Guida scientifica alla selezione delle pompe chimiche e alla progettazione delle tubazioni

In settori quali quello petrolchimico, della chimica fine, farmaceutico e della protezione ambientale, le pompe chimiche fungono da apparecchiature di trasferimento del fluido di base. La scientificità della loro selezione e la razionalità della progettazione delle tubazioni sono direttamente correlate alla sicurezza, alla stabilità e ai costi operativi dell'intero set di apparecchiature. Tuttavia, molte aziende spesso trascurano i dettagli delle applicazioni pratiche, causando frequenti guasti alle apparecchiature, un consumo energetico eccessivo e persino incidenti legati alla sicurezza. Dal punto di vista di un ricercatore professionista, questo articolo ricostruisce sistematicamente la logica fondamentale della selezione delle pompe chimiche e della progettazione delle tubazioni e fornisce i punti chiave per il processo decisionale.

I. Capisaldi dellaPompa chimicaSelezione

Il passo principale nella scelta della pompa non è affrettarsi a controllare i manuali dei prodotti, ma tornare al processo stesso e cogliere con precisione i dati nelle seguenti cinque dimensioni:

1. Equilibrio dinamico di portata e prevalenza: la selezione della pompa deve basarsi sulla portata massima fornita dal processo, tenendo conto della portata normale. Per il capo, al valore calcolato dovrebbe essere aggiunto un margine del 5%-10% per far fronte a situazioni pratiche come l'invecchiamento della tubazione e gli intasamenti locali. È fondamentale non selezionare le pompe esclusivamente in base alle "condizioni operative normali", poiché ciò non comporterà alcun margine di regolazione per il sistema.
2. Proprietà del mezzo: fattori decisivi per la selezione del materiale: il nome, la concentrazione, la temperatura, la densità, la viscosità, il contenuto di particelle solide e la corrosività del mezzo sono tutti dettagli critici. In particolare, la corrosività chimica determina direttamente il materiale della pompa e la forma della tenuta.
3. Sistema di tubazioni: chiave nascosta per costi ed efficienza: è necessario ottenere un disegno completo del layout della tubazione, inclusa l'altezza di consegna del liquido, la distanza, la direzione, le specifiche della tubazione, la lunghezza, il materiale e il numero di raccordi. Questi dati costituiscono la base per calcolare la prevalenza del sistema e verificare la prevalenza netta di aspirazione positiva (NPSHr) richiesta e sono fondamentali per evitare la cavitazione.
4. Considerazione completa delle condizioni operative: il funzionamento è continuo o intermittente? Quali sono la temperatura e la pressione ambiente? Qual è l'altitudine? La pompa è fissa o mobile? Queste condizioni influiscono sulla selezione della configurazione della pompa, del livello di protezione del motore e dello schema di raffreddamento.
5. Priorità alla sicurezza e alla tutela dell'ambiente: per mezzi tossici, nocivi, infiammabili, esplosivi o costosi, le perdite sono assolutamente inaccettabili. Ciò guida direttamente la scelta verso pompe senza perdite.

II. Abbinamento dei materiali per mezzi corrosivi

• Acido solforico: l'acciaio al carbonio funziona bene a temperature inferiori a 80 ℃ e concentrazioni >80%, ma non è adatto per flussi ad alta velocità; Si consigliano pompe in ghisa ad alto contenuto di silicio, lega 20 o rivestite di fluoro.
• Acido cloridrico: quasi nessun metallo può resistere; sono preferite pompe magnetiche in polipropilene o pompe perfluoroplastiche.
• Acido nitrico: l'acciaio inossidabile 304 è la scelta convenzionale; il titanio è consigliato per condizioni di lavoro ad alta temperatura.
• Acido acetico: l'acciaio inossidabile 316 è adatto per acido acetico diluito ad alta temperatura; per concentrazioni elevate o fluidi contenenti impurità, si dovrebbero prendere in considerazione materiali fluoroplastici o acciai altolegati.
• Soluzioni alcaline (NaOH): l'acciaio al carbonio ordinario è economico e pratico; è possibile selezionare titanio o acciaio inossidabile altolegato per condizioni di alta temperatura e alta concentrazione.
• Acqua ammoniacale: rame e leghe di rame sono vietati; altri materiali sono generalmente applicabili.
• Acqua di mare/salamoia: l'acciaio inossidabile 316 ha una migliore resistenza alla corrosione per vaiolatura; l'acciaio al carbonio dovrebbe essere combinato con rivestimenti anticorrosione.
• Alcoli, chetoni, esteri, eteri: sostanzialmente non corrosivi, ma è necessario prestare attenzione all'effetto di rigonfiamento di chetoni/esteri sulle guarnizioni in gomma: è necessario utilizzare guarnizioni in gomma fluorurata o PTFE.

III. Progettazione del sistema di condutture

Quattro principi di progettazione delle tubazioni:

1.Selezione del diametro del tubo economicamente razionale

• Diametro del tubo troppo piccolo → velocità del flusso elevata → resistenza elevata → maggiore richiesta di prevalenza → maggiore potenza → costi operativi più elevati
• Diametro del tubo troppo grande → investimento iniziale elevato → più spazio sul pavimento

Si consiglia di bilanciare tecnologia ed economia attraverso calcoli idraulici.

2.Ridurre al minimo gomiti e raccordi

Il raggio dei gomiti dovrebbe essere 3~5 volte il diametro del tubo e l'angolo dovrebbe essere ≥90° quanto più possibile per evitare correnti parassite e perdite di pressione causate da curve strette.

3.Le valvole e le valvole di ritegno devono essere installate sul lato di scarico

• Le valvole di controllo vengono utilizzate per regolare i punti operativi;
• Le valvole di ritegno impediscono l'inversione della pompa o il colpo d'ariete causato dal riflusso quando la pompa è spenta.

4.Verificare la prevalenza netta di aspirazione positiva (NPSH)

Combinare l'altezza di aspirazione del liquido, la posizione del livello del liquido, la lunghezza della tubazione e i raccordi per garantire che l'altezza di aspirazione positiva netta disponibile sia maggiore dell'altezza di aspirazione positiva netta richiesta della pompa.

Strategie di raffreddamento per ambienti ad alta temperatura

• <120℃: la maggior parte delle pompe chimiche può raggiungere l'autolubrificazione e il raffreddamento.
• 120~300℃: sul coperchio della pompa deve essere installata una cavità di raffreddamento, dotata di doppia tenuta meccanica, e la pressione del liquido di raffreddamento deve essere leggermente superiore alla pressione media.
• 300 ℃: adottare una struttura di supporto centrale + tenuta meccanica a soffietto metallico.

Conclusione

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