-της αντλίας είναι εξαιρετικά υψηλή.
Στη ναυπηγική βιομηχανία, χρησιμοποιούνται εκατοντάδες διαφορετικοί τύποι αντλιών σε κάθε θαλάσσιο-πλοίο. Από τις αντλίες έλικας που οδηγούν το πλοίο μέχρι διάφορες αντλίες που διατηρούν το περιβάλλον στις καμπίνες του πλοίου, είναι όλες απαραίτητες. Επιπλέον, τα συστήματα ύδρευσης και αποχέτευσης στις πόλεις, το νερό που χρησιμοποιείται από ατμομηχανές, η λίπανση και ψύξη σε εργαλειομηχανές, η μεταφορά βαφών στην κλωστοϋφαντουργία και η μεταφορά γάλακτος και προϊόντων ζάχαρης στη βιομηχανία τροφίμων, βασίζονται στην υποστήριξη αντλιών.
Συμπερασματικά, οι αντλίες είναι πανταχού παρούσες σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της αεροδιαστημικής, του στρατιωτικού εξοπλισμού, της βιομηχανικής παραγωγής και της καθημερινής ζωής, και διαδραματίζουν απαραίτητο ρόλο. Ως εκ τούτου, οι αντλίες ταξινομούνται ως γενικά μηχανήματα και γίνονται ένα απαραίτητο και σημαντικό προϊόν στη μηχανολογική βιομηχανία.
V. Βασικές Παράμετροι Αντλιών
Οι αντλίες, ως σημαντικό συστατικό των γενικών μηχανημάτων, η απόδοσή τους επηρεάζει άμεσα τη λειτουργική απόδοση σε διάφορα σενάρια εφαρμογής. Για να κατανοήσουμε πλήρως την απόδοση των αντλιών, πρέπει πρώτα να εστιάσουμε σε αρκετές βασικές βασικές παραμέτρους. Αυτές οι παράμετροι όχι μόνο αντικατοπτρίζουν τα εγγενή χαρακτηριστικά των αντλιών αλλά παρέχουν επίσης κρίσιμη καθοδήγηση για την επιλογή και την εφαρμογή τους.
1. Ρυθμός ροής Q
Ο ρυθμός ροής είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση του πόσο υγρό μπορεί να μεταφέρει μια αντλία μέσα σε μια μονάδα χρόνου, συνήθως εκφραζόμενη σε όγκο ή μάζα. Ο ρυθμός ροής όγκου συμβολίζεται με Q και οι μονάδες του περιλαμβάνουν m3/s, m3/h και l/s, κ.λπ. Ενώ ο ρυθμός ροής μάζας αντιπροσωπεύεται από Qm και οι μονάδες του είναι t/h, kg/s, κ.λπ. Η σχέση μεταξύ αυτών των δύο μπορεί να καθοριστεί μέσω του τύπου Qm=ρQ, όπου το ρ αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του υγρού. Για νερό σε κανονική θερμοκρασία, η πυκνότητά του ρ είναι περίπου 1000 kg/m3.
2. Επικεφαλής Η
Η κεφαλή αναφέρεται στην αύξηση ενέργειας σε μια μονάδα βάρους του υγρού αφού αντληθεί από την αντλία, από την είσοδο της αντλίας (δηλαδή τη φλάντζα εισόδου της αντλίας) στην έξοδο (δηλαδή τη φλάντζα εξόδου της αντλίας). Αυτό είναι ισοδύναμο με την αποτελεσματική ενέργεια που αποκτάται από ένα Newton υγρού όταν διέρχεται από την αντλία. Η μονάδα του είναι N·m/N, που είναι επίσης κοινώς γνωστό ως μέτρα. Αντιπροσωπεύει το ύψος της στήλης υγρού που αντλεί η αντλία, και επομένως ονομάζεται επίσης απλά μέτρα.
3. Ταχύτητα περιστροφής n
Η ταχύτητα αναφέρεται στον αριθμό των περιστροφών του άξονα της αντλίας μέσα σε μια μονάδα χρόνου, που συνήθως υποδηλώνεται με το σύμβολο n, και η μονάδα της είναι στροφές ανά λεπτό (r/min).
4. Περιθώριο κεφαλής αναρρόφησης
Το περιθώριο κεφαλής αναρρόφησης, γνωστό και ως καθαρή θετική κεφαλή αναρρόφησης, είναι μια βασική παράμετρος για τη μέτρηση της απόδοσης της σπηλαίωσης. Στην Κίνα, αυτή η παράμετρος αντιπροσωπευόταν προηγουμένως από Δh.
5. Ισχύς και αποτελεσματικότητα
Η ισχύς μιας αντλίας αναφέρεται συνήθως ως η ισχύς εισόδου, η οποία είναι η ισχύς που μεταφέρεται από τον κύριο μηχανισμό κίνησης στον άξονα της αντλίας και είναι επίσης γνωστή ως ισχύς άξονα, που συμβολίζεται με P. Η πραγματική ισχύς της αντλίας ή η ισχύς εξόδου, αντιπροσωπεύεται από το Pe και μετρά την αποτελεσματική ενέργεια που λαμβάνεται από το υγρό που εκκενώνεται από την αντλία μέσα σε μια μονάδα χρόνου.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το κεφάλι αντιπροσωπεύει ακριβώς αυτή την αποτελεσματική ενέργεια. Συγκεκριμένα, η κεφαλή αναφέρεται στην αποτελεσματική ενέργεια που λαμβάνει μια μονάδα βαρέως υγρού όταν αντλείται από την αντλία. Επομένως, πολλαπλασιάζοντας την κεφαλή, το ρυθμό ροής μάζας και τη βαρυτική επιτάχυνση, μπορούμε να υπολογίσουμε την ενεργή ενέργεια που αποκτά μια μονάδα υγρού εξόδου από την αντλία σε δεδομένο χρόνο, η οποία είναι η πραγματική ισχύς της αντλίας:
Pe=ρgQH (W)=QH (W)
Μεταξύ αυτών, το ρ αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του υγρού που αντλείται από την αντλία (kg/m³), το ειδικό βάρος του υγρού που αντλείται από την αντλία (N/m³), το Q είναι ο ρυθμός ροής της αντλίας (m³/s), το H είναι η κεφαλή της αντλίας (m) και το g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (m/s²).
Η διαφορά μεταξύ της ισχύος του άξονα P και της πραγματικής ισχύος Pe αντιπροσωπεύει την απώλεια ισχύος εντός της αντλίας. Για να ποσοτικοποιήσουμε αυτή την απώλεια, εισάγουμε την έννοια της απόδοσης της αντλίας, η οποία εκφράζεται ως ο λόγος της πραγματικής ισχύος προς την ισχύ του άξονα και συμβολίζεται με η.
VI. Ορισμός και μετατροπή της κυκλοφορίας
Ο ρυθμός ροής, που είναι ο όγκος του υγρού που απορρίπτεται από την αντλία ανά μονάδα χρόνου, συμβολίζεται με Q. Οι μονάδες του περιλαμβάνουν κυβικά μέτρα ανά ώρα (m3/h), λίτρα ανά δευτερόλεπτο (l/s) κ.λπ. Αξίζει να σημειωθεί ότι 1 λίτρο ανά δευτερόλεπτο ισοδυναμεί με 3,6 κυβικά μέτρα ανά ώρα, που είναι επίσης 0,06 λίτρα ανά λεπτό ή 0.06 λίτρα ανά λεπτό ή λεπτό. Επιπλέον, μπορούμε να υπολογίσουμε το βάρος που αντλείται ανά ώρα χρησιμοποιώντας τον ρυθμό ροής και το ειδικό βάρος του υγρού, που συμβολίζεται με G, όπου το ρ αντιπροσωπεύει το ειδικό βάρος του υγρού. Για παράδειγμα, εάν μια συγκεκριμένη αντλία έχει ταχύτητα ροής 50 κυβικά μέτρα την ώρα, κατά την άντληση νερού, θέλουμε να μάθουμε πόσο βάρος μπορεί να αντληθεί ανά ώρα; Υποθέτοντας ότι το ειδικό βάρος του νερού ρ είναι 1000 κιλά ανά κυβικό μέτρο, μπορούμε να υπολογίσουμε χρησιμοποιώντας τον τύπο G=Qρ, με αποτέλεσμα 50.000 κιλά ανά ώρα ή 50 τόνους την ώρα.
VII. Ορισμός και μετατροπή της κεφαλής
Η κεφαλή, η οποία είναι η ενέργεια που λαμβάνεται από μια μονάδα βάρους υγρού που διέρχεται από μια αντλία, συμβολίζεται με H και μετράται σε μέτρα (m). Περιλαμβάνει την κεφαλή αναρρόφησης και είναι περίπου ίση με τη διαφορά πίεσης μεταξύ της εξόδου της αντλίας και της εισόδου. Εν τω μεταξύ, η πίεση της αντλίας αντιπροσωπεύεται από P και μετριέται σε Mpa (μεγαπασκάλ). Αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχει μια ορισμένη σχέση μετατροπής μεταξύ κεφαλής και πίεσης. Ο ειδικός τύπος είναι H=P/ρ, όπου ρ είναι το ειδικό βάρος του υγρού. Για παράδειγμα, όταν το P είναι 1 kg/cm², μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο για να υπολογίσουμε ότι το H είναι περίπου 10 μέτρα.
1 Mpa ισούται με 10 kg/cm². Η κεφαλή H μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο H=(P2 - P1) / ρ, όπου το P2 αντιπροσωπεύει την πίεση εξόδου, το P1 την πίεση εισόδου και το ρ είναι το ειδικό βάρος του υγρού.
Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε τις έννοιες του περιθωρίου σπηλαίωσης και της ανύψωσης αναρρόφησης, καθώς και τις μονάδες μέτρησής τους. Η σπηλαίωση αναφέρεται στο φαινόμενο όπου, κατά τη λειτουργία μιας αντλίας, υγρό στην είσοδο της πτερωτής δημιουργεί ατμό λόγω της πίεσης κενού. Αυτές οι εξατμισμένες φυσαλίδες, κατά την πρόσκρουση με τα υγρά σωματίδια, προκαλούν διάβρωση των μεταλλικών επιφανειών όπως η πτερωτή, καταστρέφοντας έτσι αυτά τα μεταλλικά εξαρτήματα. Αυτή η πίεση κενού είναι γνωστή ως πίεση εξάτμισης. Το περιθώριο σπηλαίωσης, από την άλλη πλευρά, αναφέρεται στην ενέργεια που διαθέτει μια μονάδα βάρους υγρού στην είσοδο αναρρόφησης της αντλίας πάνω από την πίεση εξάτμισης. Μετριέται σε μέτρα και τυπικά συμβολίζεται με NPSHr.
Η κεφαλή αναρρόφησης, γνωστή και ως το απαραίτητο περιθώριο σπηλαίωσης Δh, είναι ο βαθμός κενού στον οποίο η αντλία μπορεί να αναρροφά υγρό. Είναι το ύψος εγκατάστασης που επιτρέπεται για την αντλία και η μονάδα της είναι επίσης μέτρα. Ο τύπος για τον υπολογισμό της κεφαλής αναρρόφησης είναι: Κεφαλή αναρρόφησης=Τυπική ατμοσφαιρική πίεση - Περιθώριο σπηλαίωσης - Περιθώριο ασφαλείας. Μεταξύ αυτών, το ύψος κενού του αγωγού που δημιουργείται από την τυπική ατμοσφαιρική πίεση είναι 10,33 μέτρα και το περιθώριο ασφαλείας συνήθως λαμβάνεται ως 0,5 μέτρα.
Για παράδειγμα, για μια συγκεκριμένη αντλία, η απαραίτητη ανύψωση αναρρόφησης είναι 4,0 μέτρα. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον παραπάνω τύπο για να υπολογίσουμε το ύψος αναρρόφησης Δh. Το αποτέλεσμα του υπολογισμού είναι: Δh=10.33 - 4.0 - 0.5=5.83 μέτρα.
VIII. Φαινόμενο σπηλαίωσης αντλίας και τα αίτια του
1. Ορισμός Σπηλαίωσης
Όταν ένα υγρό φτάσει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η πίεσή του πέφτει στην πίεση εξάτμισης που αντιστοιχεί σε αυτή τη θερμοκρασία. Σε αυτό το σημείο, θα σχηματιστούν φυσαλίδες μέσα στο υγρό. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως σπηλαίωση.
2. Σπηλαίωση κατάρρευση
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σπηλαίωσης, οι φυσαλίδες που δημιουργούνται, καθώς το υγρό ρέει στην περιοχή υψηλής-πίεσης, θα συρρικνωθούν γρήγορα λόγω της ξαφνικής αύξησης της πίεσης και τελικά θα σκάσουν στο υγρό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται κατάρρευση σπηλαίωσης.
3. Αιτίες και Κίνδυνοι Σπηλαίωσης
Κατά τη λειτουργία της αντλίας, εάν ορισμένες περιοχές της διόδου ροής (όπως η θέση λίγο πίσω από την είσοδο των πτερυγίων της πτερωτής) εμφανιστεί ένας συγκεκριμένος λόγος που κάνει την απόλυτη πίεση του αντλούμενου υγρού να πέσει κάτω από την πίεση εξάτμισης σε αυτή τη θερμοκρασία, το υγρό αρχίζει να εξατμίζεται σε αυτό το σημείο, σχηματίζοντας μεγάλο αριθμό φυσαλίδων. Καθώς το υγρό που περιέχει αυτές τις φυσαλίδες εισέρχεται στην περιοχή υψηλής-πίεσης της πτερωτής, οι φυσαλίδες συστέλλονται γρήγορα υπό τη δράση του υγρού υψηλής-πίεσης και τελικά σκάνε. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα εμφανής στις υποβρύχιες αντλίες. Η συμπύκνωση και η ρήξη των φυσαλίδων συνοδεύεται από την ταχεία πλήρωση κενών από σωματίδια υγρού σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, με αποτέλεσμα την ισχυρή πρόσκρουση του νερού. Αυτή η κρούση νερού χτυπά τη μεταλλική επιφάνεια με υψηλή συχνότητα κρούσης, με την πίεση κρούσης να φτάνει σε εκατοντάδες έως χιλιάδες ατμόσφαιρες και η συχνότητα κρούσης μπορεί να φτάσει ακόμη και δεκάδες χιλιάδες φορές ανά δευτερόλεπτο. Οι επιφάνειες των τοίχων που υπόκεινται σε τέτοιες κρούσεις για μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί να υποστούν σοβαρή διάβρωση και ακόμη και διάτρηση.
4. Η διαδικασία και τα αποτελέσματα της σπηλαίωσης
In a pump, cavitation is a complex process involving the formation, development, and collapse of bubbles. When certain areas of the pump's flow section experience specific conditions that cause the absolute pressure of the liquid to drop below the vaporization pressure, the liquid begins to vaporize, forming a large number of bubbles. These bubbles, as the liquid enters the high-pressure area of the impeller, rapidly contract under the high-pressure effect and eventually rupture. This series of processes not only causes severe damage to the flow components but also generates unpleasant noise and vibration, thereby significantly reducing the pump's performance. In severe cases, cavitation may even cause the interruption of liquid supply in the pump, affecting the normal operation of the pump.
IX. Ποια είναι η χαρακτηριστική καμπύλη μιας αντλίας;
Η χαρακτηριστική καμπύλη μιας αντλίας, γνωστή και ως καμπύλη απόδοσης, ουσιαστικά απεικονίζει τη σχέση μεταξύ των κύριων παραμέτρων απόδοσης μιας φυγοκεντρικής αντλίας. Αυτές οι καμπύλες λαμβάνονται μέσω πραγματικών μετρήσεων και αντιπροσωπεύουν οπτικά το σχέδιο κίνησης του υγρού μέσα στην αντλία. Οι χαρακτηριστικές καμπύλες περιλαμβάνουν τις καμπύλες του ρυθμού ροής και της κεφαλής (Q-H), του ρυθμού ροής και της απόδοσης (Q-η), του ρυθμού ροής και της ισχύος (Q-N) και του ρυθμού ροής και του περιθωρίου κεφαλής εξάτμισης (Q-NPSHr). Αυτές οι καμπύλες είναι κρίσιμες για την κατανόηση της κατάστασης λειτουργίας της αντλίας επειδή για κάθε δεδομένο σημείο παροχής, ένα σύνολο αντίστοιχων τιμών για την κεφαλή, την ισχύ, την απόδοση και το περιθώριο κεφαλής εξάτμισης μπορεί να βρεθεί στην καμπύλη και αυτό το σύνολο παραμέτρων ονομάζεται κατάσταση λειτουργίας ή σημείο λειτουργίας. Ειδικότερα, το σημείο λειτουργίας στην υψηλότερη απόδοση της φυγοκεντρικής αντλίας ονομάζεται βέλτιστο σημείο λειτουργίας και συνήθως είναι επίσης το σημείο λειτουργίας σχεδιασμού. Η κατανόηση αυτών των παραμέτρων απόδοσης είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της κανονικής λειτουργίας και της{9}}εξοικονόμησης ενέργειας της αντλίας.
11. Πώς ορίζεται η απόδοση μιας αντλίας; Ποια είναι η φόρμουλα του;
Η απόδοση μιας αντλίας ορίζεται ως ο λόγος της πραγματικής ισχύος προς την ισχύ του άξονα, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο η, και ο τύπος υπολογισμού της είναι η=Pe/P. Εδώ, το Pe αντιπροσωπεύει την αποτελεσματική ισχύ της αντλίας και το P αναφέρεται στην ισχύ του άξονα της αντλίας, δηλαδή την ισχύ που μεταδίδεται από τον κύριο κινητήρα στον άξονα της αντλίας. Η αποτελεσματική ισχύς είναι το γινόμενο της κεφαλής της αντλίας, του ρυθμού ροής μάζας και της βαρυτικής επιτάχυνσης και ο τύπος της είναι Pe=ρg QH (σε watt) ή Pe=QH/1000 (σε κιλοβάτ). Επιπλέον, το ρ αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του υγρού που μεταφέρεται από την αντλία, είναι το ειδικό βάρος του υγρού (= ρg) και το g είναι η βαρυτική επιτάχυνση. Ταυτόχρονα, ο ρυθμός ροής μάζας Qm μπορεί να ληφθεί πολλαπλασιάζοντας την πυκνότητα ρ με τον ρυθμό ροής Q, με μονάδες τόνους ανά ώρα ή κιλά ανά δευτερόλεπτο.
12. Τι είναι ένας πάγκος δοκιμής πλήρους απόδοσης για μια αντλία;
Ο πάγκος δοκιμής πλήρους απόδοσης για αντλίες είναι ένας προηγμένος εξοπλισμός ικανός να δοκιμάζει με ακρίβεια διάφορες παραμέτρους απόδοσης των αντλιών. Συμμορφώνεται με τα εθνικά πρότυπα και έχει ακρίβεια επιπέδου Β-, διασφαλίζοντας την ακρίβεια των αποτελεσμάτων των δοκιμών. Αυτός ο πάγκος δοκιμών είναι εξοπλισμένος με όργανα ακριβείας, συμπεριλαμβανομένου ενός ροόμετρου ατέρμονα για τη μέτρηση της ροής, ένα μανόμετρο ακριβείας για τη μέτρηση της κεφαλής, ένα μανόμετρο κενού για τη μέτρηση της κεφαλής αναρρόφησης και μια μηχανή αξονικής ισχύος για μέτρηση ισχύος. Επιπλέον, χρησιμοποιείται επίσης ένα ταχύμετρο για τον ακριβή προσδιορισμό της ταχύτητας της αντλίας. Μέσω της συνεργατικής δράσης αυτών των ακριβών οργάνων, μπορούμε να αποκτήσουμε το πλήρες σύνολο παραμέτρων απόδοσης της αντλίας, αξιολογώντας έτσι διεξοδικά την απόδοσή της.
