In particolare, devono essere presi in considerazione i seguenti criteri:
(1) Idoneità generale del tipo di pompa
In linea di principio, le pompe centrifughe sono adatte solo fino a una certa viscosità, che dipende dalle dimensioni. Una pompa volumetrica dovrebbe essere selezionata per viscosità molto elevate.
(2) Caratteristiche della pompa
Le caratteristiche della pompa sono state generalmente misurate con acqua in condizioni standard. Se la densità e la viscosità differiscono, le curve caratteristiche devono essere convertite di conseguenza. Questo di solito viene eseguito automaticamente dal software di selezione della pompa se si tratta di un fluido newtoniano.
(3) Selezione del materiale
La scelta dei materiali idonei è estremamente importante, soprattutto se il mezzo pompato contiene componenti abrasivi o aggressivi. Molti produttori offrono informazioni sulla resistenza dei media per questo. Tuttavia, il contatto diretto con il produttore è decisamente consigliato per questo tipo di utilizzo.
(4) Selezione della guarnizione
Oltre alla resistenza del mezzo-materiale, nella scelta di una guarnizione adatta è necessario tenere conto delle caratteristiche del mezzo pompato. In caso di sostanze pericolose (ad es. fluidi tossici o esplosivi) o fluidi di particolare pregio è generalmente necessario utilizzare una soluzione a prova di perdite. Qui sono ideali le pompe senza tenuta dell’albero con un motore fisso o un accoppiamento magnetico.
(5) Frazioni solide o gassose
Se il mezzo pompato contiene componenti solidi e/o gassosi, devono essere selezionati modelli di pompe speciali previsti per questo. Ad esempio, opportune giranti evitano il blocco della pompa in presenza di componenti solidi o fibrosi. Le proporzioni del gas influiscono sul comportamento di aspirazione delle pompe centrifughe. Un contenuto di gas più elevato porta ad un aumento del valore NPSH richiesto e quindi al verificarsi più precoce della cavitazione.
Con l’aumentare della viscosità, tuttavia, aumenta l’influenza del numero di REYNOLDS, per cui in pratica si presume che questa approssimazione sia insufficiente a partire da una viscosità cinematica di circa 20 mm²/s. Per correggere ciò, sono stati sviluppati empiricamente metodi per convertire le caratteristiche registrate in mezzi a media e alta viscosità, che nell’applicazione pratica nelle versioni precedenti significano la valutazione dei diagrammi che richiede tempo, ma che nelle versioni attuali sono stati preparati utilizzando set di formule appropriati .
La più diffusa a livello mondiale è la procedura dell’Hydraulic Institute (USA), che è stata standardizzata come ANSI/HI 9.6.7 e ISO/TR 17766.
In pratica, la conversione viene effettuata oggi per lo più utilizzando programmi per computer come Spaix PumpSelector. L’implementazione tecnica al computer di questa procedura consente la conversione delle curve caratteristiche, per cui l’utente deve solo definire i dati di trasporto desiderati e il mezzo di trasporto. In tutti i metodi noti, il punto di progetto della pompa svolge un ruolo speciale nella conversione delle curve caratteristiche.
Per la validità della procedura possono essere specificate le seguenti condizioni:
- Pompe centrifughe a girante chiusa o semiaperta
- Viscosità cinematica nell’intervallo tra 1 e 3000 mm² / s
- Portata al miglior punto di lavoro tra 3 e 410 m³/h
- Prevalenza per passo tra 6 e 130 m
- Produzione in condizioni operative normali
- Trasporto fluidi NEWTON
Una pompa centrifuga è una macchina idraulica a flusso in cui il mezzo di trasporto viene trasportato utilizzando le forze centrifughe (forze centrifughe) causate dalla rotazione della girante. L’energia viene trasferita deviando il flusso all’interno delle pale della girante.
Le pompe centrifughe sono generalmente utilizzate per il funzionamento senza impulsi, continuo o intermittente, ma non sono adatte per applicazioni di dosaggio o riempimento. I punti di forza di questo processo risiedono nella modalità di funzionamento continua e priva di pulsazioni. Un altro vantaggio è la costruzione relativamente semplice e la buona adattabilità, che evita elevati costi di manutenzione.
L’applicazione è limitata per quanto riguarda la viscosità del mezzo pompato. All’aumentare della viscosità del liquido, l’efficienza diminuisce. Pertanto, l’applicazione è praticamente limitata a liquidi con una viscosità cinematica fino a 100 … 150 mm² / s. Le pompe volumetriche sono la scelta preferita per viscosità molto elevate.
I parametri importanti sono prevalenza, portata, potenza richiesta, efficienza e valore NPSH. I parametri sono generalmente rappresentati come curve caratteristiche in funzione della portata volumetrica (portata).
Nei fluidi NEWTON, i processi a flusso laminare producono sollecitazioni di taglio e sollecitazioni normali sovrapposte alla pressione, che sono proporzionali alla velocità di deformazione, il fattore di proporzionalità è la viscosità dinamica.
La viscosità cinematica è definita come:
La viscosità dipende dalla temperatura e dalla pressione, mentre la dipendenza dalla pressione è trascurabilmente piccola nel caso dei liquidi.
Nel caso di fluidi non NEWTON, la viscosità può anche essere dipendente dal tempo (comportamento del flusso tissotropico o reopessico). Quindi non può più essere specificato come valore materiale.
La viscosità di un fluido ha un’influenza sulla caratteristica del tubo così come sulla caratteristica della pompa. Per le pompe centrifughe le caratteristiche della pompa vengono convertite in pratica con una viscosità cinematica superiore a 10 mm²/s.
Questo è caratterizzato dal fatto che non esiste una relazione lineare tra la deformazione e il tensore delle sollecitazioni e/o che la viscosità è dipendente dal tempo.
Il comportamento del flusso non NEWTONiano può ad es. B. può essere osservato nei seguenti media:
- Gas nero in vernice ad olio
- Sospensione di cereali in acqua
- Fanghi di depurazione
- Feci
- Dentifricio
- Mortaio
- Soluzioni di sapone
Esempi:
Un comportamento tissotropico può essere osservato in numerose pitture e vernici, ad es. H. la viscosità dipende dal tempo. Quando si agita a velocità angolare costante si può osservare inizialmente una resistenza molto elevata, mentre dopo qualche tempo la viscosità diminuisce sensibilmente e tende verso un valore limite inferiore.
Molti fanghi industriali, ad es. B. Le sospensioni di calce (malta) e gesso (dentifricio) mostrano un comportamento viscoplastico. Al di sotto del limite di snervamento (punto di snervamento) si comportano come solidi e oltre come fluidi.
Le soluzioni e le fusioni di molte sostanze ad alto contenuto di polimeri e le sospensioni con particelle allungate come gomme e soluzioni di sapone sono pseudoplastiche. La viscosità di questi fluidi diminuisce all’aumentare della velocità di taglio.
Il comportamento opposto (comportamento dilatante) può essere riscontrato ad esempio con alcune sospensioni altamente concentrate. Qui la viscosità aumenta con l’aumento della velocità di taglio.
Sia le caratteristiche della pompa che i metodi classici per il calcolo delle tubazioni presuppongono una viscosità costante e non sono valide per liquidi non newtoniani. A seconda del comportamento del flusso del mezzo pompato, possono essere usati nel migliore dei casi come approssimazione. Per molti mezzi non newtoniani esistono quindi metodi di calcolo o approssimazione speciali per la progettazione.
Nel caso di flusso unidimensionale, si applica quanto segue:
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I fluidi NEWTON sono utilizzati, ad esempio, per i processi di flusso di:
- acqua
- Oli
- Gas
- Mercurio
- Alcol
- Benzina
Se non è noto se un mezzo mostra un comportamento di flusso NEWTONiano o meno, devono essere eseguiti test di laboratorio.
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Per la progettazione della pompa sono particolarmente importanti la temperatura massima e minima del mezzo pompato. Vengono presi in considerazione nella scelta dei materiali e delle guarnizioni e, se necessario, in un test di resistenza del materiale.
Le proprietà fisiche del mezzo (densità, viscosità) cambiano con la temperatura. Il fabbisogno di potenza della pompa è direttamente proporzionale alla densità. Pertanto, è necessario prendere in considerazione la temperatura dell’intervallo operativo con la densità massima. Inoltre, con fluidi viscosi (ν & gt; 10 mm²/s) è necessario convertire l’andamento delle caratteristiche della pompa.
Questo punto è anche chiamato punto di progetto (BEP = punto di migliore efficienza) della pompa. La posizione del punto cambia se cambiano i parametri idraulici della pompa, come il diametro della girante o la velocità o la viscosità del mezzo pompato.
L’obiettivo di una selezione ottimale della pompa è che la pompa lavori nel punto di progettazione in modo che raggiunga la sua massima efficienza.
