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Influência da Viscosidade do Meio no Desempenho da Bomba Centrífuga Palavras-chave: Bomba Centrífuga, Viscosidade, Fator de Correção, Experiência de Aplicação

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