Обработка вязкости, реакция на давление и области применения
Сравнение центробежных и объемных насосов в деталях
| Характеристики | центробежные насосы | объемный насос |
|---|---|---|
| Эффективность | Пиковая эффективность при BEP, зависит от вязкости | Поддерживает постоянную производительность, справляется с высокой вязкостью |
| Обработка вязкости | Превосходно работает с низкой вязкостью, с высокой вязкостью борется | С трудом справляется с низкой вязкостью, отлично справляется с высокой вязкостью |
| Реакция на давление | Чувствителен к изменениям давления, борется со стабильностью | Эффективно справляется с перепадами давления, обеспечивает стабильность |
| Приложения | Водоснабжение, ОВКВ, ирригация | Дозирование, гидравлические системы, перенос густых веществ |
Насосы используются во многих отраслях промышленности, включая производство и фармацевтику. Существует два основных типа насосов: центробежные и объемные. Выбирая между ними, важно отметить, что в центробежном насосе используется рабочее колесо, которое вращается, создавая кинетическую энергию, увеличивающую скорость движения жидкости. И наоборот, объемный насос втягивает жидкость в полость, а затем выталкивает ее через всасывание. Объем мирового рынка промышленных насосов оценивался примерно в 70 миллиардов долларов США в 2020 году и, по прогнозам, достигнет 85-90 миллиардов долларов США к 2025 году. В этом блоге вы найдете подробное сравнение этих двух типов насосов с их применением и уникальными характеристиками.
Справочное видео
Определения и принципы работы
Центробежные насосы
Определение: Механическое устройство, предназначенное для перемещения жидкостей путем преобразования кинетической энергии вращения в гидродинамическую энергию, где используется вращающееся рабочее колесо для увеличения скорости жидкости, которая впоследствии превращается в давление.
Принцип работы: В данном типе насосной системы, как показано на левом рисунке (1), когда жидкость поступает через отверстие (2), благодаря высокоскоростному вращению электродвигателя, возникает центробежная сила, которая выталкивает воду наружу через изогнутые лопасти, тем самым увеличивая ее скорость перед входом в корпус волюты или диффузорную секцию, где высокоскоростной поток преобразуется в более высокий напор, что приводит к непрерывному выбросу из выходного отверстия (3).
Насосы объемного типа
Определение: Это механические устройства, которые перемещают жидкости, захватывая фиксированный объем, а затем выталкивая его в нагнетательную трубу. Например, роторная или поршневая технология; роторная использует зацепляющиеся части, а поршневая - поршни, плунжеры, диафрагмы и т.д.
Принцип работы: Жидкость всасывается в полость и механически вытесняется оттуда через сторону подачи с помощью определенных средств, таких как зубчатые колеса и т. д. Обычно такие насосы называют роторными, но когда речь идет о возвратно-поступательных, они работают, удерживая определенное количество жидкости внутри камеры, которая выталкивается наружу поршнем или мембраной, обеспечивая тем самым почти равномерную скорость потока даже при изменении давления. Насосы объемного типа легко справляются с высоковязкими жидкостями, а также подходят для использования в условиях переменного давления.
Сравнение эффективности
Центробежные насосы
Эффективность в различных условиях: Центробежный насос имеет кривую эффективности, пик которой приходится на точку наилучшей эффективности (BEP). Эта точка представляет собой место, где машина работает наиболее эффективно. Эффективность значительно снижается по мере удаления от BEP. Жидкость с высокой вязкостью негативно влияет на этот тип эффективности, поскольку более густые жидкости увеличивают сопротивление, что препятствует поддержанию высокого потока.
Факторы, влияющие на эффективность: Существует несколько факторов, которые влияют на эффективность работы центробежных насосов, но конструкция рабочего колеса является ключевой среди них, поскольку если она не выполнена должным образом, то во время работы могут происходить потери энергии из-за образования вихревых токов в проходах, ведущих в полости, где расположены эти устройства; также необходимо поддерживать плавное течение по периферии рабочего колеса, поэтому скорость насоса должна быть еще одним фактором, поскольку высокие скорости ускоряют износ, что в свою очередь снижает общую эффективность в долгосрочной перспективе в зависимости от свойств жидкости, о которых нужно знать - плотность также напрямую влияет на производительность, поскольку для перемещения более плотных жидкостей требуется больше энергии, в то время как более плотные жидкости оказывают сопротивление потоку
Насосы объемного типа
Эффективность при различных условиях
Эффективность объемных насосов практически неизменна в различных условиях. Эти насосы могут эффективно работать с жидкостями высокой вязкости, что делает их пригодными для использования в приложениях, где применяются тяжелые вещества, такие как масла и смолы. В отличие от центробежных насосов, объемные насосы не обеспечивают постоянный расход жидкости в любое время, а всегда выдают одинаковое количество жидкости, несмотря на изменение давления. Это свойство обеспечивает непревзойденную производительность даже при колебаниях давления.
Факторы, влияющие на эффективность
Эффективность объемного насоса определяется несколькими факторами. Конструкция камеры, а также точность, с которой были изготовлены ее подвижные части, играют важную роль в этом вопросе. Хорошо спроектированные компоненты помогают минимизировать внутренние утечки, что обеспечивает надлежащее перемещение жидкости внутри камеры. На эффективность также может влиять тип обрабатываемой жидкости: эти устройства лучше всего работают с жидкостями высокой вязкости, в то время как при работе с жидкостями низкой вязкости они работают плохо. Для поддержания оптимального режима работы необходимо также регулярно проводить техническое обслуживание, при этом хорошая смазка должна всегда сопровождаться своевременной заменой изношенных деталей.
Работа с жидкостями различной вязкости
Центробежные насосы
Работа с жидкостями с низкой вязкостью
Центробежные насосы отлично зарекомендовали себя при работе с жидкостями низкой вязкости. Это связано с конструкцией рабочего колеса, которое обеспечивает легкое движение без особого сопротивления со стороны таких жидкостей. Когда вода или жидкие масла перекачиваются с помощью этой машины, они плавно проходят через систему благодаря меньшему трению, создаваемому малым весом, сохраняя высокую эффективность на протяжении всей работы даже при частых изменениях скорости на своем пути до точки выхода, где голове требуется больше всего энергии, чтобы снова прийти в движение перед выходом из воронкообразной впускной трубы, ведущей от выпускного патрубка, подключенного где-то между резервуарами, полный уровень заполнения которых достигается через некоторое время после запуска, заполняя пустое пространство, оставшееся после ранее занятого резервуара. Уменьшенное сопротивление трения рабочего колеса обеспечивает постоянное достижение оптимальной скорости потока.
Работа с жидкостями высокой вязкости
Основная проблема с центробежными насосами возникает, когда им приходится работать с жидкостями высокой вязкости. В таких случаях толщина жидкости увеличивается, что, в свою очередь, приводит к соответствующему увеличению силы трения, действующей против вращения рабочих колес в ней, вызывая значительные потери энергии, тем самым значительно снижая эффективность насоса, так что желаемый расход и напор больше не могут поддерживаться ими, как требуется для этих типов жидкостей в тех конкретных условиях, где требуется большая сила, перемещающаяся через эти машины против сопротивления, предлагаемого их тяжелой природой. Это происходит потому, что на них приходится совершать больше работы из-за повышенного сопротивления, что эквивалентно перекачиванию сиропа или густой нефти через узкую трубу по сравнению с более тонкой трубой того же диаметра, но большей длины, заполненной только водой.
Работа с жидкостями с низкой вязкостью
Насосы объемного типа испытывают трудности при работе с жидкостями низкой вязкости. Их конструкция предполагает захват и проталкивание фиксированных объемов жидкости. Из-за тонкости жидкостей, таких как вода, они легко проходят через движущиеся части, что приводит к неэффективности, поскольку насос не может поддерживать постоянную скорость потока. Эти устройства работают лучше, когда используются для густых веществ. Утечка более выражена в более жидких жидкостях, что влияет на общую производительность.
Работа с жидкостями высокой вязкости
Насосы объемного типа предназначены для работы с жидкостями высокой вязкости. Они могут эффективно работать с такими материалами, удерживая и вытесняя заданные объемы в любой момент времени в течение всего периода эксплуатации, как показано ниже:Высоковязкие вещества, такие как масла или смолы, плавно проходят через объемные насосы, потому что они всегда имеют практически одинаковую скорость, независимо от изменений, происходящих вокруг них во время фазы изменения давления, в то время как другие типы могут не справиться с этой задачей, особенно если они разработаны самостоятельно без резервной системы, которая обеспечит непрерывную подачу даже при выходе из строя одного блока в период технического обслуживания Колебания давления
Стабильность давления
У центробежных насосов есть проблемы с поддержанием стабильности давления. Скорость вращения рабочего колеса определяет выходное давление. Любое изменение скорости приводит к соответствующему изменению давления. Такое отсутствие стабильности может вызвать проблемы в отраслях, где требуется тщательный контроль над давлением в ходе определенных операций и процессов. Поэтому такие отрасли часто ищут альтернативы центробежным насосам, когда необходимо обеспечить стабильное или постоянное давление.
Насосы объемного типа
Реакция на изменение давления
Насосы объемного типа хорошо реагируют на изменения давления. Эти машины поддерживают практически постоянную скорость потока независимо от того, насколько сильно изменяется давление. Это означает, что они всегда обеспечивают равномерное вытеснение запертого объема жидкости. По этой причине объемные насосы лучше всего работают там, где часто происходят колебания давления.
Стабильность давления
Насосы с принудительным вытеснением гарантируют более высокий уровень стабильности давления. Вязкость и плотность перекачиваемой жидкости не влияют на его производительность. По этой причине насосы с принудительным вытеснением предпочитают многие отрасли промышленности, где требуется точный контроль над различными типами жидкостей в различных условиях.
Типовые применения
Центробежные насосы
Общее использование
Широкий спектр применения центробежных насосов обусловлен их способностью эффективно перекачивать жидкости с низкой вязкостью. Они подходят для использования в системах водоснабжения, поскольку могут перемещать большие объемы воды без потери энергии. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования полагаются на эти устройства для циркуляции воды и поддержания температурного режима в зданиях. Системы орошения также находят их применение, поскольку они обеспечивают высокую скорость потока, необходимую для равномерного распределения воды по обширным сельскохозяйственным полям.
Примеры отраслей
На предприятиях пищевой промышленности, где требуется транспортировка жидких продуктов, таких как соки, молоко и т.д., центробежная сила вступает в игру в основном. Нефтегазовая промышленность также полагается на это оборудование для перемещения нефтепродуктов, а также для управления нефтеперерабатывающими заводами. Муниципалитеты устанавливают их на водоочистных станциях для управления сточными водами.
Насосы объемного типа
Общее использование
Насосы объемного типа используются в ситуациях, когда требуется точное управление потоком, особенно при работе с высоковязкими жидкостями. Машины этого типа отлично работают во время измерений/дозирования, поскольку они могут обеспечить точное количество жидкости последовательно. Гидравлические системы используют эти виды насосов для создания высокого давления, необходимого для питания различных типов машин.
Примеры отраслей
На фармацевтических предприятиях насосы играют важную роль, обеспечивая правильное введение активных ингредиентов лекарств. Фабрики по производству лакокрасочных материалов не смогли бы работать без них, поскольку они помогают перемещать тяжелые жидкости, такие как краски, лаки и т.д. Предприятия пищевой промышленности нуждаются в этих устройствах, особенно линии по производству шоколадного и медового теста. Косметические предприятия считают необходимым, чтобы кремы, лосьоны, гели производились с помощью насосов принудительного вытеснения для обеспечения постоянной скорости потока.
При выборе насоса учитывайте специфические требования и особенности применения. Для жидкостей с высоким расходом и низкой вязкостью лучше всего подойдут центробежные насосы. Насосы объемного типа лучше всего работают с жидкостями высокой вязкости и приложениями, требующими постоянной скорости потока. Знание этих различий помогает сделать правильный выбор насосов, что, в свою очередь, повышает эффективность и надежность промышленных операций.
