أخبار
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
إذا كنت ترغب في تحسين تصميم ضواغط مضخة الطرد المركزي. لذلك، من الضروري توضيح الغرض من التحسين: تحسين أداء الاستنشاق؟ تحسين كفاءة المضخة؟ اضبط سعة الارتفاع لمنحنى Q-H... ثم قم بتحسينه وفقًا للاحتياجات المحددة. المكون الهيدروليكي الرئيسي الذي يؤثر على أداء مضخات الطرد المركزي هو المكره، بالإضافة إلى مكونات التدفق مثل الريش الحلزونية/الدوارات التوجيهية المتوافقة معها.
ميكانيكا الموائع هي نظام شبه نظري وشبه تجريبي، ولا يزال هناك العديد من المجالات التي لا يمكن تصميمها ومحاكاتها والتنبؤ بها بدقة، مثل عدم القدرة على محاكاة حالة التدفق الحقيقية للسوائل بدقة وتأثيرها على أداء المضخة في ظل الهياكل المختلفة ودرجات الحرارة ووسائط الضخ. ولذلك، يمكن لهذه المقالة أن تشرح بإيجاز فقط كيفية تحسين المكره لمضخة الطرد المركزي لتحسين الشفط والأداء الهيدروليكي من منظور نوعي، بالإضافة إلى الخبرة. للإشارة فقط.
1. تحسين أداء الاستنشاق
هناك نوعان من الانحناء لشفرات المكره: الانحناء للأمام والانحناء للخلف. نظرًا لفعاليتها في تعظيم الطاقة، وإضفاء قوة دوران عالية على السائل، ومنع فصل التدفق، تستخدم مضخات الطرد المركزي عادةً دافعات ذات شفرات منحنية خلفية.
بالنسبة لجسم المضخة، يتأثر سلوك التجويف وأداء الشفط للمضخة إلى حد كبير بالشكل الهندسي ومساحة مدخل المكره. يمكن أن تؤثر العديد من العوامل الهندسية عند مدخل المكره على التجويف، مثل قطر المدخل والمحور، وزاوية مدخل الشفرة وزاوية حدوث التدفق المنبع، ورقم الشفرة وسمكها، ومنطقة عنق الشفرة، وخشونة السطح، وشكل الحافة الأمامية للشفرة، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط أيضًا بالقطر الخارجي لشفرات المكره وحجم الفجوة بين دوارات التوجيه (لمضخات ريشة التوجيه) أو الحلزونية (للمضخات الحلزونية).
1) قطر المدخل/مساحة مدخل المكره
من أجل تحسين أداء الشفط لمضخات الطرد المركزي، يقوم المصممون عمومًا بتحقيق ذلك عن طريق زيادة قطر مدخل المكره. واليوم، لا تزال طريقة التصميم هذه مستخدمة في التصميم الهندسي لمضخات الطرد المركزي.
عندما يكون قطر العمود هو نفسه ويكون خلوص القطر عند حلقة فم المكره هو نفسه، كلما كان أداء الشفط أفضل (كلما زادت مساحة مدخل المكره، زادت قيمة سرعة الشفط المحددة)، وكلما زادت مساحة الخلوص عند حلقة فم المكره، مما يعني أن كمية التسرب أكبر وكفاءة المضخة أقل.
ومع ذلك، بالنسبة لطريقة تحسين أداء الشفط عن طريق زيادة قطر مدخل المكره، يجب إيلاء اهتمام خاص لما يلي:
لا يجوز التسبب في تجاوز قيمة سرعة الشفط المحددة بشكل كبير القيم المحددة في المعايير والمواصفات ذات الصلة، وإلا فسيؤدي ذلك إلى نطاق تشغيل ثابت وضيق للمضخة.
2) شكل الحافة الأمامية للشفرة
من خلال تلبية القيود الميكانيكية والتصنيعية لسمك شفرة الحافة الأمامية، فإن اعتماد شكل مكافئ يمكن أن يحسن أداء الشفط للمكره. يأتي أداء الشفط للكفاف البيضاوي في المرتبة الثانية، وهذا الشكل هو اختيار الكفاف الافتراضي للحافة الأمامية، حيث يمكنه بسهولة تلبية القيود الميكانيكية والتصنيعية لسمك الحافة الأمامية للشفرة.
3) نصف قطر انحناء جزء المدخل من لوحة غطاء المكره
بسبب قوة الطرد المركزي التي تعمل على تدفق السائل عند مدخل المكره عند نقطة التحول، يكون الضغط منخفضًا وتكون سرعة التدفق عالية بالقرب من لوحة الغطاء الأمامية، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوي للسرعة عند مدخل المكره. إن زيادة نصف قطر انحناء جزء المدخل من لوحة الغطاء بشكل مناسب مفيد لتقليل السرعة المطلقة في لوحة الغطاء الأمامية (أمام مدخل الشفرة قليلاً) وتحسين انتظام توزيع السرعة، مما يقلل من انخفاض الضغط في جزء مدخل المضخة، وبالتالي تقليل NPSHR وتحسين الأداء المضاد للتجويف للمضخة.
4) موضع حافة مدخل الشفرة وشكل جزء المدخل
تمتد حافة مدخل الشفرة أفقيًا نحو منفذ الشفط، باستخدام حافة مدخل الشفرة الخلفية (حافة المدخل ليست على نفس المحور، ويتم تعويض الحافة الخارجية بزاوية معينة للخلف)، مما يسمح بتدفق السائل على جانب المحور لاستقبال حركة الشفرة مسبقًا وزيادة الضغط.
تمتد حافة مدخل الشفرة للأمام وتميل، مما يسبب سرعات محيطية مختلفة عند كل نقطة. بشكل عام، يتم توزيع السرعة المحورية بشكل موحد تقريبًا على طول حافة المدخل، مما يؤدي إلى زوايا تدفق نسبية مختلفة عند كل نقطة على حافة المدخل. من أجل تلبية حالة التدفق هذه وتقليل خسائر التأثير، يجب أن يتم تحويل مدخل الشفرة إلى شكل ملتوي مكانيًا، ولهذا السبب يتم أيضًا تصنيع العديد من أجزاء مدخل شفرة المكره ذات السرعة المنخفضة- إلى شفرات ملتوية.
5) زاوية مدخل الشفرة
تعتمد حالة التصميم زاوية هجوم إيجابية أكبر قليلاً لزيادة زاوية مدخل الشفرات، وتقليل الانحناء عند مدخل الشفرات، وتقليل إزاحة الشفرات، وزيادة مساحة تدفق المدخل للشفرات، وبالتالي تحسين أداء الشفط. وفي الوقت نفسه، سيتم أيضًا تحسين بيئة التشغيل في ظل حركة المرور العالية لتقليل خسائر حركة المرور. ومع ذلك، لا ينبغي أن تكون زاوية الهجوم كبيرة جدًا، وإلا فإنها ستؤثر على الكفاءة.
6) سمك مدخل الشفرة ونعومتها
قم بتقليل سمك مدخل الشفرة بشكل مناسب وقم بتدويرها لجعلها أقرب إلى الشكل الانسيابي. إن تقليل سمك الشفرة لا يؤدي فقط إلى توسيع مساحة قناة شفط المكره، ويقلل من سرعة التدفق، ويزيد الضغط (شكل مدخل الشفرة حساس للغاية لانخفاض الضغط)، ولكن أيضًا يحسن نعومة سطح المكره ومدخل الشفرة، مما يقلل من فقد المقاومة. جميع هذه التدابير مفيدة لتحسين أداء الشفط للمضخة.
7) ثقب التوازن
ثقب التوازن الموجود في المكره له تأثير مدمر معين على التدفق الرئيسي الذي يدخل إلى المكره بسبب التسرب (يجب ألا تقل مساحة فتحة التوازن عن 5 أضعاف مساحة فجوة الختم لتقليل معدل تدفق التسرب وبالتالي تقليل التأثير على التدفق الرئيسي). أظهرت الأبحاث أنه عند فتح ثقب التوازن في المكره، ستنخفض كثافة الدوامة خلف المكره، وقد تختفي بعض الدوامات، مما يحسن أداء الشفط للمضخة.
8) قطر مخرج المكره
سيؤدي الانخفاض الطفيف في قطر المكره إلى زيادة NPSHR قليلاً. ولكن عندما ينخفض القطر بنسبة 5% إلى 10%، فإن NPSHR سيزداد بشكل ملحوظ، لأن الانخفاض في طول الشفرة سيزيد من أحمال الشفرة المحددة، وبالتالي يؤثر على توزيع السرعة عند مدخل المكره.
ملحوظات:
1) حاول تجنب استخدام طريقة زيادة مساحة مدخل المكره لتحسين أداء الشفط، وتجنب تجاوز سرعة الشفط المحددة بشدة، وإلا فمن السهل التسبب في ارتجاع المدخل وتوسيع منطقة التشغيل غير المستقرة للمضخة.
2) ينبغي تجنب حدوث تجويف متلازمة القناة النصلية. يحدث هذا النوع من تلف التجويف بسبب الفجوة الصغيرة بين ريش التوجيه (لمضخات ريشة التوجيه) أو الحلزونية (للمضخات الحلزونية) والقطر الخارجي لشفرات المكره. عندما يتدفق السائل عبر القناة الصغيرة، تؤدي الزيادة في سرعة السائل إلى انخفاض ضغط السائل، والتبخر المحلي، وتوليد الفقاعات، والتي تنفجر بعد ذلك عند ضغوط أعلى، مما يؤدي إلى التجويف.
2. تحسين الأداء الهيدروليكي
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على الأداء الهيدروليكي للمضخات، والعوامل الرئيسية التي تؤثر على الكفاءة الهيدروليكية للدفاعات هي الخسائر المختلفة. على وجه التحديد، هناك:
1) عدد الأوراق
بالنسبة لمضخات الطرد المركزي، فإن زيادة عدد الشفرات يمكن أن يؤدي بشكل عام إلى تحسين تدفق السائل وزيادة رأس المضخة بشكل مناسب. ومع ذلك، فإن زيادة عدد الشفرات سوف يقلل من مساحة تدفق القناة، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التدفق وفقدان احتكاك الشفرات.
ولذلك، فإن الزيادة المفرطة في عدد الشفرات لا تقلل فقط من الكفاءة وتؤدي إلى تدهور أداء التجويف للمكره، ولكنها قد تسبب أيضًا حدبة في منحنى أداء المضخة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الزيادة في عدد الشفرات ستؤدي إلى تسوية الاتجاه التصاعدي للمنحنى المميز للرأس (من النقطة المقدرة) إلى النقطة الميتة الحرجة؛ على العكس من ذلك، مع انخفاض عدد الشفرات، يصبح المنحنى المميز للرأس أكثر حدة. عادة، يتم اختيار 5-7 شفرات لدفاعات مضخة الطرد المركزي التي تحتوي على عدد كبير من الشفرات.
2) الأوراق الطويلة والقصيرة
أظهرت الأبحاث أن أي مجموعة من الشفرات القصيرة والطويلة في دافعة المضخة ستكون مفيدة لتحسين كفاءة المضخة، حيث يمكن أن تمنع بشكل فعال أي تطور لتدفق الاستيقاظ الناجم عن التوزيع غير المتساوي للسرعة بالقرب من مدخل المكره.
3) شفرات ملتوية
أظهرت التجارب أن المضخات ذات الشفرات الملتوية تتمتع بكفاءة أعلى بالقرب من نقطة التشغيل التصميمية وفي مناطق التدفق العالي مقارنة بالمضخات ذات الشفرات المنحنية. في الوقت نفسه، تتمتع المضخات ذات الشفرات الملتوية برأس أعلى عند النقطة الحرجة من المضخات ذات الشفرات المنحنية (والتي يمكن أن تغير الاتجاه التصاعدي للمنحنى المميز للرأس عند النقطة الحرجة، خاصة بالنسبة لمضخات الطرد المركزي ذات السرعة المحددة المنخفضة، والتي يمكن أن تحسن/تزيل الحدبات بشكل فعال).
4) قطر مخرج المكره
لا يسمح معيار API 610 للمضخات بالوصول إلى الحد الأقصى لقطر المكره ويتطلب قطع المكره لتلبية الأداء المطلوب للمضخة. إذا كان اختيار المضخة كبيرًا جدًا، فإن قطع المكره يعد طريقة اقتصادية وفعالة نسبيًا لتقليل الضغط والتدفق المتولد. على الرغم من أن قطع المكره أكثر كفاءة من استخدام صمام الخانق للوفاء بظروف التشغيل المطلوبة، إلا أن كفاءته عادة ما تكون أقل من كفاءة المكره بالحجم الكامل-لأن شفرات المكره تقصر وتزداد الفجوة بين شفرات المكره ومبيت المضخة.
بالنسبة لدفاعات التدفق الشعاعي، لا ينبغي تقليل قطرها إلى أكثر من 70% من الحد الأقصى لقطر التصميم. سيؤدي تقليل قطر دافعة المضخة أيضًا إلى تغيير عرض قناة المخرج وزاوية مخرج الشفرة وطول الشفرة. كلما انخفض قطر المكره عن الحد الأقصى للقطر، كلما انخفضت كفاءة المضخة مع قطع المكره، وستتحول أعلى نقطة كفاءة نحو معدلات تدفق أقل.
3. تأثير العوامل الأخرى على أداء المضخة
1) عرض شفرة المكره
مع زيادة عرض الشفرة، ينخفض ضغط السائل، وبالتالي فإن الرأس سينخفض مع زيادة عرض شفرة المكره؛ عادة لا يكون تأثير عرض الشفرة على كفاءة نقطة الكفاءة المثلى كبيرًا (مع زيادة عرض الشفرة، قد تزيد كفاءة نقطة الكفاءة المثالية قليلاً)، ولكن منطقة الكفاءة العالية-سوف تتحول نحو معدلات تدفق أقل مع انخفاض عرض الشفرة. يكون تأثير الكفاءة أكثر أهمية عند معدلات التدفق الحجمي الأكبر، وبعبارة أخرى، مع زيادة عرض الشفرة، يتناقص منحنى الكفاءة بسرعة إلى يمين نقطة الكفاءة المثلى.
2) زاوية شفرة منفذ المكره
كلما كانت زاوية شفرة المخرج أكبر، زاد ارتفاع الرأس عند سرعة معينة، ولكن على حساب انخفاض الكفاءة وأداء التآكل. تعمل زاوية شفرة المخرج السفلية على زيادة الكفاءة وطول الشفرة، ولكن على حساب تقليل الرأس. لذلك، عادةً ما تحتاج زاوية شفرة التصدير إلى التحسين لتحقيق التوازن بين هذه العوامل. يزداد الرأس مع زيادة زاوية شفرة المخرج، وهو ما يمكن تفسيره من خلال زيادة حجم المقطع العرضي للمخرج -بالنسبة إلى زاوية شفرة المخرج المتزايدة، مما يؤدي إلى انخفاض في انخفاض ضغط السائل في قناة التدفق بين الشفرات.
تشير الدراسة إلى أن قيمة الكفاءة القصوى تتناقص مع زيادة زاوية شفرة المخرج. عندما تكون زاوية شفرة المخرج صغيرة، فإن كفاءة المضخة الموجودة على الجانب الأيمن من أعلى نقطة كفاءة ستنخفض بسرعة.
3) شفرة مقسم مخرج المكره
ستؤدي إضافة شفرات الفاصل على جانب مخرج المكره إلى زيادة رأس المضخة والكفاءة الهيدروليكية، وستكون الزيادة في الرأس والكفاءة أكبر مع زيادة طول شفرات الفاصل. عادةً لا يتجاوز طول شفرات الفاصل 0.5 مرة طول الشفرة الأصلية، اعتمادًا على حجم المكره وشكل الشفرات وعدد الشفرات.
4) تقليم حافة منفذ شفرة المكره
يؤدي طحن الجزء الخلفي من شفرات مخرج المكره إلى توسيع منطقة قناة التدفق لمخرج المكره، وبالتالي زيادة معدل تدفق المكره. مع توسع منطقة قناة المخرج، سيزداد الرأس أيضًا، وستتحول نقطة الكفاءة المثالية للمضخة نحو جانب التدفق العالي.
