Как насосы AODD справляются с высокой вязкостью

Пользователи пневматических насосов с двойной диафрагмой (AODD) часто задают вопрос: «Какова максимальная вязкость технологической жидкости, которую можно перекачивать насосом AODD?» По правде говоря, ответ мало зависит от выбранного насоса, а во многом зависит от системы трубопроводов, к которой подключен насос. Пользователи часто забывают об этом, поскольку большинство применений AODD связаны с перекачиванием жидкости с относительно низкой вязкостью. Хотя полное обсуждение более точных методов оценки насосных систем выходит за рамки этой статьи, пользователи насосов могут использовать следующие методы для оценки факторов, влияющих на скорость потока в системах AODD с жидкостями высокой вязкости.

Рассмотрим следующую простую систему перекачки жидкости, в которой пользователь хочет перекачивать 20 галлонов в минуту (галлонов в минуту) с помощью 1-дюймового AODD. Чтобы определить, возможно ли применение, необходимо ответить на три вопроса:

Приблизительный ответ на этот вопрос можно найти, сравнив номинальную мощность насоса всухую с потерями в линии всасывания. Другими словами, превышает ли способность насоса работать всухую потери в линии всасывания при желаемом расходе?

При рассмотрении применения AODD полезно учитывать TDH в фунтах на квадратный дюйм (psi), а не в футах водяного столба (фут-H20) по той простой причине, что источником энергии для AODD является сжатый воздух. Если давление воздуха на входе превышает TDH системы, то жидкость может перекачиваться в насосную систему. Для обеспечения долговечности насоса пользователям AODD следует стремиться разрабатывать системы, работающие в среднем диапазоне возможностей насоса. Разумной конструкционной целью для большинства систем перекачки является не более 60 фунтов на квадратный дюйм TDH.

Большинство производителей публикуют кривые коррекции вязкости. Кривые, по сути, суммируют потери на трение, возникающие при прохождении вязкой жидкости через насос.

Чтобы определить, может ли насос всасывать технологическую жидкость, необходимо рассчитать потери в линии всасывания для желаемого расхода.

Обсуждение математических потерь в линии всасывания слишком подробно для этой статьи. Однако диаметр трубы и скорость потока существенно влияют на потери в линии. Нередко диаметр всасывающей линии увеличивают, чтобы избежать потерь в линии всасывания. Рассмотрим следующие результаты расчета потерь в линии всасывания в примере системы на рисунке 1.

Типичный 1-дюймовый AODD может иметь возможность сухой подъемной силы 15 футов водяного столба или 6,5 фунтов на квадратный дюйм. На практике это означает, что насос не может работать в системах, где потери в линии всасывания превышают 6,5 фунтов на квадратный дюйм. Использование линии всасывания диаметром 1 дюйм, как показано на рисунке 1, приводит к потерям в линии всасывания, которые превышают возможности насоса. Чтобы обеспечить желаемую скорость потока 20 галлонов в минуту, диаметр всасывающей линии необходимо увеличить до 2 дюймов. Это увеличение снижает потери в линии всасывания с 34 фунтов на квадратный дюйм до 2 фунтов на квадратный дюйм, что вполне соответствует эксплуатационным возможностям насоса AODD.

Для расчета TDH всей системы необходимо определить как общий статический напор, так и потери на трение в линии нагнетания. См. пример системы в Таблице 1.

Потери на трение в линии из-за линии диаметром 1 дюйм превышают максимальное рабочее давление большинства насосов AODD (120 фунтов на квадратный дюйм). Возникает необходимость увеличения диаметра нагнетательной линии, чтобы снизить потери до уровня, находящегося в пределах диапазона работы насоса AODD.

Увеличение диаметра напорной линии с 1 дюйма до 1-1/2 дюйма снижает потери в напорной линии со 135 фунтов на квадратный дюйм до 24 фунтов на квадратный дюйм, что является комфортным уровнем для насосов AODD.

В примере системы статический напор представляет собой простой расчет (от 10 футов H20 до 15 футов H20) x 1,2 SG или 6 футов H20. Общий статический напор, выраженный в фунтах на квадратный дюйм, составляет примерно -2,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, TDH системы составляет 31 фунт на квадратный дюйм — сумма статического напора и потерь на трение в трубе.

Последним шагом в грубом приближении является рассмотрение потерь в трубопроводе при движении технологической жидкости через насос. Производители AODD обычно публикуют кривые насосов для воды. Кривые коррекции вязкости снижают производительность насоса по перекачке технологических жидкостей с более высокой вязкостью. Для примера системы в таблице производителя указано, что при 1500 сП насос будет работать на 88 процентах заявленной производительности. Поэтому при чтении опубликованных производителем кривых следует читать 20 галлонов в минуту при 23 галлонах в минуту (20 галлонов в минуту/0,88).