Introdução
Em muitas indústrias, as bombas centrífugas são frequentemente usadas para transportar fluidos viscosos.Por isso, muitas vezes nos deparamos com os seguintes problemas: quanto é a viscosidade máxima que a bomba centrífuga pode suportar;Qual a viscosidade mínima que precisa ser corrigida para o desempenho da bomba centrífuga.Isso envolve o tamanho da bomba (vazão de bombeamento), a velocidade específica (quanto menor a velocidade específica, maior a perda de fricção do disco), aplicação (requisitos de pressão do sistema), economia, facilidade de manutenção, etc.
Este artigo apresentará em detalhes a influência da viscosidade no desempenho da bomba centrífuga, a determinação do coeficiente de correção da viscosidade e os assuntos que requerem atenção na aplicação prática de engenharia em combinação com padrões relevantes e experiência prática de engenharia, apenas para referência.
1. Viscosidade máxima que a bomba centrífuga pode suportar
Em algumas referências estrangeiras, o limite máximo de viscosidade que a bomba centrífuga pode suportar é definido como 3000~3300cSt (centisea, equivalente a mm²/s).Sobre esta questão, CE Petersen tinha um documento técnico anterior (publicado na reunião da Pacific Energy Association em setembro de 1982) e apresentou um argumento de que a viscosidade máxima que a bomba centrífuga pode suportar pode ser calculada pelo tamanho da saída da bomba bocal, conforme mostrado na Fórmula (1):
Vmáx=300(D-1)
Onde, Vm é a viscosidade cinemática máxima permitida SSU (viscosidade universal Saybolt) da bomba;D é o diâmetro do bocal de saída da bomba (polegadas).
Na prática prática da engenharia, esta fórmula pode ser usada como uma regra prática para referência.A teoria e o design da bomba moderna de Guan Xingfan sustentam que: em geral, a bomba de palhetas é adequada para transportar com viscosidade inferior a 150cSt, mas para bombas centrífugas com NPSHR muito inferior a NSHA, pode ser usada para viscosidade de 500~600cSt;Quando a viscosidade for superior a 650cSt, o desempenho da bomba centrífuga diminuirá muito e ela não será adequada para uso.Porém, como a bomba centrífuga é contínua e pulsátil em comparação com a bomba volumétrica, não precisa de válvula de segurança e a regulagem de vazão é simples, também é comum o uso de bombas centrífugas na produção química onde a viscosidade chega a 1000cSt.A viscosidade de aplicação econômica da bomba centrífuga é geralmente limitada a cerca de 500ct, o que depende muito do tamanho e da aplicação da bomba.
2. A influência da viscosidade no desempenho da bomba centrífuga
A perda de pressão, a fricção do impulsor e a perda de vazamento interno no impulsor e na palheta guia/passagem de fluxo de voluta da bomba centrífuga dependem em grande parte da viscosidade do líquido bombeado.Portanto, ao bombear líquido com alta viscosidade, o desempenho determinado com água perderá sua eficácia. A viscosidade do meio tem um grande impacto no desempenho da bomba centrífuga.Em comparação com a água, quanto maior a viscosidade do líquido, maior o fluxo e a perda de carga de uma determinada bomba a uma determinada velocidade.Portanto, o ponto ótimo de eficiência da bomba se moverá para uma vazão menor, a vazão e a altura manométrica diminuirão, o consumo de energia aumentará e a eficiência diminuirá.A grande maioria das literaturas e normas nacionais e estrangeiras, bem como a experiência prática de engenharia, mostram que a viscosidade tem pouco efeito sobre o cabeçote no ponto de fechamento da bomba.
3. Determinação do coeficiente de correção da viscosidade
Quando a viscosidade excede 20cSt, o efeito da viscosidade no desempenho da bomba é óbvio.Portanto, em aplicações práticas de engenharia, quando a viscosidade atinge 20cSt, o desempenho da bomba centrífuga precisa ser corrigido.No entanto, quando a viscosidade estiver na faixa de 5~20 cSt, deve-se verificar seu desempenho e a potência correspondente do motor.
Ao bombear meio viscoso, é necessário modificar a curva característica ao bombear água.
Atualmente, as fórmulas, tabelas e etapas de correção adotadas por normas nacionais e estrangeiras (como GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3], etc.) para líquidos viscosos são basicamente das normas da American Hydraulic Instituto.Quando o desempenho do meio de transporte da bomba é conhecido como água, o padrão ANSI/HI9.6.7-2015 do American Hydraulic Institute [4] fornece etapas de correção detalhadas e fórmulas de cálculo relevantes.
4. Experiência de aplicação de engenharia
Desde o desenvolvimento das bombas centrífugas, os predecessores da indústria de bombas resumiram uma variedade de métodos para modificar o desempenho das bombas centrífugas de água para meios viscosos, cada um com vantagens e desvantagens:
4.1 Modelo AJStepanoff
4.2 Método Paciga
4.3 Instituto Americano de Hidráulica
4.4 Método KSB da Alemanha
5. Precauções
5.1 Mídia aplicável
O gráfico de conversão e a fórmula de cálculo são aplicáveis apenas a líquidos viscosos homogêneos, comumente chamados de líquidos newtonianos (como óleo lubrificante), mas não a líquidos não newtonianos (como líquidos com fibra, creme, polpa, líquido de mistura de água e carvão, etc. .)
5.2 Fluxo aplicável
A leitura não é prática.
Atualmente, as fórmulas e gráficos de correção em casa e no exterior são o resumo dos dados empíricos, que serão limitados pelas condições de teste.Portanto, em aplicações práticas de engenharia, atenção especial deve ser dada: diferentes fórmulas ou gráficos de correção devem ser usados para diferentes faixas de vazão.
5.3 Tipo de bomba aplicável
As fórmulas e gráficos modificados são aplicáveis apenas a bombas centrífugas com projeto hidráulico convencional, impulsores abertos ou fechados e operando próximo ao ponto de eficiência ideal (em vez de no extremo oposto da curva da bomba).Bombas especialmente projetadas para líquidos viscosos ou heterogêneos não podem usar essas fórmulas e gráficos.
5.4 Margem de segurança de cavitação aplicável
Ao bombear líquidos com alta viscosidade, NPSHA e NPSH3 são obrigados a ter margem de segurança de cavitação suficiente, que é maior do que o especificado em algumas normas e especificações (como ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Outros
1) A influência da viscosidade no desempenho da bomba centrífuga é difícil de ser calculada por fórmula precisa ou verificada por gráfico, e só pode ser convertida pela curva obtida no teste.Portanto, em aplicações práticas de engenharia, ao selecionar o equipamento de acionamento (com potência), deve-se considerar reservar margem de segurança suficiente.
2) Para líquidos com alta viscosidade à temperatura ambiente, se a bomba (como a bomba de polpa de alta temperatura da unidade de craqueamento catalítico na refinaria) for iniciada a uma temperatura inferior à temperatura operacional normal, o projeto mecânico da bomba (como a resistência do eixo da bomba) e a seleção do acionamento e acoplamento deve levar em consideração a influência do torque gerado pelo aumento da viscosidade.Ao mesmo tempo, deve-se notar que:
① Para reduzir os pontos de vazamento (possíveis acidentes), deve-se utilizar bomba cantilever de estágio único;
② O invólucro da bomba deve ser equipado com revestimento de isolamento ou dispositivo de aquecimento para evitar a solidificação do meio durante o desligamento de curto prazo;
③ Se o tempo de desligamento for longo, o meio no invólucro deve ser esvaziado e purgado;
④ Para evitar que a bomba seja difícil de desmontar devido à solidificação do meio viscoso em temperatura normal, os fixadores na carcaça da bomba devem ser afrouxados lentamente antes que a temperatura do meio caia para a temperatura normal (preste atenção à proteção pessoal para evitar queimaduras ), para que o corpo da bomba e a tampa da bomba possam ser separados lentamente.
3) A bomba com velocidade específica mais alta deve ser selecionada tanto quanto possível para transportar líquido viscoso, de modo a reduzir o impacto do líquido viscoso em seu desempenho e melhorar a eficiência da bomba viscosa.
6. Conclusão
A viscosidade do meio tem uma grande influência no desempenho da bomba centrífuga.A influência da viscosidade no desempenho da bomba centrífuga é difícil de ser calculada por fórmula precisa ou verificada por gráfico, então métodos apropriados devem ser selecionados para corrigir o desempenho da bomba.
Somente quando a viscosidade real do meio bombeado é conhecida, ela pode ser selecionada com precisão para evitar muitos problemas no local causados pela grande diferença entre a viscosidade fornecida e a viscosidade real.
Horário da postagem: 27 de dezembro de 2022