Cosa sono la perdita idraulica, la perdita volumetrica e la perdita meccanica di una pompa centrifuga?

Nel processo di conversione energetica di apompa centrifuga, non tutta la potenza in ingresso può essere effettivamente convertita in energia di pressione ed energia cinetica del liquido. Nel funzionamento reale esiste sempre un'inevitabile perdita di energia. Secondo il meccanismo fisico della perdita di energia, la perdita di una pompa centrifuga è solitamente suddivisa in tre categorie: perdita idraulica, perdita volumetrica e perdita meccanica. Questi tre tipi di perdite determinano congiuntamente l'efficienza complessiva della pompa.

I. Perdita idraulica

Definizione: la perdita idraulica, nota anche come perdita di flusso, si riferisce alla perdita di energia generata quando il liquido scorre attraverso i componenti di flusso all'interno della pompa. In termini di risultati si manifesta come differenza tra la prevalenza teorica e la prevalenza effettiva della pompa. Questo è il fattore principale che influenza l’efficienza della pompa.

Cause: La perdita idraulica è composta principalmente dai seguenti tre aspetti:

1. Perdita per urto: quando il liquido entra o esce dalla girante, se la direzione del flusso non è coerente con la direzione progettata delle pale o dei passaggi di flusso, si verificheranno urti e improvvisi cambi di direzione, con conseguente perdita per urto. Questa situazione è particolarmente evidente quando la pompa funziona lontano dal suo punto di migliore efficienza (BEP).
2. Perdita per attrito: il liquido stesso ha viscosità. Quando scorre attraverso le pareti interne ruvide della camera di aspirazione, i passaggi del flusso della girante, la voluta e altri componenti, verrà generata resistenza di attrito e questa parte di energia verrà convertita in energia termica e persa. Più lungo e irregolare è il passaggio del flusso, maggiore è la perdita di attrito.
3. Perdita parassita: a causa del numero limitato di pale della girante, è impossibile guidare perfettamente tutto il liquido. Parte del liquido genererà un flusso circolante (vortice relativo) all'interno della girante, con conseguente consumo di energia. Allo stesso tempo, il cambiamento della forma del passaggio del flusso causerà anche vortici locali e porterà a perdite.

L'entità della perdita idraulica influisce direttamente sulla testa della pompa e possiamo misurare il suo grado di influenza mediante l'efficienza idraulica (ηh).

II. Perdita volumetrica

Definizione: la perdita volumetrica, nota anche come perdita di perdita, è la perdita di energia causata dalla perdita di flusso. Nello specifico, una parte del liquido ad alta pressione pressurizzato dalla girante non viene effettivamente erogato all'uscita della pompa, ma ritorna nell'area a bassa pressione (come l'ingresso della girante) attraverso vari spazi all'interno della pompa.

Cause:

1. Perdita del gioco dell'anello di tenuta: questa è la parte principale della perdita volumetrica. Per evitare attriti tra la girante che ruota ad alta velocità e il corpo stazionario della pompa, è necessario lasciare un gioco (ovvero il gioco dell'anello di usura) tra di loro. Il liquido ad alta pressione all'uscita della pompa ritornerà all'ingresso attraverso questo spazio.
2. Perdita del dispositivo di bilanciamento: nelle pompe multistadio o in alcune pompe monostadio progettate per bilanciare la forza assiale, anche strutture come fori di bilanciamento, dischi di bilanciamento o tubi di bilanciamento causano il riflusso di una parte del liquido ad alta pressione, con conseguenti perdite.
3. Perdita della tenuta dell'albero: una piccola quantità di liquido può anche fuoriuscire dalla tenuta dell'albero, la quale, pur rappresentando una piccola percentuale, è anch'essa inclusa nella perdita volumetrica.

La perdita volumetrica fa sì che la portata effettiva in uscita della pompa sia inferiore alla portata teorica. La sua grandezza è misurata dall'efficienza volumetrica (ηv). Man mano che la pompa si usura, il gioco dell'anello di tenuta aumenterà gradualmente e di conseguenza anche la perdita volumetrica.

III. Perdita meccanica

Definizione: la perdita meccanica si riferisce all'energia consumata dall'albero della pompa per superare i vari attriti meccanici durante la rotazione. Questa parte di energia viene infine dissipata sotto forma di energia termica.

Cause:

1. Perdita di attrito del disco: si verifica un forte attrito tra le piastre di copertura esterne (piastre di copertura anteriore e posteriore) della girante rotante ad alta velocità e il liquido nella cavità della pompa, che è la parte principale della perdita meccanica.
2. Perdita di attrito del cuscinetto: i cuscinetti volventi o scorrevoli utilizzati per supportare l'albero della pompa genereranno forza di attrito durante il funzionamento.
3. Perdita di attrito della tenuta dell'albero: che si tratti di una tenuta a baderna o di una tenuta meccanica, il dispositivo di tenuta sfregherà contro l'albero della pompa o il manicotto dell'albero, consumando parte dell'energia.

Perdita meccanica significa che una parte della potenza dell'albero trasmessa dal motore viene consumata prima che raggiunga la girante per svolgere lavoro sul liquido. La sua grandezza è misurata dall'efficienza meccanica (ηm).

Conclusione

Comprendere la perdita idraulica, la perdita volumetrica e la perdita meccanica delle pompe centrifughe non è solo la base per l'apprendimento professionale delle macchine a fluido, ma anche un importante mezzo tecnico per raggiungere gli obiettivi del "doppio carbonio" e promuovere il risparmio energetico e la riduzione dei consumi in campo industriale. Attraverso una progettazione scientifica, un funzionamento e una manutenzione raffinati e un controllo intelligente, siamo pienamente in grado di ridurre al minimo queste "perdite invisibili" e liberare il massimo potenziale del sistema di pompaggio. In futuro,Teffikocontinuerà ad approfondire la propria ricerca in soluzioni di fluidi ad alta efficienza, a contribuire al miglioramento ecologico del settore e a sfruttare ogni energia che scorre insieme a voi.