Introducción
En muchas industrias, las bombas centrífugas se utilizan a menudo para transportar fluidos viscosos.Por esta razón, a menudo nos encontramos con los siguientes problemas: cuál es la viscosidad máxima que puede manejar la bomba centrífuga;¿Cuál es la viscosidad mínima que debe corregirse para el rendimiento de la bomba centrífuga?Esto implica el tamaño de la bomba (caudal de bombeo), la velocidad específica (cuanto menor sea la velocidad específica, mayor será la pérdida por fricción del disco), la aplicación (requisitos de presión del sistema), la economía, la mantenibilidad, etc.
Este artículo presentará en detalle la influencia de la viscosidad en el rendimiento de la bomba centrífuga, la determinación del coeficiente de corrección de la viscosidad y los asuntos que requieren atención en la aplicación práctica de ingeniería en combinación con los estándares relevantes y la experiencia práctica de ingeniería, solo como referencia.
1. Viscosidad máxima que puede manejar la bomba centrífuga
En algunas referencias extranjeras, el límite máximo de viscosidad que puede manejar la bomba centrífuga se establece en 3000~3300cSt (centisea, equivalente a mm²/s).Sobre este tema, CE Petersen tenía un documento técnico anterior (publicado en la reunión de la Asociación de Energía del Pacífico en septiembre de 1982) y presentó el argumento de que la viscosidad máxima que puede manejar la bomba centrífuga se puede calcular por el tamaño de la salida de la bomba. boquilla, como se muestra en la Fórmula (1):
Vmáx=300(D-1)
Donde, Vm es la máxima viscosidad cinemática admisible SSU (viscosidad universal Saybolt) de la bomba;D es el diámetro de la boquilla de salida de la bomba (pulgadas).
En la práctica práctica de la ingeniería, esta fórmula se puede utilizar como regla general como referencia.La teoría y el diseño de bombas modernas de Guan Xingfan sostienen que: en general, la bomba de paletas es adecuada para transportar con una viscosidad inferior a 150 cSt, pero para bombas centrífugas con NPSHR mucho menor que NSHA, se puede utilizar para una viscosidad de 500~600 cSt;Cuando la viscosidad es superior a 650cSt, el rendimiento de la bomba centrífuga disminuirá considerablemente y no será adecuada para su uso.Sin embargo, debido a que la bomba centrífuga es continua y pulsátil en comparación con la bomba volumétrica, y no necesita una válvula de seguridad y la regulación del flujo es simple, también es común usar bombas centrífugas en la producción química donde la viscosidad alcanza los 1000cSt.La viscosidad de aplicación económica de la bomba centrífuga generalmente se limita a aproximadamente 500 ct, lo que depende en gran medida del tamaño y la aplicación de la bomba.
2. La influencia de la viscosidad en el rendimiento de la bomba centrífuga.
La pérdida de presión, la fricción del impulsor y la pérdida por fugas internas en el impulsor y el paso de flujo voluta/paleta guía de la bomba centrífuga dependen en gran medida de la viscosidad del líquido bombeado.Por lo tanto, cuando se bombea líquido con alta viscosidad, el rendimiento determinado con agua perderá su eficacia. La viscosidad del medio tiene un gran impacto en el rendimiento de la bomba centrífuga.En comparación con el agua, cuanto mayor sea la viscosidad del líquido, mayor será el caudal y la pérdida de carga de una bomba determinada a una velocidad determinada.Por lo tanto, el punto óptimo de eficiencia de la bomba se moverá hacia un caudal más bajo, el caudal y la cabeza disminuirán, el consumo de energía aumentará y la eficiencia disminuirá.La gran mayoría de la literatura y las normas nacionales y extranjeras, así como la experiencia de la práctica de la ingeniería, muestran que la viscosidad tiene poco efecto sobre la cabeza en el punto de cierre de la bomba.
3. Determinación del coeficiente de corrección de la viscosidad
Cuando la viscosidad supera los 20 cSt, el efecto de la viscosidad sobre el rendimiento de la bomba es evidente.Por lo tanto, en aplicaciones prácticas de ingeniería, cuando la viscosidad alcanza los 20 cSt, es necesario corregir el rendimiento de la bomba centrífuga.Sin embargo, cuando la viscosidad está en el rango de 5~20 cSt, se debe verificar su rendimiento y la potencia de adaptación del motor.
Al bombear medios viscosos, es necesario modificar la curva característica al bombear agua.
En la actualidad, las fórmulas, gráficos y pasos de corrección adoptados por las normas nacionales y extranjeras (como GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3], etc.) para líquidos viscosos son básicamente de las normas de la American Hydraulic Instituto.Cuando se sabe que el rendimiento del medio de transporte de la bomba es agua, la norma ANSI/HI9.6.7-2015 [4] del Instituto Hidráulico Estadounidense brinda pasos de corrección detallados y fórmulas de cálculo relevantes.
4. Experiencia en aplicaciones de ingeniería
Desde el desarrollo de las bombas centrífugas, los predecesores de la industria de las bombas han resumido una variedad de métodos para modificar el rendimiento de las bombas centrífugas de agua a medios viscosos, cada uno con ventajas y desventajas:
4.1 Modelo AJ Stepanoff
4.2 Método Paciga
4.3 Instituto Hidráulico Americano
4.4 Método KSB de Alemania
5. Precauciones
5.1 Medios aplicables
La tabla de conversión y la fórmula de cálculo solo son aplicables a líquidos viscosos homogéneos, que comúnmente se denominan líquidos newtonianos (como el aceite lubricante), pero no a líquidos no newtonianos (como líquidos con fibra, crema, pulpa, líquido de mezcla de agua de carbón, etc. .)
5.2 Caudal aplicable
La lectura no es práctica.
En la actualidad, las fórmulas y gráficos de corrección en el país y en el extranjero son el resumen de los datos empíricos, que estarán restringidos por las condiciones de prueba.Por lo tanto, en aplicaciones prácticas de ingeniería, se debe prestar especial atención a: se deben usar diferentes fórmulas o gráficos de corrección para diferentes rangos de flujo.
5.3 Tipo de bomba aplicable
Las fórmulas y tablas modificadas solo se aplican a bombas centrífugas con diseño hidráulico convencional, impulsores abiertos o cerrados y que funcionan cerca del punto de eficiencia óptimo (en lugar del extremo más alejado de la curva de la bomba).Las bombas especialmente diseñadas para líquidos viscosos o heterogéneos no pueden utilizar estas fórmulas y tablas.
5.4 Margen de seguridad de cavitación aplicable
Cuando se bombea líquido con alta viscosidad, se requiere que NPSHA y NPSH3 tengan un margen de seguridad de cavitación suficiente, que es más alto que el especificado en algunas normas y especificaciones (como ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Otros
1) La influencia de la viscosidad en el rendimiento de la bomba centrífuga es difícil de calcular mediante una fórmula precisa o comprobar mediante un gráfico, y solo se puede convertir mediante la curva obtenida de la prueba.Por lo tanto, en aplicaciones prácticas de ingeniería, al seleccionar el equipo de conducción (con potencia), se debe considerar reservar suficiente margen de seguridad.
2) Para líquidos con alta viscosidad a temperatura ambiente, si la bomba (como la bomba de lodo de alta temperatura de la unidad de craqueo catalítico en la refinería) arranca a una temperatura inferior a la temperatura normal de funcionamiento, el diseño mecánico de la bomba (como la fuerza del eje de la bomba) y la selección de la transmisión y el acoplamiento deben tener en cuenta la influencia del par generado por el aumento de la viscosidad.Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta que:
① Para reducir los puntos de fuga (posibles accidentes), se debe utilizar una bomba voladiza de una sola etapa en la medida de lo posible;
② La carcasa de la bomba debe estar equipada con una cubierta aislante o un dispositivo de trazado de calor para evitar la solidificación media durante el apagado a corto plazo;
③ Si el tiempo de apagado es largo, el medio en la carcasa debe vaciarse y purgarse;
④ Para evitar que la bomba sea difícil de desarmar debido a la solidificación del medio viscoso a temperatura normal, los sujetadores en la carcasa de la bomba deben aflojarse lentamente antes de que la temperatura del medio baje a la temperatura normal (preste atención a la protección del personal para evitar quemaduras). ), de modo que el cuerpo de la bomba y la tapa de la bomba puedan separarse lentamente.
3) La bomba con una velocidad específica más alta se seleccionará en la medida de lo posible para transportar líquido viscoso, a fin de reducir el impacto del líquido viscoso en su rendimiento y mejorar la eficiencia de la bomba viscosa.
6. Conclusión
La viscosidad del medio tiene una gran influencia en el rendimiento de la bomba centrífuga.La influencia de la viscosidad en el rendimiento de la bomba centrífuga es difícil de calcular mediante una fórmula precisa o verificar mediante un gráfico, por lo que se deben seleccionar los métodos apropiados para corregir el rendimiento de la bomba.
Solo cuando se conoce la viscosidad real del medio bombeado, se puede seleccionar con precisión para evitar muchos problemas in situ causados por la gran diferencia entre la viscosidad proporcionada y la viscosidad real.
Hora de publicación: 27-dic-2022