Χειρισμός ιξώδους, απόκριση πίεσης & εφαρμογές
Σύγκριση μεταξύ φυγοκεντρικών αντλιών και αντλιών θετικής εκτόπισης λεπτομερώς
| Χαρακτηριστικά | φυγοκεντρικές αντλίες | αντλία θετικής εκτόπισης |
|---|---|---|
| Αποδοτικότητα | Αποδοτικότητα αιχμής στο BEP, που επηρεάζεται από το ιξώδες | Διατηρεί σταθερή απόδοση, χειρίζεται υψηλό ιξώδες |
| Χειρισμός ιξώδους | Εξαιρετικό με χαμηλό ιξώδες, δυσκολία με υψηλό ιξώδες | Δυσκολεύεται με χαμηλό ιξώδες, υπερέχει με υψηλό ιξώδες |
| Απόκριση πίεσης | Ευαίσθητο στις αλλαγές πίεσης, δυσκολεύεται με τη σταθερότητα | Αντιμετωπίζει αποτελεσματικά τις αλλαγές πίεσης, προσφέρει σταθερότητα |
| Εφαρμογές | Παροχή νερού, HVAC, άρδευση | Μέτρηση, υδραυλικά συστήματα, μεταφορά παχύρρευστων ουσιών |
Οι αντλίες χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες, όπως η μεταποίηση και η φαρμακευτική βιομηχανία. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αντλιών: οι φυγοκεντρικές και οι αντλίες θετικής εκτόπισης. Κατά την επιλογή μεταξύ των δύο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μια φυγοκεντρική αντλία χρησιμοποιεί μια πτερωτή η οποία περιστρέφεται για να δημιουργήσει κινητική ενέργεια που αυξάνει την ταχύτητα του ρευστού. Αντίθετα, μια αντλία θετικής εκτόπισης αντλεί υγρό σε μια κοιλότητα και στη συνέχεια το αναγκάζει να βγει μέσω αναρρόφησης. Το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς βιομηχανικών αντλιών εκτιμήθηκε σε περίπου 70 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2020 και αναμένεται να φτάσει τα 85-90 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ μέχρι το 2025. Αυτή η δημοσίευση στο ιστολόγιο θα σας δώσει μια σε βάθος σύγκριση αυτών των δύο τύπων αντλιών με τις εφαρμογές και τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους.
Βίντεο αναφοράς
Ορισμοί και αρχές λειτουργίας
Φυγοκεντρικές αντλίες
Ορισμός: όπου χρησιμοποιούν μια περιστρεφόμενη πτερωτή για να αυξήσουν την ταχύτητα του ρευστού, η οποία αργότερα μετατρέπεται σε πίεση.
Αρχή λειτουργίας: Σε αυτόν τον τύπο συστήματος αντλίας, όπως φαίνεται στο παραπάνω αριστερό διάγραμμα (1), όταν το υγρό εισέρχεται από το μάτι (2), λόγω της περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα με υψηλή ταχύτητα, η φυγόκεντρη δύναμη ωθεί το νερό προς τα έξω μέσω καμπύλων πτερυγίων αυξάνοντας έτσι την ταχύτητά του πριν εισέλθει στο περίβλημα του σπειροειδούς σωλήνα ή στο τμήμα του διαχυτήρα, όπου η ροή υψηλής ταχύτητας μετατρέπεται σε υψηλότερο ύψος πίεσης με αποτέλεσμα τη συνεχή εκροή από τη θύρα εξόδου (3).
Αντλίες θετικής εκτόπισης
Ορισμός: Η περιστροφική τεχνολογία χρησιμοποιεί εξαρτήματα που εμπλέκονται μεταξύ τους, ενώ η παλινδρομική χρησιμοποιεί έμβολα έμβολα διαφράγματα κ.λπ.
Αρχή λειτουργίας: Συνήθως αναφέρονται ως περιστροφικές αντλίες, αλλά όταν πρόκειται για παλινδρομικές αντλίες, λειτουργούν παγιδεύοντας ορισμένη ποσότητα υγρού μέσα σε ένα θάλαμο, η οποία ωθείται προς τα έξω είτε με έμβολο είτε με διάφραγμα, εξασφαλίζοντας έτσι σχεδόν ομοιόμορφη ροή, ακόμη και αν η πίεση μεταβάλλεται. Οι αντλίες θετικής εκτόπισης μπορούν να χειριστούν με ευκολία πολύ παχύρρευστα υγρά και είναι επίσης κατάλληλες για χρήση σε συνθήκες μεταβλητής πίεσης.
Σύγκριση απόδοσης
Φυγοκεντρικές αντλίες
Αποδοτικότητα σε διάφορες συνθήκες: Η φυγοκεντρική αντλία έχει μια καμπύλη απόδοσης που κορυφώνεται στο σημείο βέλτιστης απόδοσης (BEP). Αυτό το σημείο αντιπροσωπεύει το σημείο όπου η μηχανή λειτουργεί πιο αποτελεσματικά. Η απόδοση μειώνεται σημαντικά καθώς απομακρύνεστε από το BEP. Τα υγρά υψηλού ιξώδους επηρεάζουν αρνητικά αυτόν τον τύπο απόδοσης, επειδή τα παχύτερα υγρά αυξάνουν την αντίσταση, εμποδίζοντας έτσι τη διατήρηση υψηλότερων ροών.
Παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα: Ομοίως, πρέπει να διατηρείται ομαλή κατάσταση ροής σε όλη την περιφέρεια των πτερυγίων, οπότε η ταχύτητα της αντλίας πρέπει να είναι μια άλλη σκέψη, διότι οι υψηλές ταχύτητες επιταχύνουν τη φθορά, η οποία με τη σειρά της μειώνει τη συνολική αποτελεσματικότητα μακροπρόθεσμα, ανάλογα με τις ιδιότητες του ρευστού που θέλει κανείς να γνωρίζει - η πυκνότητα επίσης επηρεάζει άμεσα την απόδοση, αφού απαιτείται περισσότερη ισχύς για την κίνηση πυκνότερων ρευστών, ενώ τα παχύτερα προσφέρουν αντίσταση στη ροή.
Αντλίες θετικής εκτόπισης
Αποδοτικότητα υπό διαφορετικές συνθήκες
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης έχουν απόδοση που είναι σχεδόν σταθερή σε διάφορες συνθήκες. Αυτές οι αντλίες μπορούν να λειτουργούν αποτελεσματικά με υγρά υψηλού ιξώδους, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για χρήση σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν βαριές ουσίες όπως έλαια και ρητίνες. Δεν παρέχουν αυτή τη σταθερή παροχή ανά πάσα στιγμή σε αντίθεση με τις φυγοκεντρικές αντλίες, η αντλία θετικής εκτόπισης θα δίνει πάντα την ίδια ποσότητα υγρού παρά οποιαδήποτε αλλαγή στην πίεση. Αυτή η ιδιότητα εξασφαλίζει απαράμιλλη απόδοση ακόμη και αν υπάρχουν διακυμάνσεις στην πίεση.
Παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα
Υπάρχουν πολλά πράγματα που καθορίζουν την αποδοτικότητα μιας αντλίας θετικής εκτόπισης. Ο σχεδιασμός του θαλάμου καθώς και η ακρίβεια με την οποία έχουν κατασκευαστεί τα κινούμενα μέρη του παίζουν σημαντικό ρόλο προς αυτή την κατεύθυνση. Τα καλά σχεδιασμένα εξαρτήματα συμβάλλουν στην ελαχιστοποίηση των εσωτερικών διαρροών, διασφαλίζοντας έτσι τη σωστή μετατόπιση του ρευστού στο εσωτερικό του. Η αποδοτικότητα μπορεί επίσης να επηρεαστεί από τον τύπο του υγρού που χειρίζεται- οι συσκευές αυτές λειτουργούν καλύτερα με υγρά με υψηλό ιξώδες, ενώ αποδίδουν ελάχιστα όταν ανατίθενται σε υγρά με χαμηλό ιξώδες. Πρέπει επίσης να γίνεται τακτικό σέρβις ώστε να διατηρείται η βέλτιστη λειτουργία τους, όπου η καλή λίπανση πρέπει πάντα να συνοδεύει την έγκαιρη αντικατάσταση των φθαρμένων εξαρτημάτων.
Χειρισμός διαφορετικών ιξωδών υγρών
Φυγοκεντρικές αντλίες
Απόδοση με ρευστά χαμηλού ιξώδους
Οι φυγοκεντρικές αντλίες έχουν την τιμητική τους όταν πρόκειται για ρευστά χαμηλού ιξώδους. Αυτό οφείλεται στη σχεδίαση της πτερωτής που επιτρέπει την εύκολη κίνηση χωρίς μεγάλη αντίσταση που προσφέρουν τα υγρά αυτά προς αυτήν. Όταν αντλείται νερό ή αραιά έλαια με τη χρήση αυτής της μηχανής, ρέει μέσα στο σύστημα ομαλά λόγω των λιγότερων τριβών που δημιουργούνται από την ελαφρότητα του βάρους, διατηρώντας έτσι υψηλή απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια της λειτουργίας, ακόμη και αν συμβαίνουν συχνά αλλαγές ταχύτητας κατά μήκος της διαδρομής του, μέχρι το σημείο εξόδου όπου η κεφαλή χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να τεθεί ξανά σε κίνηση πριν εγκαταλείψει σωλήνα εισόδου σε σχήμα χωνιού που οδηγεί μακριά από σωλήνα εξόδου εκροής που συνδέεται κάπου μεταξύ δεξαμενών που έχουν συμπληρώσει το επίπεδο χωρητικότητας που επιτυγχάνεται μετά από κάποιο χρονικό διάστημα που έχει παρέλθει από την εκκίνηση γεμίζοντας τον κενό χώρο που έχει μείνει πίσω από τη δεξαμενή που είχε προηγουμένως καταληφθεί. Η μειωμένη αντίσταση τριβής της πτερωτής εξασφαλίζει ότι επιτυγχάνεται πάντοτε ο βέλτιστος ρυθμός ροής.
Απόδοση με υγρά υψηλού ιξώδους
Το κύριο πρόβλημα με τις φυγοκεντρικές αντλίες προκύπτει όταν πρέπει να χειριστούν υγρά υψηλού ιξώδους. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το πάχος του ρευστού αυξάνεται, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί σε αντίστοιχη αύξηση της αντίστασης τριβής που δρα ενάντια στην περιστροφή των πτερυγίων μέσα σε αυτό, προκαλώντας σημαντική απώλεια ενέργειας, μειώνοντας έτσι την απόδοση της αντλίας σημαντικά προς τα κάτω, έτσι ώστε οι επιθυμητές παροχές και τα ύψη πίεσης να μην μπορούν πλέον να διατηρηθούν από αυτές, όπως απαιτείται για αυτούς τους τύπους υγρών υπό αυτές τις συγκεκριμένες συνθήκες, όπου απαιτείται μεγαλύτερη δύναμη που κινείται μέσω αυτών των μηχανών ενάντια στην αντίσταση που προσφέρεται από τη βαριά φύση τους. Αυτό συμβαίνει επειδή πρέπει να γίνει περισσότερη εργασία σε αυτές λόγω της αυξημένης αντίστασης, η οποία είναι ισοδύναμη με την άντληση σιροπιού ή παχύρρευστου λαδιού μέσω στενού σωλήνα έναντι λεπτότερου σωλήνα με την ίδια διάμετρο αλλά μεγαλύτερο μήκος που είναι γεμάτος μόνο με νερό Αντλίες θετικής εκτόπισης
Απόδοση με ρευστά χαμηλού ιξώδους
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης δυσκολεύονται να εργαστούν με ρευστά χαμηλού ιξώδους. Η κατασκευή τους συνεπάγεται την παγίδευση και ώθηση σταθερών όγκων υγρού. Η λεπτότητα των υγρών, όπως το νερό, τα κάνει να περνούν εύκολα από τα κινούμενα μέρη, οδηγώντας έτσι σε αναποτελεσματικότητα, αφού η αντλία δεν μπορεί να διατηρήσει σταθερό ρυθμό ροής. Οι συσκευές αυτές λειτουργούν καλύτερα όταν χρησιμοποιούνται για παχύρρευστες ουσίες. Η διαρροή είναι πιο έντονη στα λεπτότερα υγρά επηρεάζοντας έτσι τη συνολική απόδοση.
Απόδοση με υγρά υψηλού ιξώδους
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης έχουν σχεδιαστεί για χρήση με υγρά υψηλής ιξώδους. Μπορούν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά αυτού του είδους τα υλικά περιορίζοντας και εκτοπίζοντας καθορισμένες ποσότητες ανά πάσα στιγμή καθ' όλη τη διάρκεια της λειτουργίας τους όπως φαίνεται παρακάτω: Οι ουσίες υψηλού ιξώδους όπως τα έλαια ή οι ρητίνες ρέουν ομαλά μέσω της αντλίας θετικής εκτόπισης επειδή έχουν πάντα σχεδόν ίση ταχύτητα ανεξάρτητα από τις αλλαγές που γίνονται γύρω της κατά τη φάση των μεταβολών της πίεσης όπου άλλοι τύποι μπορεί να αποτύχουν να το κάνουν αυτό ειδικά αν έχουν σχεδιαστεί μόνες τους χωρίς εφεδρικό σύστημα που θα εξασφαλίσει συνεχή παροχή ακόμα και όταν μια μονάδα αποτύχει κατά τη διάρκεια της περιόδου συντήρησης Μεταβολές πίεσης
Σταθερότητα πίεσης
Οι φυγοκεντρικές αντλίες έχουν προβλήματα στη διατήρηση της σταθερότητας της πίεσης. Η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται η πτερωτή καθορίζει την παραγόμενη πίεση. Οποιαδήποτε αλλαγή στην ταχύτητα οδηγεί σε αντίστοιχες αλλαγές στην πίεση. Αυτή η έλλειψη σταθερότητας μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε βιομηχανίες που χρειάζονται προσεκτικό έλεγχο των πιέσεων κατά τη διάρκεια ορισμένων λειτουργιών και διεργασιών. Έτσι, οι βιομηχανίες αυτές συχνά αναζητούν εναλλακτικές λύσεις στις φυγοκεντρικές αντλίες όταν πρόκειται να εξασφαλίσουν σταθερές ή σταθερές πιέσεις.
Αντλίες θετικής εκτόπισης
Απόκριση σε αλλαγές πίεσης
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης ανταποκρίνονται καλά στις μεταβολές της πίεσης. Αυτές οι μηχανές διατηρούν σχεδόν σταθερή ροή ανεξάρτητα από το πόσο μεταβάλλεται η πίεση. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι εξασφαλίζουν πάντα ότι ο παγιδευμένος όγκος υγρού εξωθείται ομοιόμορφα. Για το λόγο αυτό, οι αντλίες θετικής εκτόπισης λειτουργούν καλύτερα εκεί όπου υπάρχουν συχνές διακυμάνσεις της πίεσης.
Σταθερότητα πίεσης
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης εγγυώνται καλύτερα ή υψηλότερα επίπεδα σταθερότητας όσον αφορά τις πιέσεις. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της μηχανικής παγίδευσης και εκτόπισης των υγρών, παρέχοντας έτσι μια σταθερή παραγωγή υγρού υπό πίεση.Το ιξώδες και η πυκνότητα του αντλούμενου υγρού δεν επηρεάζουν την απόδοσή της.Για το λόγο αυτό, οι αντλίες θετικής εκτόπισης προτιμώνται από πολλές βιομηχανίες που απαιτούν ακριβή έλεγχο διαφόρων τύπων υγρών υπό διάφορες συνθήκες.
Τυπικές εφαρμογές
Φυγοκεντρικές αντλίες
Κοινές χρήσεις
Το ευρύ φάσμα εφαρμογών που εξυπηρετούν οι φυγοκεντρικές αντλίες οφείλεται στην ικανότητά τους να χειρίζονται αποτελεσματικά ρευστά χαμηλού ιξώδους. Είναι κατάλληλες για χρήση σε συστήματα ύδρευσης επειδή μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες νερού χωρίς να σπαταλούν ενέργεια. Τα συστήματα HVAC βασίζονται σε αυτές τις συσκευές για την κυκλοφορία του νερού και τη διατήρηση των ρυθμίσεων της θερμοκρασίας εντός των κτιρίων. τα συστήματα άρδευσης τις βρίσκουν επίσης χρήσιμες, καθώς παρέχουν υψηλές παροχές που είναι απαραίτητες για την ομοιόμορφη διανομή σε εκτεταμένους γεωργικούς αγρούς.
Παραδείγματα βιομηχανίας
Διάφοροι τομείς εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις φυγοκεντρικές αντλίες για τις καθημερινές λειτουργίες.Τα χημικά εργοστάσια χρησιμοποιούν αυτά τα μηχανήματα εκτενώς κατά τη μεταφορά χημικών ουσιών από το ένα μέρος στο άλλο.Στα εργοστάσια επεξεργασίας τροφίμων, όπου πρέπει να μεταφέρονται λεπτά υγρά όπως χυμοί, γάλα κ.λπ., η φυγοκεντρική δύναμη μπαίνει στο παιχνίδι κυρίως.Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου βασίζεται επίσης σε αυτόν τον εξοπλισμό για τη μετακίνηση προϊόντων πετρελαίου καθώς και για τη διαχείριση διυλιστηρίων.Οι δήμοι τις έχουν εγκαταστήσει σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού τόσο για σκοπούς διαχείρισης υγρών αποβλήτων όσο και για σκοπούς εφοδιασμού.
Αντλίες θετικής εκτόπισης
Κοινές χρήσεις
Οι αντλίες θετικής εκτόπισης χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ακριβής έλεγχος της ροής, ειδικά όταν πρόκειται για ιδιαίτερα ιξώδη ρευστά.Αυτά τα μηχανήματα λειτουργούν εξαιρετικά κατά τη διάρκεια εφαρμογών μέτρησης/δοσομέτρησης, επειδή μπορούν να παρέχουν ακριβείς ποσότητες υγρού με συνέπεια.Τα υδραυλικά συστήματα χρησιμοποιούν αυτού του είδους τις αντλίες για να παράγουν υψηλές πιέσεις που απαιτούνται για την τροφοδοσία διαφόρων τύπων μηχανημάτων.Οι βιομηχανίες που ασχολούνται με τη μεταφορά παχύρρευστων ουσιών όπως ρητίνες, έλαια, σιρόπια κ.λπ. προτιμούν την αντλία θετικής εκτόπισης λόγω της αξιοπιστίας της απόδοσης που παρουσιάζουν αυτές οι συσκευές κατά το χειρισμό τέτοιων υλικών.
Παραδείγματα βιομηχανίας
Στις φαρμακευτικές βιομηχανίες, οι αντλίες παίζουν σημαντικό ρόλο διασφαλίζοντας ότι τα δραστικά συστατικά των φαρμάκων χορηγούνται σωστά.Τα εργοστάσια βαφής δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ομαλά χωρίς αυτές, καθώς βοηθούν στη μετακίνηση βαρέων υγρών όπως χρώματα, βερνίκια κ.λπ.Τα εργοστάσια επεξεργασίας τροφίμων χρειάζονται αυτές τις μονάδες, ειδικά τις γραμμές παραγωγής ζύμης σοκολάτας και μελιού.Οι βιομηχανίες καλλυντικών θεωρούν απαραίτητο να κατασκευάζονται κρέμες, λοσιόν και πηκτές με τη χρήση αντλιών θετικής μετατόπισης για σταθερούς ρυθμούς ροής.
Σκεφτείτε τις ειδικές απαιτήσεις και τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής όταν επιλέγετε μια αντλία. Για περιπτώσεις υψηλής ροής και χαμηλού ιξώδους οι φυγοκεντρικές αντλίες μπορεί να είναι πλεονεκτικές. Οι αντλίες θετικής εκτόπισης λειτουργούν καλύτερα με υγρά υψηλού ιξώδους και εφαρμογές που απαιτούν σταθερές παροχές. Η γνώση αυτών των διακρίσεων βοηθά στην κατάλληλη επιλογή αντλιών, η οποία με τη σειρά της αυξάνει την αποδοτικότητα και την αξιοπιστία κατά τη διάρκεια των βιομηχανικών εργασιών.
