Критерии подобия установок для перекачивания маловязких пищевых жидкостей вихревыми насосами

На предприятиях пищевой промышленности для перекачки рабочих сред применяют насосы различных типов. Вихревые насосы (ВН) могут работать с широким ассортиментом продуктов, которые не содержат твердые примеси и могут создавать большой напор при сравнительно невысокой подаче. Рекомендуется использовать ВН с большими значениями торцевого зазора между рабочим колесом и корпусом, имеющими линейную напорную характеристику. Уменьшение зазора может привести к засорению агрегата и усложнению его промывки в межоперационный период. Производители ВН в открытом доступе размещают характеристики насосов в размерной форме и, как правило, только зависимость напора от подачи. Расчеты, выполненные на основании результатов испытаний АО ГМС "Ливгидромаш", позволили определить критерии подобия для рассматриваемых насосных установок и исследовать их влияние на рабочие характеристики. Установлено, что для всех анализируемых ВН линейные нагрузочные характеристики (зависимость подача–напор) являются подобными; для характеристик подача–затраченная мощность установлен один критерий подобия (θ), для коэффициента полезного действия (КПД) – два критерия (θ, К). Критериями подобия при определении подачи и напора в рабочей точке являются две безразмерные величины (a, hC), с увеличением которых безразмерная подача падает, а напор возрастает. Для безразмерной мощности в рабочей точке установлены три критерия подобия (a, hC, θ), для КПД – четыре (a, hC, θ, К). Увеличение критериев a, hC, θ приводит к росту безразмерной затраченной мощности в рабочей точке и уменьшению КПД. Рост КПД происходит только при увеличении значения К.

1. Skoglund T., Dejmek P. A dynamic object-oriented model for efficient simulation of microbial reduction in dispersed turbulent flow // Journal of Food Engineering. 2008. V. 86. P. 358–369.

2. Наумов В. А. Влияние плотности жидкости, перекачиваемой пищевым центробежным насосом, на рабочую точку // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 524–530.

3. Оптимизация параметров технологического трубопровода по техникоэкономическим показателям / А. А. Хвостов, М. Г. Магомедов, А. А. Журавлев [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2020. Т. 82. № 1. С. 34–46.

4. Спасский К. Н., Шаумян В. В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров: монография. Москва: Машиностроение, 1972. 160 с.

5. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции: учебник. Москва: Стройиздат, 1986. 320 с.

6. Inoxmim FL-AL liquid ring pumps. URL: https://www.inoxmim.com/en/agitators-pumps/liquid-ring-pump (дата обращения: 01.12.2021).

7. Разработка и исследование малорасходной герметичной установки с вихревым насосом / П. С. Левочкин, Е. Н. Ромасенко, В. И. Видишев, С. Б. Голубков // Конверсия в машиностроении. 2006. № 1. С. 28–32.

8. Pedrollo SPA. Peripheral Pumps. URL: https://www.pedrollo.com/en/products/surface-3/peripheral-37 (дата обращения: 05.01.2021).

9. АО ГМС "Ливгидромаш". Насосы вихревые типов ВК, ВКС, ВКО. Руководство по эксплуатации. URL: https://www.hms-livgidromash.ru/documentation/rukovodstva/260/1188/(дата обращения: 01.12.2021).

10. Leo Group. Peripheral Pumps APm. URL: https://leopump.com/1-1-1-4-peripheral-pump.html (дата обращения: 05.01.2021).

11. SAWA Pumpentechnik AG. Peripheral pumps. URL: https://www.sawa.ch/en/products/peripheral-pump-p-mp (дата обращения: 05.01.2021).

12. Расчет течения жидкости в каналах вихревого насоса / И. Л. Жданов, А. И. Хаустов, Э. Д. Сергиевский, Е. В. Овчинников // Вестник МАИ. 2003. Т. 10, № 2. С. 47–51.

13. Statistical model for characterizing and optimizing peripheral pumps / C. Camargo, C. García, J. Duarte, A. Rincón // Ingeniería y Desarrollo. 2018. V. 36, N 1. P. 18–39.

14. Meakhail T., Park S. An improved theory for regenerative pump performance // Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers. Part A-journal of Power and Energy. 2005. V. 219. P. 213–222.