¿Qué son las pérdidas hidráulicas, las pérdidas volumétricas y las pérdidas mecánicas de una bomba centrífuga?

En el proceso de conversión de energía de unbomba centrífuga, no toda la potencia de entrada se puede convertir eficazmente en energía de presión y energía cinética del líquido. En el funcionamiento real, siempre existe una pérdida de energía inevitable. Según el mecanismo físico de pérdida de energía, la pérdida de una bomba centrífuga generalmente se divide en tres categorías: pérdida hidráulica, pérdida volumétrica y pérdida mecánica. Estos tres tipos de pérdidas determinan conjuntamente la eficiencia general de la bomba.

I. Pérdida hidráulica

Definición: La pérdida hidráulica, también conocida como pérdida de flujo, se refiere a la pérdida de energía generada cuando el líquido fluye a través de los componentes de flujo dentro de la bomba. En términos de resultados, se manifiesta como la diferencia entre la altura teórica y la altura real de la bomba. Este es el principal factor que afecta la eficiencia de la bomba.

Causas: La pérdida hidráulica se compone principalmente de los siguientes tres aspectos:

1. Pérdida por impacto: cuando el líquido entra o sale del impulsor, si la dirección del flujo no coincide con la dirección diseñada de las palas o los conductos de flujo, se producirá un impacto y un cambio repentino de dirección, lo que provocará una pérdida por impacto. Esta situación es particularmente importante cuando la bomba funciona fuera de su punto de mejor eficiencia (BEP).
2. Pérdida por fricción: el líquido en sí tiene viscosidad. Cuando fluye a través de las paredes internas rugosas de la cámara de succión, los conductos de flujo del impulsor, la voluta y otros componentes, se generará resistencia por fricción y esta parte de la energía se convertirá en energía térmica y se perderá. Cuanto más largo y rugoso sea el paso del flujo, mayor será la pérdida por fricción.
3. Pérdida por remolinos: Debido al número limitado de palas del impulsor, es imposible guiar todo el líquido perfectamente. Parte del líquido generará un flujo circulante (remolino relativo) dentro del impulsor, lo que provocará un consumo de energía. Al mismo tiempo, el cambio en la forma del paso del flujo también provocará remolinos locales y provocará pérdidas.

La magnitud de la pérdida hidráulica afecta directamente a la altura de la bomba y podemos medir su grado de influencia mediante la Eficiencia Hidráulica (ηh).

II. Pérdida volumétrica

Definición: La pérdida volumétrica, también conocida como pérdida por fuga, es la pérdida de energía causada por una fuga de flujo. Específicamente, una parte del líquido de alta presión presurizado por el impulsor no se entrega efectivamente a la salida de la bomba, sino que regresa al área de baja presión (tal como la entrada del impulsor) a través de varios espacios libres dentro de la bomba.

Causas:

1. Fuga en el espacio libre del anillo de sello: esta es la parte principal de la pérdida volumétrica. Para evitar la fricción entre el impulsor giratorio de alta velocidad y la carcasa de la bomba estacionaria, se debe dejar un espacio libre (es decir, el espacio libre del anillo de desgaste) entre ellos. El líquido a alta presión en la salida de la bomba volverá a la entrada a través de este espacio libre.
2. Fuga del dispositivo de equilibrio: en las bombas de múltiples etapas o en algunas bombas de una sola etapa diseñadas para equilibrar la fuerza axial, estructuras como orificios de equilibrio, discos de equilibrio o tuberías de equilibrio también provocarán que una parte del líquido a alta presión regrese, lo que provocará pérdidas.
3. Fuga en el sello del eje: También puede escaparse una pequeña cantidad de líquido del sello del eje, que, aunque representa una pequeña proporción, también se incluye en la pérdida volumétrica.

La pérdida volumétrica hace que el caudal de salida real de la bomba sea menor que su caudal teórico. Su magnitud se mide por la Eficiencia Volumétrica (ηv). A medida que la bomba se desgasta, la holgura del anillo de sello aumentará gradualmente y la pérdida volumétrica también aumentará en consecuencia.

III. Pérdida mecánica

Definición: La pérdida mecánica se refiere a la energía consumida por el eje de la bomba para superar diversas fricciones mecánicas durante la rotación. Esta parte de energía finalmente se disipa en forma de energía térmica.

Causas:

1. Pérdida por fricción del disco: se produce una fricción severa entre las placas de cubierta exteriores (placas de cubierta delantera y trasera) del impulsor giratorio de alta velocidad y el líquido en la cavidad de la bomba, que es la parte principal de la pérdida mecánica.
2. Pérdida por fricción del rodamiento: Los rodamientos o cojinetes deslizantes utilizados para soportar el eje de la bomba generarán fuerza de fricción durante el funcionamiento.
3. Pérdida por fricción del sello del eje: ya sea un sello de empaque o un sello mecánico, el dispositivo de sellado rozará contra el eje de la bomba o la camisa del eje, consumiendo una parte de la energía.

La pérdida mecánica significa que una parte de la potencia del eje transmitida desde el motor se consume antes de llegar al impulsor para trabajar sobre el líquido. Su magnitud se mide por la Eficiencia Mecánica (ηm).

Conclusión

Comprender la pérdida hidráulica, la pérdida volumétrica y la pérdida mecánica de las bombas centrífugas no es solo la base para el aprendizaje profesional de la maquinaria de fluidos, sino también un medio técnico importante para lograr los objetivos del "carbono dual" y promover la conservación de energía y la reducción del consumo en el campo industrial. A través de un diseño científico, una operación y mantenimiento refinados y un control inteligente, somos totalmente capaces de minimizar estas "pérdidas invisibles" y liberar el máximo potencial del sistema de bomba. En el futuro,teffikocontinuará profundizando su investigación en soluciones de fluidos de alta eficiencia, ayudará a la actualización ecológica de la industria y aprovechará toda la energía que fluye junto con usted.