Sissejuhatus
Tsentrifugaalpumbad on üks populaarsemaid pumbatüüpe, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes, nagu nafta- ja gaas-, keemia-, kaevandus-, veetöötlus- ja paljudes teistes tööstusharudes. Need on mitmekülgsed, tõhusad ja lihtsa disainiga. Kuid nagu kõigil mehaanilistel seadmetel, on neil ka oma puudused. Selles artiklis käsitleme tsentrifugaalpumba peamist puudust, selle põhjuseid ja võimalikke lahendusi.
Mis on tsentrifugaalpump?
Enne kui sukeldume selle artikli peateemasse, mõistame kõigepealt, mis on tsentrifugaalpump. Tsentrifugaalpump on seade, mis kasutab tiivikut pöörlemiseks ja vedeliku voolu tekitamiseks. Tööratas on tavaliselt suletud korpusesse ja seda käitab elektrimootor või muu jõuallikas. Vedelik siseneb pumpa imemisava kaudu ja tiivik pöörleb, tekitades tsentrifugaaljõu, mis surub vedelikku tiiviku serva poole. Kui vedelik liigub tiiviku serva poole, omandab see kineetilise energia, mis seejärel pumbast väljudes läbi tühjendusava muudetakse rõhuenergiaks.
Mis on tsentrifugaalpumba peamine puudus?
Tsentrifugaalpumba peamiseks puuduseks on selle halb jõudlus kõrge viskoossusega vedelike käsitsemisel. Teisisõnu, tsentrifugaalpumbad ei sobi ideaalselt rakenduste jaoks, mis hõlmavad paksemaid vedelikke, nagu viskoossed õlid, suspensioonid või suure tahke sisaldusega vedelikud. Seda seetõttu, et tsentrifugaalpumpade tiiviku konstruktsioon on optimeeritud madala viskoossusega vedelike käitlemiseks ning vedeliku viskoossuse kasvades langeb pumba efektiivsus oluliselt.
Mis põhjustab kõrge viskoossusega vedelikega tsentrifugaalpumpade halba jõudlust?
Suure viskoossusega vedelikega töötavate tsentrifugaalpumpade kehva jõudluse põhjuseks on peamiselt kaks tegurit: vähenenud voolukiirus ja suurenenud rõhukadu.
Vähendatud voolukiirus
Vedeliku viskoossuse kasvades muutub tiivikul raskemaks luua vajalikku voolukiirust vedeliku liigutamiseks läbi pumba. Seda seetõttu, et suurema viskoossusega vedelikud pakuvad tiiviku labadele suuremat vastupidavust, mille tulemuseks on voolukiiruse vähenemine. Selle tulemusena väheneb pumba jõudlus ja sama koguse vedeliku liigutamine võtab kauem aega, mis toob kaasa madalama üldise tootmiskiiruse.
Suurenenud peakaotus
Teine tegur, mis aitab kaasa kõrge viskoossusega vedelikega tsentrifugaalpumpade halvale jõudlusele, on suurenenud peakadu. Peakadu viitab vedeliku rõhu langusele, kui see liigub läbi pumba. Vedeliku viskoossuse kasvades suureneb ka hõõrdumine vedeliku ja pumba komponentide vahel. Selle tulemuseks on suurem rõhukadu, mis tähendab, et pump peab rohkem pingutama, et ületada takistust ja vedelikku läbi pumba liigutada. Suurenenud rõhukadu toob kaasa ka pumba efektiivsuse vähenemise, mis vähendab selle üldist jõudlust.
Võimalikud lahendused kõrge viskoossusega vedelikega tsentrifugaalpumpade halva jõudluse ületamiseks
Kõrge viskoossusega vedelikega tsentrifugaalpumpade halva jõudluse ületamiseks saab rakendada mitmeid lahendusi.
Pumba konstruktsiooni muutmine
Üks lahendus on muuta pumba konstruktsiooni, et see saaks paremini käidelda kõrge viskoossusega vedelikke. Seda saab saavutada tiiviku konstruktsiooni muutmise, tiiviku läbimõõdu suurendamise või korpuse kuju muutmisega. Need muudatused võivad parandada voolukiirust ja vähendada rõhukadu, suurendades seega pumba efektiivsust. See lahendus ei ole aga alati teostatav, kuna nõuab olulisi inseneri- ja disainimuudatusi, mis võivad olla kulukad ja aeganõudvad.
Positiivse töömahuga pumpade kasutamine
Teine lahendus on kasutada erinevat tüüpi pumpasid, mis sobivad paremini kõrge viskoossusega vedelike käitlemiseks, näiteks mahuga pumbad. Positiivse nihkega pumbad töötavad teisiti kui tsentrifugaalpumbad, mis sõltuvad suure kiirusega voolu tekitamisest. Selle asemel püüavad veeväljasurvepumbad vedeliku kindlasse ruumalasse ja seejärel tõrjuvad seda mehaanilise või hüdraulilise toimega. See muudab need ideaalseks kõrge viskoossusega vedelike käitlemiseks. Madala viskoossusega vedelike käitlemisel võivad mahtpumbad olla aga vähem tõhusad kui tsentrifugaalpumbad.
Protsessile soojuse lisamine
Kolmas võimalik lahendus on protsessile soojuse lisamine, mis vähendab vedeliku viskoossust ja muudab tsentrifugaalpumba käsitsemise lihtsamaks. Seda saab saavutada soojusvahetite, auru sissepritse või muude sarnaste kuumutamismeetodite abil. See lahendus võib aga olla kulukas ja nõuda märkimisväärset energiasisendit, mis võib tsentrifugaalpumba kasutamise eeliseid kompenseerida.
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et tsentrifugaalpumba peamiseks puuduseks on selle halb jõudlus kõrge viskoossusega vedelike käsitsemisel. Selle põhjuseks on peamiselt vähenenud voolukiirus ja suurenenud rõhukadu, mis vähendab pumba efektiivsust ja üldist jõudlust. Selle puuduse ületamiseks saab aga rakendada mitmeid võimalikke lahendusi, näiteks pumba konstruktsiooni muutmine, mahupumpade kasutamine või protsessile soojuse lisamine. Olenevalt rakendusest ja töödeldavast vedelikust võib üks neist lahendustest olla teistest tõhusam. Seetõttu on hädavajalik kaaluda kõiki võimalikke valikuid ja valida konkreetse rakenduse jaoks sobivaim lahendus.