O que são perdas hidráulicas, perdas volumétricas e perdas mecânicas de uma bomba centrífuga?

No processo de conversão de energia de umbomba centrífuga, nem toda a potência de entrada pode ser efetivamente convertida em energia de pressão e energia cinética do líquido. Na operação real, sempre existe perda inevitável de energia. De acordo com o mecanismo físico de perda de energia, a perda de uma bomba centrífuga costuma ser dividida em três categorias: Perda Hidráulica, Perda Volumétrica e Perda Mecânica. Esses três tipos de perdas determinam em conjunto a eficiência geral da bomba.

I. Perda Hidráulica

Definição: A perda hidráulica, também conhecida como perda de fluxo, refere-se à perda de energia gerada quando o líquido flui através dos componentes de fluxo dentro da bomba. Em termos de resultados, manifesta-se como a diferença entre a altura manométrica teórica e a altura manométrica real da bomba. Este é o principal fator que afeta a eficiência da bomba.

Causas: A perda hidráulica é composta principalmente pelos três aspectos a seguir:

1. Perda de choque: Quando o líquido entra ou sai do impulsor, se a direção do fluxo for inconsistente com a direção projetada das pás ou passagens de fluxo, ocorrerá impacto e mudança repentina de direção, resultando em perda de choque. Esta situação é particularmente proeminente quando a bomba opera longe do seu Ponto de Melhor Eficiência (BEP).
2. Perda por fricção: O próprio líquido tem viscosidade. Quando flui através das paredes internas ásperas da câmara de sucção, passagens de fluxo do impulsor, voluta e outros componentes, será gerada resistência ao atrito, e esta parte da energia será convertida em energia térmica e perdida. Quanto mais longa e áspera for a passagem do fluxo, maior será a perda por atrito.
3. Perda parasita: Devido ao número limitado de pás do impulsor, é impossível guiar todo o líquido perfeitamente. Parte do líquido irá gerar um fluxo circulante (redemoinho relativo) dentro do impulsor, resultando em consumo de energia. Ao mesmo tempo, a mudança na forma da passagem do fluxo também causará redemoinhos locais e levará a perdas.

A magnitude da perda hidráulica afeta diretamente a altura manométrica da bomba, e podemos medir seu grau de influência pela Eficiência Hidráulica (ηh).

II. Perda Volumétrica

Definição: A perda volumétrica, também conhecida como perda de vazamento, é a perda de energia causada pelo vazamento de fluxo. Especificamente, uma parte do líquido de alta pressão pressurizado pelo impulsor não é efetivamente entregue à saída da bomba, mas vaza de volta para a área de baixa pressão (como a entrada do impulsor) através de várias folgas dentro da bomba.

Causas:

1. Vazamento na folga do anel de vedação: Esta é a parte principal da perda volumétrica. Para evitar o atrito entre o impulsor rotativo de alta velocidade e a carcaça da bomba estacionária, deve ser deixada uma folga (ou seja, a folga do anel de desgaste) entre eles. O líquido de alta pressão na saída da bomba vazará de volta para a entrada através desta folga.
2. Vazamento no dispositivo de balanceamento: Em bombas multiestágio ou em algumas bombas monoestágio projetadas para equilibrar a força axial, estruturas como furos de balanceamento, discos de balanceamento ou tubos de balanceamento também farão com que uma parte do líquido de alta pressão flua de volta, resultando em perdas.
3. Vazamento na vedação do eixo: Uma pequena quantidade de líquido também pode vazar da vedação do eixo, o que, embora represente uma pequena proporção, também está incluído na perda volumétrica.

A perda volumétrica faz com que o fluxo de saída real da bomba seja menor que o seu fluxo teórico. Sua magnitude é medida pela Eficiência Volumétrica (ηv). À medida que a bomba se desgasta, a folga do anel de vedação aumentará gradualmente e a perda volumétrica também aumentará de acordo.

III. Perda Mecânica

Definição: A perda mecânica refere-se à energia consumida pelo eixo da bomba para superar vários atritos mecânicos durante a rotação. Esta parte da energia é finalmente dissipada na forma de energia térmica.

Causas:

1. Perda por fricção do disco: Ocorre atrito severo entre as placas de cobertura externas (placas de cobertura dianteira e traseira) do impulsor giratório de alta velocidade e o líquido na cavidade da bomba, que é a parte principal da perda mecânica.
2. Perda por fricção do rolamento: Rolamentos ou rolamentos deslizantes usados ​​para apoiar o eixo da bomba gerarão força de atrito durante a operação.
3. Perda por fricção da vedação do eixo: Seja uma vedação de gaxeta ou uma vedação mecânica, o dispositivo de vedação irá esfregar contra o eixo da bomba ou a luva do eixo, consumindo uma parte da energia.

Perda mecânica significa que uma parte da potência do eixo transmitida pelo motor é consumida antes de atingir o impulsor para realizar trabalho no líquido. Sua magnitude é medida pela Eficiência Mecânica (ηm).

Conclusão

Compreender as perdas hidráulicas, perdas volumétricas e perdas mecânicas das bombas centrífugas não é apenas a base para a aprendizagem profissional de máquinas fluidas, mas também um importante meio técnico para atingir os objetivos do "carbono duplo" e promover a conservação de energia e a redução do consumo no campo industrial. Através de design científico, operação e manutenção refinadas e controle inteligente, somos totalmente capazes de minimizar essas “perdas invisíveis” e liberar o potencial máximo do sistema de bombeamento. No futuro,Tefikocontinuará a aprofundar sua pesquisa em soluções de fluidos de alta eficiência, ajudar na atualização verde da indústria e aproveitar toda energia que flui junto com você.