Hoe werkt een centrifugale mestpomp?

Zoals de meeste pompen, zet een centrifugaalpomp mechanische energie van een motor om in energie van een bewegend fluïdum; een deel van de energie gaat in kinetische energie van vloeiende beweging, en een deel in potentiële energie, vertegenwoordigd door een vloeistofdruk of door de vloeistof tegen de zwaartekracht in naar een hoger niveau te tillen.

Zie Centrifugaalcompressor voor meer informatie over dit onderwerp.
De overdracht van energie van de mechanische rotatie van de waaier naar de beweging en druk van de vloeistof wordt meestal beschreven in termen van middelpuntvliedende kracht, vooral in oudere bronnen geschreven voordat het moderne concept van middelpuntvliedende kracht als een fictieve kracht in een roterend referentieframe werd geschreven. goed gearticuleerd. Het concept van de middelpuntvliedende kracht is eigenlijk niet vereist om de werking van de centrifugaalpomp te beschrijven.

In de moderne centrifugaalpomp is de meeste energieomzetting te wijten aan de naar buiten gerichte kracht die gebogen waaierbladen op de vloeistof uitoefenen. Onveranderlijk duwt een deel van de energie de vloeistof ook in een cirkelvormige beweging, en deze cirkelvormige beweging kan ook wat energie overbrengen en de druk bij de uitlaat verhogen. De relatie tussen deze mechanismen werd beschreven, met de typische gemengde opvatting van de middelpuntvliedende kracht zoals die tijd genoemd wordt, in een artikel uit 1859 over centrifugaalpompen, om aldus te komen met een eenvoudigere methode dan die zojuist gegeven is bij een algemeen idee van het werkingsmechanisme. van de buitenste draaikolk om de efficiëntie van de centrifugaalpomp te verbeteren, moet alleen worden bedacht dat de massa water die in de draaikolkkamer rond de omtrek van het wiel draait, noodzakelijkerwijs een middelpuntvliedende kracht moet uitoefenen, en dat deze middelpuntvliedende kracht gemakkelijk worden verondersteld zichzelf toe te voegen aan de naar buiten gerichte kracht die binnen het wiel wordt opgewekt; of, met andere woorden, om het pompvermogen van het wiel te vergroten. De naar buiten gerichte kracht die in het wiel wordt opgewekt, moet worden opgevat als volledig geproduceerd door middel van de middelpuntvliedende kracht als de schoepen van het wiel recht en radiaal zijn; maar als ze gekromd zijn, zoals vaker het geval is, wordt de naar buiten gerichte kracht gedeeltelijk geproduceerd door middel van middelpuntvliedende kracht en gedeeltelijk uitgeoefend door de schoepen op het water als een radiale component van de schuine druk, die, als gevolg van hun schuin op de straal, ze zijn van toepassing op het water terwijl het langs hen naar buiten beweegt. Over dit onderwerp is het goed op te merken dat hoewel de hoeveelheid water die door een bepaalde pomp met gebogen schoepen wordt geleid, naar believen perfect variabel is, hoe kleiner de hoeveelheid wordt, des te meer zal de kracht die in het wiel wordt gegenereerd om het water naar buiten te drijven, benaderen. puur middelpuntvliedende kracht worden, en hoe dichter de pomp zal worden wat de naam er gewoonlijk aan gegeven lijkt te zijn - een puur centrifugaalpomp. Wanneer echter een centrifugaalpomp met schoepen die naar achteren zijn gekromd in de vormen die gewoonlijk worden gebruikt in goed geconstrueerde voorbeelden van de machine, wordt aangedreven met een snelheid die aanzienlijk hoger is dan de snelheid die alleen nodig is om de druk van het water te overwinnen, en om hijsen of voortstuwing te veroorzaken om te beginnen, zal de radiale component van de kracht die door de schoepen op het water wordt uitgeoefend aanzienlijk worden, en het water dat de omtrek van het wiel verlaat, zal een snelheid hebben die lager is dan die van de omtrek van het wiel in een mate die van wezenlijk belang is bij praktijk.

De uitspraak "de massa van water ... moet noodzakelijkerwijs een middelpuntvliedende kracht uitoefenen" kan worden geïnterpreteerd in termen van de reactieve middelpuntvliedende kracht - de kracht is geen naar buiten gerichte kracht op het water, maar eerder een naar buiten gerichte kracht die door het water wordt uitgeoefend op het pomphuis (het slakkenhuis) en op het water in de uitlaatpijp. De uitlaatdruk is een weerspiegeling van de druk die de centripetale kracht uitoefent die het pad van het water buigt om circulair in de pomp te bewegen (in de ruimte net buiten de waaier, de externe draaikolk zoals deze auteur het noemt). Aan de andere kant kan de bewering dat de "naar buiten gerichte kracht die in het wiel wordt gegenereerd, moet worden opgevat als volledig geproduceerd door middel van middelpuntvliedende kracht", het best worden begrepen in termen van middelpuntvliedende kracht als een fictieve kracht in het referentiekader van de roterende waaier; de feitelijke krachten op het water zijn naar binnen gericht, of centripetaal, aangezien dat de krachtrichting is die nodig is om het water in cirkels te laten bewegen. Deze kracht wordt geleverd door een door de rotatie opgewekte drukgradiënt, waarbij de druk aan de buitenkant, aan de wand van het slakkenhuis, als reactieve middelpuntvliedende kracht kan worden opgevat. Dit is typerend voor geschriften uit de 19e en begin 20e eeuw, om deze opvattingen van middelpuntvliedende kracht te vermengen in informele beschrijvingen van effecten zoals die in de centrifugaalpomp.


Posttijd: 23 jan.2021