यदि आप केन्द्रापसारक पंप इम्पेलर्स के डिज़ाइन को अनुकूलित करना चाहते हैं। इसलिए, अनुकूलन के उद्देश्य को स्पष्ट करना आवश्यक है: साँस लेना प्रदर्शन में सुधार करना? पंप की दक्षता में सुधार करें? Q-H वक्र के उत्थान आयाम को समायोजित करें... और फिर इसे विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित करें। मुख्य हाइड्रोलिक घटक जो केन्द्रापसारक पंपों के प्रदर्शन को प्रभावित करता है, वह प्ररित करनेवाला है, इसके अलावा प्रवाह घटक जैसे कि वॉल्यूट्स/गाइड वेन जो इसके साथ मेल खाते हैं।
द्रव यांत्रिकी एक अर्ध सैद्धांतिक और अर्ध अनुभवजन्य अनुशासन है, और अभी भी ऐसे कई क्षेत्र हैं जिन्हें सटीक रूप से डिजाइन, अनुकरण और भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है, जैसे तरल पदार्थों की वास्तविक प्रवाह स्थिति को सटीक रूप से अनुकरण करने में असमर्थता और विभिन्न संरचनाओं, तापमान और पंपिंग मीडिया के तहत पंप प्रदर्शन पर उनका प्रभाव। इसलिए, यह लेख केवल संक्षेप में बता सकता है कि अनुभव के साथ संयुक्त गुणात्मक दृष्टिकोण से एक केन्द्रापसारक पंप के सक्शन और हाइड्रोलिक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए इसके प्ररित करनेवाला को कैसे अनुकूलित किया जाए। केवल सन्दर्भ के लिए.
1. साँस लेने के प्रदर्शन में सुधार करें
प्ररित करनेवाला ब्लेड के लिए झुकने के दो प्रकार हैं: आगे की ओर झुकना और पीछे की ओर झुकना। शक्ति को अधिकतम करने, द्रव को उच्च घूर्णी बल प्रदान करने और प्रवाह पृथक्करण को रोकने में इसकी प्रभावशीलता के कारण, केन्द्रापसारक पंप आमतौर पर रियर घुमावदार ब्लेड इम्पेलर्स का उपयोग करते हैं।
पंप बॉडी के लिए, पंप का गुहिकायन व्यवहार और सक्शन प्रदर्शन काफी हद तक प्ररित करनेवाला इनलेट के ज्यामितीय आकार और क्षेत्र से प्रभावित होता है। प्ररित करनेवाला के इनलेट पर कई ज्यामितीय कारक गुहिकायन को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे कि इनलेट और हब व्यास, ब्लेड इनलेट कोण और अपस्ट्रीम प्रवाह घटना कोण, ब्लेड संख्या और मोटाई, ब्लेड गला क्षेत्र, सतह खुरदरापन, ब्लेड अग्रणी किनारे प्रोफ़ाइल, आदि। इसके अलावा, यह प्ररित करनेवाला ब्लेड के बाहरी व्यास और गाइड वेन्स (गाइड वेन पंपों के लिए) या वॉल्यूट्स (वॉल्यूट पंपों के लिए) के बीच अंतर आकार से भी संबंधित है।
1) प्ररित करनेवाला का इनलेट व्यास/इनलेट क्षेत्र
केन्द्रापसारक पंपों के सक्शन प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, डिजाइनर आमतौर पर प्ररित करनेवाला के इनलेट व्यास को बढ़ाकर इसे प्राप्त करते हैं। आज, इस डिज़ाइन पद्धति का उपयोग केन्द्रापसारक पंपों के इंजीनियरिंग डिज़ाइन में अभी भी किया जा रहा है।
जब शाफ्ट का व्यास समान होता है और प्ररित करनेवाला मुंह रिंग पर व्यास निकासी समान होती है, तो सक्शन प्रदर्शन बेहतर होता है (प्ररित करनेवाला इनलेट क्षेत्र जितना बड़ा होगा, सक्शन विशिष्ट गति मान उतना अधिक होगा), प्ररित करनेवाला मुंह रिंग पर निकासी क्षेत्र जितना बड़ा होगा, जिसका अर्थ है कि रिसाव की मात्रा अधिक है और पंप दक्षता कम है।
हालाँकि, प्ररित करनेवाला के इनलेट व्यास को बढ़ाकर सक्शन प्रदर्शन में सुधार करने की विधि के लिए, विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए:
सक्शन विशिष्ट गति मान को प्रासंगिक मानकों और विशिष्टताओं में निर्दिष्ट मूल्यों से काफी अधिक करने की अनुमति नहीं है, अन्यथा इसके परिणामस्वरूप पंप की एक संकीर्ण स्थिर संचालन सीमा होगी।
2) ब्लेड के अग्रणी किनारे का आकार
अग्रणी धार ब्लेड की मोटाई की यांत्रिक और विनिर्माण बाधाओं को पूरा करते हुए, एक परवलयिक प्रोफ़ाइल को अपनाने से प्ररित करनेवाला के सक्शन प्रदर्शन में सुधार हो सकता है। अण्डाकार समोच्च का सक्शन प्रदर्शन दूसरा है, और यह आकार अग्रणी किनारे के लिए डिफ़ॉल्ट समोच्च चयन है, क्योंकि यह ब्लेड के अग्रणी किनारे की मोटाई की यांत्रिक और विनिर्माण सीमाओं को आसानी से पूरा कर सकता है।
3) प्ररित करनेवाला कवर प्लेट के इनलेट भाग की वक्रता त्रिज्या
मोड़ बिंदु पर प्ररित करनेवाला के इनलेट पर तरल प्रवाह पर कार्य करने वाले केन्द्रापसारक बल के कारण, दबाव कम होता है और सामने की कवर प्लेट के पास प्रवाह वेग अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्ररित करनेवाला के इनलेट पर असमान वेग वितरण होता है। कवर प्लेट के इनलेट भाग की वक्रता त्रिज्या को उचित रूप से बढ़ाना फ्रंट कवर प्लेट (ब्लेड इनलेट से थोड़ा आगे) पर पूर्ण वेग को कम करने और वेग वितरण की एकरूपता में सुधार करने, पंप इनलेट भाग पर दबाव ड्रॉप को कम करने के लिए फायदेमंद है, जिससे एनपीएसएचआर कम हो जाता है और पंप के एंटी कैविटेशन प्रदर्शन में सुधार होता है।
4) ब्लेड इनलेट किनारे की स्थिति और इनलेट भाग का आकार
ब्लेड का इनलेट किनारा एक स्वेप्ट बैक ब्लेड इनलेट किनारे (इनलेट किनारा एक ही धुरी पर नहीं है, और बाहरी किनारा एक निश्चित कोण से पीछे की ओर ऑफसेट होता है) का उपयोग करके सक्शन पोर्ट की ओर पार्श्व रूप से फैलता है, जो हब की तरफ तरल प्रवाह को ब्लेड की कार्रवाई को पहले से प्राप्त करने और दबाव बढ़ाने की अनुमति देता है।
ब्लेड का इनलेट किनारा आगे बढ़ता है और झुकता है, जिससे प्रत्येक बिंदु पर अलग-अलग परिधीय वेग उत्पन्न होते हैं। आम तौर पर, अक्षीय वेग इनलेट किनारे पर लगभग समान रूप से वितरित होता है, जिसके परिणामस्वरूप इनलेट किनारे पर प्रत्येक बिंदु पर अलग-अलग सापेक्ष प्रवाह कोण होते हैं। इस प्रवाह की स्थिति को पूरा करने और प्रभाव हानि को कम करने के लिए, ब्लेड इनलेट को स्थानिक रूप से मुड़े हुए आकार में बनाया जाना चाहिए, यही कारण है कि कई कम गति वाले प्ररित करनेवाला ब्लेड इनलेट भागों को भी मुड़े हुए ब्लेड में बनाया जाता है।
5) ब्लेड इनलेट कोण
डिज़ाइन की स्थिति ब्लेड के इनलेट कोण को बढ़ाने, ब्लेड के इनलेट पर झुकने को कम करने, ब्लेड के विस्थापन को कम करने, ब्लेड के इनलेट प्रवाह क्षेत्र को बढ़ाने और इस प्रकार सक्शन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए हमले के थोड़ा बड़े सकारात्मक कोण को अपनाती है। साथ ही, यह ट्रैफ़िक घाटे को कम करने के लिए उच्च ट्रैफ़िक के तहत परिचालन वातावरण में भी सुधार करेगा। हालाँकि, हमले का कोण बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए, अन्यथा यह दक्षता को प्रभावित करेगा।
6) ब्लेड इनलेट की मोटाई और चिकनाई
ब्लेड इनलेट की मोटाई उचित रूप से कम करें और इसे सुव्यवस्थित आकार के करीब बनाने के लिए इसे गोल करें। ब्लेड की मोटाई कम करने से न केवल प्ररित करनेवाला सक्शन चैनल के क्षेत्र का विस्तार होता है, प्रवाह वेग कम हो जाता है, और दबाव बढ़ जाता है (ब्लेड इनलेट का आकार दबाव ड्रॉप के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है), बल्कि प्ररित करनेवाला और ब्लेड इनलेट की सतह की चिकनाई में भी सुधार होता है, जिससे प्रतिरोध हानि कम हो जाती है। पंप के सक्शन प्रदर्शन में सुधार के लिए ये सभी उपाय फायदेमंद हैं।
7) संतुलन छिद्र
प्ररित करनेवाला पर संतुलन छेद रिसाव के कारण प्ररित करनेवाला में प्रवेश करने वाले मुख्य प्रवाह पर एक निश्चित विनाशकारी प्रभाव डालता है (रिसाव प्रवाह दर को कम करने के लिए संतुलन छेद का क्षेत्र सीलिंग अंतराल क्षेत्र के 5 गुना से कम नहीं होना चाहिए और इस प्रकार मुख्य प्रवाह पर प्रभाव को कम करना चाहिए)। अनुसंधान से पता चला है कि जब प्ररित करनेवाला पर एक संतुलन छेद खोला जाता है, तो प्ररित करनेवाला के पीछे भंवर की तीव्रता कम हो जाएगी, और कुछ भंवर गायब भी हो सकते हैं, जिससे पंप के चूषण प्रदर्शन में सुधार होगा।
8) प्ररित करनेवाला आउटलेट व्यास
प्ररित करनेवाला व्यास में एक छोटी सी कमी से एनपीएसएचआर में केवल थोड़ी वृद्धि होगी। लेकिन जब व्यास 5% से 10% कम हो जाता है, तो एनपीएसएचआर में उल्लेखनीय वृद्धि होगी, क्योंकि ब्लेड की लंबाई में कमी से विशिष्ट ब्लेड भार बढ़ जाएगा, जिससे प्ररित करनेवाला के इनलेट पर वेग वितरण प्रभावित होगा।
टिप्पणियाँ:
1) सक्शन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए प्ररित करनेवाला के इनलेट क्षेत्र को बढ़ाने की विधि का उपयोग करने से बचने की कोशिश करें, और सक्शन विशिष्ट गति को गंभीर रूप से पार करने से बचें, अन्यथा इनलेट रिफ्लक्स का कारण बनना और पंप के अस्थिर ऑपरेटिंग क्षेत्र का विस्तार करना आसान है।
2) ब्लेड चैनल सिंड्रोम कैविटेशन की घटना से बचना चाहिए। इस प्रकार की गुहिकायन क्षति गाइड वेन्स (गाइड वेन पंपों के लिए) या वॉल्यूट्स (वॉल्यूट पंपों के लिए) और प्ररित करनेवाला ब्लेड के बाहरी व्यास के बीच छोटे अंतर के कारण होती है। जब तरल छोटे चैनल से बहता है, तो तरल वेग में वृद्धि से तरल दबाव में कमी, स्थानीय वाष्पीकरण और बुलबुले की उत्पत्ति होती है, जो फिर उच्च दबाव पर टूट जाती है, जिससे गुहिकायन होता है।
2. हाइड्रोलिक प्रदर्शन में सुधार करें
ऐसे कई कारक हैं जो पंपों के हाइड्रोलिक प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं, और मुख्य कारक जो इम्पेलर्स की हाइड्रोलिक दक्षता को प्रभावित करते हैं वे विभिन्न नुकसान हैं। विशेष रूप से, ये हैं:
1) पत्तों की संख्या
केन्द्रापसारक पंपों के लिए, ब्लेड की संख्या बढ़ाने से आम तौर पर तरल के प्रवाह में सुधार हो सकता है और पंप हेड को उचित रूप से बढ़ाया जा सकता है। हालाँकि, ब्लेडों की संख्या बढ़ने से चैनल का प्रवाह क्षेत्र कम हो जाएगा, जिससे प्रवाह वेग में वृद्धि होगी और ब्लेडों का घर्षण कम हो जाएगा।
इसलिए, ब्लेड की संख्या में अत्यधिक वृद्धि न केवल दक्षता कम करती है और प्ररित करनेवाला के गुहिकायन प्रदर्शन को खराब करती है, बल्कि पंप प्रदर्शन वक्र में कूबड़ भी पैदा कर सकती है। इसके अलावा, ब्लेड की संख्या में वृद्धि से सिर की विशेषता वक्र (रेटेड बिंदु से) के ऊपर की ओर प्रवृत्ति को महत्वपूर्ण मृत बिंदु तक समतल कर दिया जाएगा; इसके विपरीत, जैसे-जैसे ब्लेडों की संख्या घटती जाती है, सिर की विशेषता वक्र तीव्र होती जाती है। आमतौर पर, बड़ी संख्या में ब्लेड वाले केन्द्रापसारक पंप इम्पेलर्स के लिए 5-7 ब्लेड का चयन किया जाता है।
2) लंबी और छोटी पत्तियाँ
अनुसंधान से पता चला है कि पंप प्ररित करनेवाला में छोटे और लंबे ब्लेड का कोई भी संयोजन पंप दक्षता में सुधार के लिए फायदेमंद होगा, क्योंकि यह प्ररित करनेवाला इनलेट के पास असमान वेग वितरण के कारण होने वाले वेक फ्लो के किसी भी विकास को प्रभावी ढंग से रोक सकता है।
3) मुड़े हुए ब्लेड
प्रयोगों से पता चला है कि मुड़े हुए ब्लेड वाले पंपों की डिज़ाइन ऑपरेटिंग बिंदु के पास और उच्च प्रवाह वाले क्षेत्रों में घुमावदार ब्लेड वाले पंपों की तुलना में अधिक दक्षता होती है। साथ ही, मुड़े हुए ब्लेड वाले पंपों में घुमावदार ब्लेड वाले पंपों की तुलना में महत्वपूर्ण बिंदु पर एक उच्च सिर होता है (जो महत्वपूर्ण बिंदु पर सिर की विशेषता वक्र के ऊपर की ओर प्रवृत्ति को बदल सकता है, विशेष रूप से कम विशिष्ट गति केन्द्रापसारक पंपों के लिए, जो प्रभावी ढंग से कूबड़ को सुधार/समाप्त कर सकता है)।
4) प्ररित करनेवाला आउटलेट व्यास
एपीआई 610 मानक पंपों को अधिकतम प्ररित करनेवाला व्यास तक पहुंचने की अनुमति नहीं देता है और पंप के आवश्यक प्रदर्शन को पूरा करने के लिए प्ररित करनेवाला को काटने की आवश्यकता होती है। यदि पंप का चयन बहुत बड़ा है, तो उत्पन्न दबाव और प्रवाह को कम करने के लिए प्ररित करनेवाला को काटना एक अपेक्षाकृत किफायती और प्रभावी तरीका है। यद्यपि आवश्यक परिचालन स्थितियों को पूरा करने के लिए थ्रॉटल वाल्व का उपयोग करने की तुलना में प्ररित करनेवाला को काटना अधिक कुशल है, इसकी दक्षता आमतौर पर पूर्ण आकार के प्ररित करनेवाला की तुलना में कम होती है क्योंकि प्ररित करनेवाला ब्लेड छोटे हो जाते हैं और प्ररित करनेवाला ब्लेड और पंप आवास के बीच का अंतर बढ़ जाता है।
रेडियल फ्लो इम्पेलर्स के लिए, उनका व्यास अधिकतम डिज़ाइन व्यास के 70% से अधिक नहीं होना चाहिए। पंप प्ररित करनेवाला व्यास में कमी से आउटलेट चैनल की चौड़ाई, ब्लेड आउटलेट कोण और ब्लेड की लंबाई भी बदल जाएगी। जितना अधिक प्ररित करनेवाला का व्यास अधिकतम व्यास से घटता है, प्ररित करनेवाला के काटने के साथ पंप दक्षता उतनी ही कम हो जाएगी, और उच्चतम दक्षता बिंदु कम प्रवाह दर की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
3. पंप प्रदर्शन पर अन्य मापदंडों का प्रभाव
1) प्ररित करनेवाला की ब्लेड की चौड़ाई
जैसे-जैसे ब्लेड की चौड़ाई बढ़ती है, तरल दबाव कम हो जाता है, इसलिए प्ररित करनेवाला ब्लेड की चौड़ाई बढ़ने के साथ सिर कम हो जाएगा; इष्टतम दक्षता बिंदु की दक्षता पर ब्लेड की चौड़ाई का प्रभाव आमतौर पर महत्वपूर्ण नहीं होता है (जैसे-जैसे ब्लेड की चौड़ाई बढ़ती है, इष्टतम दक्षता बिंदु की दक्षता थोड़ी बढ़ सकती है), लेकिन ब्लेड की चौड़ाई कम होने पर उच्च दक्षता क्षेत्र कम प्रवाह दर की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। बड़े वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दरों पर दक्षता का प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण होता है, दूसरे शब्दों में, जैसे-जैसे ब्लेड की चौड़ाई बढ़ती है, दक्षता वक्र तेजी से इष्टतम दक्षता बिंदु के दाईं ओर घटता जाता है।
2) इम्पेलर आउटलेट ब्लेड कोण
आउटलेट ब्लेड का कोण जितना बड़ा होगा, दी गई गति पर हेड उतना ही ऊंचा होगा, लेकिन कम दक्षता और पहनने के प्रदर्शन की कीमत पर। निचला आउटलेट ब्लेड कोण दक्षता और ब्लेड की लंबाई बढ़ाता है, लेकिन सिर को कम करने की कीमत पर। इसलिए, इन कारकों का संतुलन प्राप्त करने के लिए निर्यात ब्लेड कोण को आमतौर पर अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है। आउटलेट ब्लेड कोण में वृद्धि के साथ हेड बढ़ता है, जिसे आउटलेट ब्लेड कोण में वृद्धि के सापेक्ष आउटलेट क्रॉस अनुभागीय आकार में वृद्धि से समझाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड के बीच प्रवाह चैनल में तरल दबाव में कमी आती है।
अध्ययन से पता चलता है कि आउटलेट ब्लेड कोण की वृद्धि के साथ अधिकतम दक्षता मूल्य घट जाता है। जब आउटलेट ब्लेड का कोण छोटा होता है, तो उच्चतम दक्षता बिंदु के दाईं ओर पंप की दक्षता तेजी से कम हो जाएगी।
3) इम्पेलर आउटलेट स्प्लिटर ब्लेड
प्ररित करनेवाला के आउटलेट पक्ष पर स्प्लिटर ब्लेड जोड़ने से पंप के हेड और हाइड्रोलिक दक्षता में वृद्धि होगी, और स्प्लिटर ब्लेड की लंबाई बढ़ने पर हेड और दक्षता में वृद्धि अधिक होगी। स्प्लिटर ब्लेड की लंबाई आमतौर पर मूल ब्लेड की लंबाई से 0.5 गुना से अधिक नहीं होती है, जो प्ररित करनेवाला के आकार, ब्लेड के आकार और ब्लेड की संख्या पर निर्भर करती है।
4) प्ररित करनेवाला ब्लेड आउटलेट किनारे की ट्रिमिंग
प्ररित करनेवाला आउटलेट ब्लेड के पिछले हिस्से को पीसने से प्ररित करनेवाला आउटलेट के प्रवाह चैनल क्षेत्र का विस्तार होता है, जिससे प्ररित करनेवाला की प्रवाह दर बढ़ जाती है। जैसे-जैसे आउटलेट चैनल क्षेत्र का विस्तार होगा, हेड भी बढ़ेगा, और पंप का इष्टतम दक्षता बिंदु उच्च प्रवाह पक्ष की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।