Por que o desempenho da cavitação de uma bomba centrífuga se deteriora após cortar o impulsor?

O corte do impulsor refere -se à redução mecânica do diâmetro externo do impulsor da bomba centrífuga para alterar seu desempenho hidráulico. O corte do impulsor é um método comum para ajustar o desempenho da bomba, geralmente usado para reduzir a cabeça da bomba e o fluxo para atender às condições de trabalho reais. No entanto, embora esse método possa ajustar a cabeça da bomba e o fluxo para atender às novas condições de trabalho, ele destruirá a correspondência do design hidráulico original e levará a uma série de problemas, um dos problemas mais comuns e facilmente negligenciados é que o desempenho da cavitação da bomba se deteriorará.

 

 

1. A aumento da velocidade de fluxo na entrada da lâmina causa uma queda repentina na pressão

1) Depois que o impulsor for cortado, o diâmetro da saída do impulsor é reduzido e a velocidade de fluxo na entrada do impulsor aumentará devido à redistribuição do fluxo (q=a⋅v). De acordo com a equação de Bernoulli, a velocidade do fluxo é inversamente proporcional à pressão estática, e a pressão local será reduzida a um nível mais próximo ou até menor que a pressão de vapor saturada do líquido, aumentando significativamente a probabilidade de geração de bolhas, o que pode causar cavitação.
2) Fórmula -chave: O NPSHR é proporcional ao quadrado da velocidade de fluxo de entrada e um aumento na velocidade do fluxo aumentará significativamente o NPSHR.

 

2. Alterações no ângulo de ataque da entrada da lâmina

1) Depois que o impulsor é cortado, o diâmetro externo do impulsor é reduzido, mas o diâmetro da entrada geralmente permanece inalterado (apenas a parte da saída é cortada). Isso mudará a direção relativa da velocidade do fluxo (ângulo de ataque) na entrada do impulsor, levando à separação do fluxo ou aumento da turbulência, reduzindo ainda mais a pressão local e o agravamento do desempenho da cavitação.

2) Se o ângulo de ataque desviar do valor do projeto, a separação de fluxo formará uma área de vórtice de baixa pressão, promovendo a geração de bolhas.

 

3. Desvio da curva característica do fluxo da cabeça

Depois que o impulsor é cortado, a curva de fluxo de cabeça da bomba centrífuga se move para baixo, mas o melhor ponto de eficiência se moverá em direção à direção do pequeno fluxo. Se o fluxo operacional real não for ajustado de forma síncrona, a bomba poderá se desviar da operação BEP, resultando no fluxo de entrada ou no fluxo instável, aumentando o risco de cavitação.

 

4. Efeito proporcional do NPSHR

O NPSHR é inversamente proporcional ao quadrado do diâmetro do impulsor (relação empírica). Após o corte do impulsor, o diâmetro diminui e o NPSHR aumenta. Por exemplo, de acordo com a Lei de Similaridade, se o diâmetro do impulsor for cortado de D1 para D2, então:

 

Uma redução no diâmetro do impulsor resulta em um aumento significativo no NPSHR.

 

5. Alterações na distribuição de carga da lâmina

Depois de cortar o impulsor, a seção de trabalho da lâmina é reduzida, mas a carga unitária (gradiente de pressão) da seção de entrada pode aumentar. A área local de baixa pressão na borda principal da lâmina se expande e o ponto de iniciação da cavitação é avançado.

 

6. Deterioração da estabilidade do canal de fluxo

A largura da saída do impulsor após o corte é desequilibrada com a proporção da área de garganta de voluta, formando o trackflow secundário e um vórtice. Esses fluxos instáveis ​​se propagam de volta à área de entrada do impulsor, sobrepondo a pulsação de pressão original para formar uma cavitação composta.

 

7. Impacto e contramedidas reais

1) Deterioração do desempenho da cavitação: o NPSHR aumenta e o NPSHA da bomba precisa ser maior para evitar a cavitação.

2) Solução:

- Limite a quantidade de corte: geralmente, a quantidade de corte do diâmetro do impulsor da bomba centrífuga não excede 20%, caso contrário, o NPSHR precisa ser reavaliado.

- Otimize as condições de entrada: Aumente o diâmetro do tubo de entrada ou reduza a taxa de fluxo de entrada.

- Ajuste as condições operacionais: Evite operar na área de baixo fluxo e opere o mais próximo possível do melhor ponto de eficiência.

 

Cortar o impulsor leva diretamente à expansão da área de baixa pressão de entrada e ao aumento do NPSHR alterando a distribuição de velocidade, o ângulo de ataque e a carga da lâmina. Embora essa modificação geométrica possa ajustar o desempenho da bomba centrífuga, é necessário avaliar cuidadosamente o risco de cavitação e redesenhar a entrada do impulsor ou ajustar o sistema NPSHA, se necessário.