Ako funguje odstredivé kalové čerpadlo?

Rovnako ako väčšina čerpadiel, aj odstredivé čerpadlo prevádza mechanickú energiu z motora na energiu pohybujúcej sa kvapaliny; časť energie ide do kinetickej energie pohybu tekutiny a časť do potenciálnej energie predstavovanej tlakom tekutiny alebo zdvihnutím kvapaliny proti gravitácii na vyššiu úroveň.

Ďalšie informácie: odstredivý kompresor.
Prenos energie z mechanickej rotácie obežného kolesa na pohyb a tlak kvapaliny sa zvyčajne opisuje z hľadiska odstredivej sily, najmä v starších zdrojoch napísaných pred modernou koncepciou odstredivej sily ako fiktívnej sily v rotujúcom referenčnom ráme bola dobre artikulované. Koncept odstredivej sily sa v skutočnosti nevyžaduje na opísanie činnosti odstredivého čerpadla.

V modernom odstredivom čerpadle je väčšina premeny energie spôsobená vonkajšou silou, ktorú na kvapalinu prenášajú zakrivené lopatky obežného kolesa. Stále, časť energie tiež tlačí tekutinu do kruhového pohybu a tento kruhový pohyb môže tiež prenášať určitú energiu a zvyšovať tlak na výstupe. Vzťah medzi týmito mechanizmami, s typickou zmiešanou koncepciou odstredivej sily, ktorá bola známa v tom čase, bol popísaný v článku o odstredivých čerpadlách z roku 1859, čím sa má dospieť k jednoduchšej metóde, ako je uvedená pri všeobecnej predstave spôsobu pôsobenia. vonkajšej vírivky pri zlepšovaní účinnosti odstredivého čerpadla, je len potrebné vziať do úvahy, že množstvo vody otáčajúcej sa vo vírivej komore po obvode kolesa musí nevyhnutne vyvíjať odstredivú silu a táto odstredivá sila môže ľahko by sa malo pridať k vonkajšej sile generovanej vo vnútri kolesa; alebo inými slovami ísť o zvýšenie čerpacej sily kolesa. Vonkajšiu silu generovanú vo vnútri kolesa treba chápať tak, že je vyrobená výhradne prostriedkom odstredivej sily, ak sú lopatky kolesa priame a radiálne; ale ak sú zakrivené, ako je to bežnejšie, vonkajšia sila je čiastočne vytváraná prostredníctvom média odstredivej sily a čiastočne je lopatkami aplikovaná na vodu ako radiálna zložka šikmého tlaku, ktorý v dôsledku ich šikmosť k polomeru, vzťahujú sa na vodu pri pohybe smerom von pozdĺž nich. Na túto tému je dobré poznamenať, že zatiaľ čo množstvo vody, ktoré musí prechádzať cez dané čerpadlo so zakrivenými lopatkami, je pri pôžitku dokonale premenlivé, tým menšie je množstvo, tým viac sa bude zväčšovať sila vyvíjaná vo vnútri kolesa na poháňanie vody smerom von. stane sa čisto odstredivou silou a tým viac sa čerpadlo stane tým, čo by naznačoval názov, ktorý sa mu bežne dáva - čisto odstredivé čerpadlo. Keď je však odstredivé čerpadlo s lopatkami zakrivenými dozadu v takých formách, ktoré sa bežne používajú v dobre zostavených príkladoch stroja, poháňané rýchlosťou podstatne vyššou, ako je nevyhnutné, stačí prekonať tlak vody a spôsobiť zdvíhanie alebo pohon. radiálna zložka sily pôsobiacej na vodu lopatkami začne byť značná a voda opúšťajúca obvod kolesa bude mať rýchlosť menšiu ako obvod kolesa v miere, ktorá má skutočný význam pre prax.

Výrok „množstvo vody… musí nevyhnutne pôsobiť odstredivou silou“ je interpretovateľné z hľadiska reaktívnej odstredivej sily - táto sila nie je vonkajšou silou pôsobiacou na vodu, ale skôr vonkajšou silou pôsobiacou vodou na teleso čerpadla. (špirála) a na vode vo výstupnom potrubí. Výstupný tlak je odrazom tlaku, ktorý uplatňuje dostredivú silu, ktorá zakrivuje cestu vody, aby sa pohybovala kruhovo vo vnútri čerpadla (v priestore tesne za obežným kolesom, vonkajšou vírivkou, ako ju nazýva tento autor). Na druhej strane, tvrdenie, že „vonkajšiu silu generovanú vo vnútri kolesa treba chápať tak, že je vyrobená výhradne médiom odstredivej sily“, je najlepšie chápať v zmysle odstredivej sily ako fiktívnej sily v referenčnom rámci rotujúce obežné koleso; skutočné sily na vode sú dovnútra alebo dostredivé, pretože to je smer sily, ktorá vyžaduje, aby sa voda pohybovala v kruhoch. Táto sila je dodávaná tlakovým gradientom, ktorý sa nastavuje rotáciou, pričom tlak zvonku, na stenu volúty možno považovať za reaktívnu odstredivú silu. Toto je typické pre písanie 19. a na začiatku 20. storočia, keď sa tieto koncepcie odstredivej sily zmiešajú v neformálnych popisoch účinkov, ako napríklad v odstredivom čerpadle.


Čas zverejnenia: 23. januára 2021