Grondbeginselen van Centrifugale Pompen: Ontwerp, Bedrijf en Toepassingen

Wat is een centrifugaalpomp?

In de industrie vandaag zijn centrifugale pompen een van de meest gebruikt typen. Het wordt gebruikt om vloeistof te transporteren door de omzetting van rotatie-kinetische energie naar de hydrodynamische energie van de vloeistofstroom. Deze energie komt typisch van een motor of electromotor.

Vandaag leer je de definitie, functies, toepassingen, componenten, classificaties, typen, geschiedenis, diagrammen en hoe een centrifugaalpomp werkt. Je leert ook de voordelen en nadelen kennen, evenals factoren die overwogen moeten worden bij het selecteren van een centrifugaalpomp.

Wat is een centrifugaalpomp?

Net zoals in de introductie vermeld, is een centrifugaalpomp een mechanisch apparaat ontworpen om vloeistof te verplaatsen of te transporteren door middel van de overdracht van rotatie-energie van een of meer gedreven rotoren bekend als wieltjes.

Centrifugale pompen zijn een sub-klasse van dynamische asymmetrische arbeid-absorberende turbomachines. Vloeistof komt de rotorende wietel binnen langs zijn as en wordt uitgegooid door centrifugaalkracht langs zijn omtrek door de wieltjes van de wietel. De effectiviteit van de wietel verhoogt de snelheid en druk van de vloeistof wat ook richting de pompafvoer leidt.

In het ontwerp van een centrifugaalpomp is de behuizing in staat om vloeistof vanaf de pompaanvoer te beperken. Het zal het in de wietel leiden en vervolgens de vloeistof vertragen en controleren voordat het wordt afgevoerd.

De eerste machine die als centrifugaalpomp beschouwd werd, was ontworpen voor het tillen van modder. Het verscheen in 1475 in een tractaat door de Italiaanse renaissance-ingenieur. De echte centrifugaalpomp werd ontwikkeld in de late 17e eeuw toen Denis Papin er een bouwde met rechte schaufels. In 1851 introduceerde John Appold, een Brits uitvinder, de gebogen schaufelversie. Dit is een korte geschiedenis van een centrifugaalpomp.

De functie van een centrifugaalpomp is gespecificeerd voor hogere stromen en pompen van lagere viscositeit vloeistoffen. Het doet dit tot 0,1 cP. In de meeste chemische...

Toepassingen van centrifugaalpomp

In de meeste chemische installaties zijn 90% van de gebruikte pompen centrifugale pompen. Hoewel er een aantal toepassingen zijn waarvoor positieve verplaatsingspompen worden bevorzugd. Hieronder staan enkele toepassingen van centrifugale pompen.

1. Centrifugale pompen worden vaak gebruikt in olie- en energiefabrieken. Het wordt gebruikt voor het pompen van ruwe olie, slib, modder, etc. Het wordt ook gebruikt door raffinaderijen en elektriciteitscentrales.
2. De brandbeschermingsindustrie maakt ook goed gebruik van deze pomp in verwarming en ventilatie, ketelvoedings-toepassingen. Het wordt gebruikt in drukverhoging en brandbescherming sprinkler-systemen.
3. Toepassingen van een centrifugaalpomp zijn wijd in afvalbeheer, landbouw en productie. Afvalwaterverwerkingsinstallaties, gemeentelijke industrie, drainage, gasverwerking, irrigatie en overstromingsbescherming.
4. Farmaceutische, chemische en voedingsmiddelenindustrieën gebruiken deze pomp ook. Het werkt op verf, koolwaterstoffen, petrochemie, suikerraffinage, voedsel- en drankenproductie, cellulose.
5. Ten slotte verschillende industrieën inclusief productie, industriële, chemicaliën, farmaceutische, voedselproductie, luchtvaart, etc. Zij maken gebruik van centrifugale pompen voor doeleinden van kryogenie en koelmiddelen.

Hoofdcomponenten van centrifugaalpomp

Hieronder staan de hoofdcomponenten van een centrifugaalpomp.

Wieltel

Het onderstaande diagram toont een volledig diagram van verschillende wieltels inclusief Open, Half Ingehaald, en Ingehaalde Wieltel. Het is een wiel of rotor die ontworpen is met een reeks achterwaarts gebogen bladen of schaufels. Het is gemonteerd op een as die aangedreven wordt door een externe energiebron. Deze externe bron geeft de vloeistofenergie aan de wietel die ervoor zorgt dat het roteert.

Behuizing

De behuizing is een ander belangrijk onderdeel van een centrifugaalpomp. Het is een buis die aan de bovenkant verbonden is met de aanvoer van de pomp naar het centrum van de wietel. Dit deel wordt ook het oog genoemd. In dubbele uiteinde reactiepomp zijn twee aanvoerbuizen verbonden met het oog van beide kanten. De vloeistof wordt getild door de onderste einde omdat het erin gedoopt is. Dit onderste einde is gemonteerd in de voetklep en zeef. De drie typen behuizing die gemeenschappelijk in centrifugale pompen worden gebruikt zijn volute behuizing, vortex behuizing, en behuizing met leidschaufels.

Drukbuis

Een drukbuis is gemonteerd aan de onderste einde van de uitlaat van de pomp. Het levert de vloeistof aan de vereiste hoogte. Er is een klep dicht bij de uitlaat van de pomp op de drukbuis. Deze klep regelt de stroom van de pomp naar de drukbuis.

Aanvoerbuis met Voetklep en Zeef

De aanvoerbuis is verbonden met de aanvoer van de wietel terwijl het andere einde in de bron van de vloeistof gedoopt is. Aan het einde van de buis zit een voetklep en zeef. Deze voetklep is een eenrichtingsklep die in een omhooggaande richting opent. De zeef wordt gebruikt om ongewilde deeltjes in de vloeistof te filteren om de centrifugaalpomp tegen verstopping te beschermen.

Centrifugale Pomp Diagram:

Classificaties en typen van centrifugaalpomp

Hieronder staan de classificaties van centrifugaalpomp en hun typen:

Classificatie gebaseerd op aantal wieltels in de pomp:

1. Enkele-traps pomp
2. Twee-traps pomp
3. Meer-traps pomp

Gebaseerd op de oriëntatie van behuizing-splitsing:

1. Axiale splitsing pomp
2. Radiale splitsing pomp

Gebaseerd op het type wietelontwerp

1. Enkele aanvoer pomp
2. Dubbele aanvoer pomp

Gebaseerd op het type volute

1. Enkele volute pomp
2. Dubbele volute pomp

Gebaseerd op waar de lagerondersteuning

1. Overhangend
2. Tussen-lager

Gebaseerd op asoriëntatie

1. Horizontale pomp
2. Verticale pomp

Gebaseerd op de basis naleving van industrienormen

1. ANSI pomp – (American National Standards Institute)
2. API pomp – (American Petroleum Institute)
3. DIN pomp – DIN 24256 specificaties
4. ISO pomp – ISO 2858, 5199 specificaties
5. Kernenergie pomp – ASME (American Society of Mechanical Engineers) specificaties

Werkingsprincipe

Net zoals eerder vermeld, worden centrifugale pompen gebruikt om stroom te induceren of vloeistof te tillen van laag naar een hoog niveau. De werking is heel eenvoudig en kan gemakkelijk begrepen worden omdat het een heel eenvoudig mechanisme heeft. Centrifugaalpomp zet rotatie-energie om die vaak zijn kracht van de motor krijgt. Deze energie wordt dan gebruikt om de vloeistof te verplaatsen.

Er zijn twee belangrijke onderdelen in de centrifugaalpomp verantwoordelijk voor de omzetting van energie. Deze onderdelen zijn wietel en behuizing. De wietel werd eerder uitgelegd als een roterend deel van de pomp en de luchtdichte passage die de wietel omringt.

In de werking van een centrifugaalpomp, komt vloeistof in de behuizing en valt dan op de wietelschaufels. De vloeistof daalt op het oog van de wietel. De wietel wordt aangedreven om tangentaal en radiaal naar buiten te wirbelen tot het de wietel verlaat naar de diffuserdeel van de behuizing. Terwijl de vloeistof door de wietel passeert, wint het zowel druk als snelheid.

Bekijk de onderstaande video om meer te leren over de werking van centrifugaalpomp:

Factoren die de prestaties van een centrifugaalpomp kunnen beïnvloeden

De volgende factoren kunnen de prestaties van een centrifugaalpomp beïnvloeden. Deze factoren moeten overwogen worden tijdens het selecteren of kiezen van een centrifugaalpomp.

Viscositeit van de werkvloeistof:

Dit kan gedefinieerd worden als weerstand tegen afschuiving wanneer energie wordt toegepast. Over het algemeen zijn centrifugale pompen geschikt voor lage viscositeit vloeistoffen omdat de pompactie hoge vloeistofafschuiving creëert.

Netto Positieve Aanvoerdruk (NPSH) en Cavitatie:

De term NPSH verwijst naar de druk van een vloeistof aan de zuigkant van een pomp. Dit helpt om te bepalen of de druk hoog genoeg is om cavitatie te voorkomen. Cavitatie is de vorming van bellen of kaviteiten in een vloeistof, die ontwikkeld worden in gebieden van relatief lage druk rond een wietel. Dit kan ernstige schade aan de wietel veroorzaken en leiden tot verminderde stroom/druk snelheden. De netto positieve aanvoerdruk beschikbaar (NPSHA) moet groter zijn dan de vereiste netto positieve aanvoerdruk van de pomp (NPSHR).

Dampdruk van de werkvloeistof:

Het woord dampdruk van de werkvloeistof betekent de druk bij een gegeven temperatuur. Dat is de druk waarop een vloeistof zal veranderen in een damp. Dit moet bepaald worden zodat cavitatie vermeden moet worden. Ook wordt lagerbeschadiging veroorzaakt door droog draaien wanneer de vloeistof is verdampt.

Bedrijfstemperatuur en druk:

Dit is een andere factor die overwogen moet worden in pompoperaties. Bijvoorbeeld, hoge-temperatuur pompen kan speciale pakkingen, afdichtingen en montage-ontwerpen vereisen. Ook kan een goed ontworpen drukvaste behuizing nodig zijn voor hoge-druk condities.

Specifieke dichtheid en zwaartekracht van werkvloeistof:

De dichtheid van een vloeistof wordt bepaald door zijn massa per eenheid volume. Dus, een vloeistof's massa per eenheid volume en zwaartekracht van een vloeistof is de verhouding van een vloeistof's dichtheid tot de dichtheid van water. Dit beïnvloedt direct de invoervolume nodig om een bepaalde vloeistof te pompen. Wanneer een centrifugaalpomp gebruikt moet worden met een andere vloeistof dan water, moet men rekening houden met de specifieke dichtheid en zwaartekracht. Dit is omdat het gewicht direct de hoeveelheid werk beïnvloedt die door de pomp wordt uitgevoerd.

Voordelen en nadelen van centrifugaalpomp

Voordelen:

Hieronder staan de voordelen van centrifugale pompen in hun verschillende toepassingen.

• Centrifugale pompen werken goed met grote volumes vloeistofoverdracht – dit is waarom het vaak gebruikt wordt voor het overdragen van water, chemicaliën en lichte brandstoffen. Dit is omdat een grote hoeveelheid vaak overgedragen wordt.
• Eenvoud in ontwerp, werking en mechanisme. Centrifugaalpomp vereist geen klep en zuiger en hun bewegende delen zijn minimaal.
• Centrifugale pompen zijn relatief compact. Met dit concept neemt de pomp niet veel ruimte in beslag. Ik denk dat dit een van de redenen is waarom centrifugaalpomp wijd gebruikt wordt.

Nadelen:

Ondanks de grote voordelen van centrifugale pompen, treden nog steeds beperkingen op. Hieronder staan de nadelen van centrifugale pompen in hun verschillende toepassingen.

• De netto positieve aanvoerdruk (NPSH) van het systeem is te laag. Dit heet cavitatie.
• Slijtage van de wietel, wat verergerd kan worden door opgeschorte vastestoffen.
• Vloeistofeigenschappen kunnen corrosie binnen de pomp veroorzaken.
• Een lage stroomsnelheid zal oververhitting veroorzaken.
• Lekkage langs de roterende as.
• Centrifugaalpomp moet gevuld zijn met de te pompen vloeistof om te kunnen pompen; anders treedt ontbreken van inlaat op.
• Viscieuze vloeistof kan niet gebruikt worden
• Drukstoot
• Voor een zeer hoge aflopende toepassing is een centrifugaalpomp niet geschikt.

Conclusie

Centrifugaalpomp is een geweldige pomp die wijd gebruikt wordt vandaag, het biedt een verscheidenheid aan voordelen zelfs als sommige beperkingen nog opduiken. Echter, de pomp is nog steeds de beste keuze voor pompen in verschillende velden. Het werkt met behuizing en wietel. In dit artikel hebben we de definitie, toepassingen, functie, componenten, classificaties en typen van centrifugale pompen onderzocht. We hebben ook de factoren onderzocht die overwogen moeten worden voordat deze pomp gekozen wordt. De voordelen en nadelen van de centrifugaalpomp werden ook besproken.

Ik hoop dat je veel van deze post geleerd hebt. Deel dit artikel gerust met andere technische studenten. Dank je voor het lezen! Tot de volgende keer.