تلفات هیدرولیک، تلفات حجمی و تلفات مکانیکی یک پمپ گریز از مرکز چیست؟

در فرآیند تبدیل انرژی aپمپ گریز از مرکز، تمام توان ورودی را نمی توان به طور موثر به انرژی فشار و انرژی جنبشی مایع تبدیل کرد. در عملیات واقعی، اتلاف انرژی اجتناب ناپذیر همیشه وجود دارد. با توجه به مکانیسم فیزیکی اتلاف انرژی، اتلاف یک پمپ گریز از مرکز معمولاً به سه دسته تقسیم می شود: تلفات هیدرولیک، تلفات حجمی و تلفات مکانیکی. این سه نوع تلفات به طور مشترک کارایی کلی پمپ را تعیین می کنند.

I. تلفات هیدرولیک

تعریف: تلفات هیدرولیک که به عنوان افت جریان نیز شناخته می شود، به اتلاف انرژی تولید شده در هنگام عبور مایع از اجزای جریان داخل پمپ اشاره دارد. از نظر نتایج، به عنوان تفاوت بین هد نظری و هد واقعی پمپ آشکار می شود. این عامل اصلی موثر بر راندمان پمپ است.

علل: تلفات هیدرولیک عمدتاً از سه جنبه زیر تشکیل شده است:

1. اتلاف ضربه: هنگامی که مایع وارد پروانه می شود یا از آن خارج می شود، در صورتی که جهت جریان آن با جهت طراحی شده تیغه ها یا گذرگاه های جریان مغایرت داشته باشد، ضربه و تغییر جهت ناگهانی رخ می دهد که منجر به از دست دادن ضربه می شود. این وضعیت به ویژه زمانی برجسته می شود که پمپ دور از بهترین نقطه بازده خود (BEP) کار می کند.
2. از دست دادن اصطکاک: خود مایع دارای ویسکوزیته است. هنگامی که از دیواره های داخلی ناهموار محفظه مکش، گذرگاه های جریان پروانه، حلزون و سایر اجزا جریان می یابد، مقاومت اصطکاکی ایجاد می شود و این بخش از انرژی به انرژی گرمایی تبدیل می شود و از دست می رود. هرچه مسیر عبور جریان طولانی تر و ناهموارتر باشد، تلفات اصطکاک بیشتر می شود.
3. اتلاف گردابی: به دلیل تعداد محدود پره های پروانه، هدایت کامل تمام مایع غیرممکن است. بخشی از مایع یک جریان در گردش (گردابی نسبی) در داخل پروانه ایجاد می کند و در نتیجه مصرف انرژی را به همراه خواهد داشت. در عین حال تغییر شکل گذر جریان نیز باعث ایجاد گرداب های موضعی و تلفات می شود.

مقدار تلفات هیدرولیک مستقیماً بر هد پمپ تأثیر می گذارد و می توانیم درجه تأثیر آن را با راندمان هیدرولیک (ηh) اندازه گیری کنیم.

II. افت حجمی

تعریف: تلفات حجمی که به عنوان افت نشت نیز شناخته می شود، اتلاف انرژی ناشی از نشت جریان است. به طور خاص، بخشی از مایع پرفشار تحت فشار پروانه به طور موثر به خروجی پمپ نمی رسد، اما از طریق خلاءهای مختلف داخل پمپ به ناحیه کم فشار (مانند ورودی پروانه) نشت می کند.

علل:

1. نشت خلاصی حلقه مهر و موم: این بخش اصلی از دست دادن حجمی است. برای جلوگیری از اصطکاک بین پروانه چرخان با سرعت بالا و محفظه پمپ ثابت، باید فاصله ای (یعنی فاصله حلقه سایش) بین آنها باقی بماند. مایع پرفشار در خروجی پمپ از طریق این فاصله به ورودی نشت می کند.
2. نشتی دستگاه متعادل کننده: در پمپ های چند مرحله ای یا برخی از پمپ های تک مرحله ای که برای تعادل نیروی محوری طراحی شده اند، سازه هایی مانند سوراخ های تعادل، دیسک های تعادل یا لوله های تعادل نیز باعث برگشت بخشی از مایع پرفشار به عقب و در نتیجه تلفات می شوند.
3. نشتی مهر و موم شفت: مقدار کمی مایع نیز ممکن است از درزگیر شفت نشت کند که اگرچه سهم کمی دارد، اما در افت حجمی نیز لحاظ می شود.

تلفات حجمی منجر به کمتر شدن دبی خروجی واقعی پمپ از دبی تئوری آن می شود. بزرگی آن با بازده حجمی (ηv) اندازه گیری می شود. همانطور که پمپ فرسوده می شود، فاصله حلقه آب بند به تدریج افزایش می یابد و افت حجمی نیز بر این اساس افزایش می یابد.

III. تلفات مکانیکی

تعریف: تلفات مکانیکی به انرژی مصرف شده توسط شفت پمپ برای غلبه بر اصطکاک های مکانیکی مختلف در طول چرخش اشاره دارد. این بخش از انرژی در نهایت به صورت انرژی گرمایی تلف می شود.

علل:

1. اتلاف اصطکاک دیسک: اصطکاک شدید بین صفحات پوشش خارجی (صفحات پوششی جلو و عقب) پروانه چرخان با سرعت بالا و مایع موجود در حفره پمپ رخ می دهد که بخش اصلی تلفات مکانیکی است.
2. اتلاف اصطکاک یاتاقان: یاتاقان های غلتشی یا بلبرینگ های کشویی که برای پشتیبانی از شفت پمپ استفاده می شوند، در حین کار نیروی اصطکاک ایجاد می کنند.
3. از دست دادن اصطکاک مهر و موم شفت: چه مهر و موم بسته بندی یا مهر و موم مکانیکی باشد، دستگاه آب بندی به شفت پمپ یا آستین شفت ساییده می شود و بخشی از توان را مصرف می کند.

تلفات مکانیکی به این معنی است که بخشی از نیروی شفت که از موتور منتقل می شود قبل از رسیدن به پروانه برای انجام کار روی مایع مصرف می شود. بزرگی آن با بازده مکانیکی (ηm) اندازه گیری می شود.

نتیجه گیری

درک تلفات هیدرولیکی، اتلاف حجمی و اتلاف مکانیکی پمپ‌های گریز از مرکز نه تنها پایه‌ای برای یادگیری حرفه‌ای ماشین‌های سیال است، بلکه یک ابزار فنی مهم برای دستیابی به اهداف "کربن دوگانه" و ترویج حفظ انرژی و کاهش مصرف در زمینه صنعتی است. از طریق طراحی علمی، بهره برداری و تعمیر و نگهداری دقیق و کنترل هوشمند، ما کاملاً می توانیم این "تلفات نامرئی" را به حداقل برسانیم و حداکثر پتانسیل سیستم پمپ را آزاد کنیم. در آینده،تفیکوبه تعمیق تحقیقات خود در راه حل های سیال با راندمان بالا ادامه می دهد، به ارتقای سبز صنعت کمک می کند و هر انرژی جاری را با شما مهار می کند.