Introduction
Dans de nombreuses industries, les pompes centrifuges sont souvent utilisées pour transporter des fluides visqueux.Pour cette raison, nous rencontrons souvent les problèmes suivants : quelle est la viscosité maximale que la pompe centrifuge peut supporter ;Quelle est la viscosité minimale à corriger pour les performances de la pompe centrifuge.Cela implique la taille de la pompe (débit de pompage), la vitesse spécifique (plus la vitesse spécifique est faible, plus la perte de charge du disque est importante), l'application (exigences de pression du système), l'économie, la maintenabilité, etc.
Cet article présentera en détail l'influence de la viscosité sur les performances de la pompe centrifuge, la détermination du coefficient de correction de la viscosité et les questions nécessitant une attention particulière dans l'application pratique de l'ingénierie en combinaison avec les normes pertinentes et l'expérience de la pratique de l'ingénierie, à titre de référence uniquement.
1. Viscosité maximale que la pompe centrifuge peut gérer
Dans certaines références étrangères, la limite de viscosité maximale que la pompe centrifuge peut gérer est fixée à 3000 ~ 3300 cSt (centisea, équivalent à mm ²/ s).Sur cette question, CE Petersen avait un article technique antérieur (publié lors de la réunion de la Pacific Energy Association en septembre 1982) et a avancé un argument selon lequel la viscosité maximale que la pompe centrifuge peut supporter peut être calculée par la taille de la sortie de la pompe buse, comme indiqué dans la formule (1) :
Vmax=300(D-1)
Où, Vm est la viscosité cinématique maximale admissible SSU (viscosité universelle Saybolt) de la pompe ;D est le diamètre de la buse de sortie de la pompe (pouces).
Dans la pratique pratique de l'ingénierie, cette formule peut être utilisée comme règle empirique à titre de référence.La théorie et la conception de la pompe moderne de Guan Xingfan affirment que : en général, la pompe à palettes convient au transport avec une viscosité inférieure à 150 cSt, mais pour les pompes centrifuges avec un NPSHR bien inférieur à la NSHA, elle peut être utilisée pour une viscosité de 500 à 600 cSt ;Lorsque la viscosité est supérieure à 650 cSt, les performances de la pompe centrifuge diminuent considérablement et elle ne convient pas à l'utilisation.Cependant, étant donné que la pompe centrifuge est continue et pulsée par rapport à la pompe volumétrique, qu'elle n'a pas besoin de soupape de sécurité et que la régulation du débit est simple, il est également courant d'utiliser des pompes centrifuges dans la production chimique où la viscosité atteint 1000cSt.La viscosité d'application économique de la pompe centrifuge est généralement limitée à environ 500 ct, ce qui dépend en grande partie de la taille et de l'application de la pompe.
2. L'influence de la viscosité sur les performances de la pompe centrifuge
La perte de pression, le frottement de la roue et la perte de fuite interne dans la roue et le passage d'écoulement de l'aube directrice/volute de la pompe centrifuge dépendent en grande partie de la viscosité du liquide pompé.Par conséquent, lors du pompage d'un liquide à haute viscosité, les performances déterminées avec de l'eau perdront de leur efficacité. La viscosité du fluide a un impact important sur les performances de la pompe centrifuge.Par rapport à l'eau, plus la viscosité du liquide est élevée, plus le débit et la perte de charge d'une pompe donnée à une vitesse donnée sont importants.Par conséquent, le point d'efficacité optimal de la pompe se déplacera vers un débit inférieur, le débit et la tête diminueront, la consommation d'énergie augmentera et l'efficacité diminuera.La grande majorité de la littérature et des normes nationales et étrangères ainsi que l'expérience des pratiques d'ingénierie montrent que la viscosité a peu d'effet sur la tête au point d'arrêt de la pompe.
3. Détermination du coefficient de correction de viscosité
Lorsque la viscosité dépasse 20 cSt, l'effet de la viscosité sur les performances de la pompe est évident.Par conséquent, dans les applications d'ingénierie pratiques, lorsque la viscosité atteint 20cSt, les performances de la pompe centrifuge doivent être corrigées.Cependant, lorsque la viscosité est comprise entre 5 et 20 cSt, ses performances et la puissance correspondante du moteur doivent être vérifiées.
Lors du pompage de fluide visqueux, il est nécessaire de modifier la courbe caractéristique lors du pompage d'eau.
À l'heure actuelle, les formules, les graphiques et les étapes de correction adoptés par les normes nationales et étrangères (telles que GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3], etc.) pour les liquides visqueux sont essentiellement issus des normes de l'American Hydraulic Institut.Lorsque les performances du fluide de transport de la pompe sont connues pour être de l'eau, la norme ANSI/HI9.6.7-2015 de l'American Hydraulic Institute [4] donne des étapes de correction détaillées et des formules de calcul pertinentes.
4. Expérience d'application d'ingénierie
Depuis le développement des pompes centrifuges, les prédécesseurs de l'industrie des pompes ont résumé une variété de méthodes pour modifier les performances des pompes centrifuges de l'eau aux fluides visqueux, chacune avec des avantages et des inconvénients :
4.1 Modèle AJStepanoff
4.2 Méthode Paciga
4.3 Institut hydraulique américain
4.4 Méthode allemande KSB
5.Précautions
5.1 Supports applicables
Le tableau de conversion et la formule de calcul ne s'appliquent qu'aux liquides visqueux homogènes, communément appelés liquides newtoniens (tels que les huiles lubrifiantes), mais pas aux liquides non newtoniens (tels que les liquides contenant des fibres, de la crème, de la pulpe, du liquide de mélange d'eau de charbon, etc. .)
5.2 Débit applicable
La lecture n'est pas pratique.
À l'heure actuelle, les formules de correction et les graphiques à la maison et à l'étranger sont le résumé des données empiriques, qui seront limitées par les conditions de test.Par conséquent, dans les applications d'ingénierie pratiques, une attention particulière doit être portée aux points suivants : différentes formules ou tableaux de correction doivent être utilisés pour différentes plages de débit.
5.3 Type de pompe applicable
Les formules et les graphiques modifiés ne s'appliquent qu'aux pompes centrifuges de conception hydraulique conventionnelle, à roues ouvertes ou fermées, et fonctionnant près du point d'efficacité optimal (plutôt qu'à l'extrémité de la courbe de la pompe).Les pompes spécialement conçues pour les liquides visqueux ou hétérogènes ne peuvent pas utiliser ces formules et tableaux.
5.4 Marge de sécurité de cavitation applicable
Lors du pompage de liquide à haute viscosité, NPSHA et NPSH3 doivent avoir une marge de sécurité de cavitation suffisante, qui est supérieure à celle spécifiée dans certaines normes et spécifications (telles que ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Autres
1) L'influence de la viscosité sur les performances de la pompe centrifuge est difficile à calculer par une formule précise ou vérifiée par un graphique, et ne peut être convertie que par la courbe obtenue à partir du test.Par conséquent, dans les applications d'ingénierie pratiques, lors de la sélection de l'équipement d'entraînement (avec puissance), il convient d'envisager de réserver une marge de sécurité suffisante.
2) Pour les liquides à haute viscosité à température ambiante, si la pompe (telle que la pompe à boues haute température de l'unité de craquage catalytique dans la raffinerie) est démarrée à une température inférieure à la température normale de fonctionnement, la conception mécanique de la pompe (comme la résistance de l'arbre de la pompe) et le choix de l'entraînement et de l'accouplement doit tenir compte de l'influence du couple généré par l'augmentation de la viscosité.Dans le même temps, il faut noter que :
① Afin de réduire les points de fuite (accidents possibles), une pompe en porte-à-faux à un étage doit être utilisée dans la mesure du possible ;
② L'enveloppe de la pompe doit être équipée d'une gaine isolante ou d'un dispositif de traçage thermique pour empêcher la solidification du milieu lors d'un arrêt à court terme ;
③ Si le temps d'arrêt est long, le milieu dans la coque doit être vidé et purgé ;
④ Afin d'éviter que la pompe ne soit difficile à démonter en raison de la solidification du fluide visqueux à température normale, les fixations sur le corps de la pompe doivent être lentement desserrées avant que la température du fluide ne redescende à la température normale (faites attention à la protection du personnel pour éviter les brûlures ), de sorte que le corps de la pompe et le couvercle de la pompe puissent être séparés lentement.
3) Une pompe à vitesse spécifique plus élevée doit être sélectionnée dans la mesure du possible pour transporter un liquide visqueux, afin de réduire l'impact du liquide visqueux sur ses performances et d'améliorer l'efficacité de la pompe visqueuse.
6. Conclusion
La viscosité du milieu a une grande influence sur les performances de la pompe centrifuge.L'influence de la viscosité sur les performances de la pompe centrifuge est difficile à calculer par une formule précise ou vérifiée par un graphique, des méthodes appropriées doivent donc être sélectionnées pour corriger les performances de la pompe.
Ce n'est que lorsque la viscosité réelle du fluide pompé est connue qu'elle peut être sélectionnée avec précision pour éviter de nombreux problèmes sur site causés par la grande différence entre la viscosité fournie et la viscosité réelle.
Heure de publication : 27 décembre 2022