Что такое гидравлические потери, объемные потери и механические потери центробежного насоса?

В процессе преобразования энергиицентробежный насос, не вся входная мощность может быть эффективно преобразована в энергию давления и кинетическую энергию жидкости. В реальной эксплуатации всегда существуют неизбежные потери энергии. В соответствии с физическим механизмом потери энергии потери центробежного насоса обычно делятся на три категории: гидравлические потери, объемные потери и механические потери. Эти три типа потерь совместно определяют общую эффективность насоса.

I. Гидравлические потери

Определение: Гидравлические потери, также известные как потери потока, относятся к потерям энергии, возникающим, когда жидкость протекает через компоненты потока внутри насоса. С точки зрения результатов это проявляется как разница между теоретическим напором и фактическим напором насоса. Это основной фактор, влияющий на эффективность насоса.

Причины: Гидравлические потери в основном состоят из следующих трех аспектов:

1. Потеря ударной нагрузки: когда жидкость входит в рабочее колесо или вытекает из него, если направление ее потока не соответствует расчетному направлению лопастей или каналов потока, произойдет удар и внезапное изменение направления, что приведет к потере ударной нагрузки. Эта ситуация особенно заметна, когда насос работает вне точки наилучшей эффективности (BEP).
2. Потери на трение: сама жидкость имеет вязкость. Когда он протекает через шероховатые внутренние стенки всасывающей камеры, каналы рабочего колеса, улитку и другие компоненты, создается сопротивление трения, и эта часть энергии преобразуется в тепловую энергию и теряется. Чем длиннее и шероховатее канал потока, тем больше потери на трение.
3. Вихревые потери: из-за ограниченного количества лопастей рабочего колеса невозможно идеально направлять всю жидкость. Часть жидкости будет создавать циркулирующий поток (относительный вихрь) внутри рабочего колеса, что приводит к потреблению энергии. В то же время изменение формы канала потока также вызовет локальные завихрения и приведет к потерям.

Величина гидравлических потерь напрямую влияет на напор насоса, и мы можем измерить степень их влияния с помощью гидравлического КПД (ηh).

II. Объемная потеря

Определение: Объемные потери, также известные как потери на утечку, — это потери энергии, вызванные утечкой потока. В частности, часть жидкости под высоким давлением, находящейся под давлением рабочего колеса, не доставляется эффективно к выпускному отверстию насоса, а просачивается обратно в область низкого давления (например, на вход рабочего колеса) через различные зазоры внутри насоса.

Причины:

1. Утечка зазора уплотнительного кольца: это основная часть объемных потерь. Чтобы предотвратить трение между высокоскоростно вращающимся рабочим колесом и неподвижным корпусом насоса, между ними необходимо оставить зазор (т. е. зазор щелевого кольца). Жидкость под высоким давлением на выходе насоса будет просачиваться обратно на вход через этот зазор.
2. Утечка в балансировочном устройстве. В многоступенчатых насосах или некоторых одноступенчатых насосах, предназначенных для балансировки осевой силы, такие конструкции, как балансировочные отверстия, балансировочные диски или балансировочные трубы, также вызывают обратный ток части жидкости под высоким давлением, что приводит к потерям.
3. Утечка через уплотнение вала. Небольшое количество жидкости также может вытекать из уплотнения вала, что, хотя и составляет небольшую долю, также включается в объемные потери.

Объемные потери приводят к тому, что фактический выходной расход насоса оказывается меньше его теоретического расхода. Его величина измеряется объемным КПД (ηv). По мере износа насоса зазор уплотнительного кольца будет постепенно увеличиваться, и соответственно будут увеличиваться объемные потери.

III. Механические потери

Определение: Механические потери – это энергия, потребляемая валом насоса для преодоления различных механических трений во время вращения. Эта часть энергии в конечном итоге рассеивается в виде тепловой энергии.

Причины:

1. Потери диска на трение: между внешними крышками (передней и задней) высокоскоростного вращающегося рабочего колеса и жидкостью в полости насоса возникает сильное трение, которое является основной частью механических потерь.
2. Потери на трение в подшипнике: Подшипники качения или скольжения, используемые для поддержки вала насоса, во время работы создают силу трения.
3. Потери на трение уплотнения вала: будь то сальниковое уплотнение или механическое уплотнение, уплотнительное устройство будет тереться о вал насоса или втулку вала, потребляя часть энергии.

Механические потери означают, что часть мощности на валу, передаваемая двигателем, потребляется до того, как она достигнет рабочего колеса и совершит работу над жидкостью. Его величина измеряется механическим КПД (ηm).

Заключение

Понимание гидравлических потерь, объемных потерь и механических потерь центробежных насосов является не только основой для профессионального изучения гидравлического оборудования, но и важным техническим средством для достижения целей «двойного углерода» и содействия энергосбережению и сокращению потребления в промышленной сфере. Благодаря научному проектированию, усовершенствованной эксплуатации и техническому обслуживанию, а также интеллектуальному управлению мы полностью способны минимизировать эти «невидимые потери» и раскрыть максимальный потенциал насосной системы. В будущем,Теффикопродолжит углублять свои исследования в области высокоэффективных жидкостных решений, помогать экологически чистой модернизации отрасли и совместно с вами использовать каждую текущую энергию.