Pompa rotodynamiczna, nazywana też pompą wirową, to urządzenie, które transportuje ciecz dzięki energii przekazywanej przez obracający się wirnik. Wirnik zwiększa prędkość medium, a korpus pompy przekształca energię kinetyczną w ciśnienie.
Czym jest pompa rotodynamiczna?
Pompa rotodynamiczna to rodzaj pompy, w której przepływ cieczy powstaje wskutek ruchu obrotowego elementu roboczego. Nazwy pompa rotodynamiczna i pompa wirowa oznaczają tę samą grupę urządzeń. Najczęściej kojarzy się ją z pompą odśrodkową, ale do tej rodziny należą także pompy osiowe i diagonalne.
Najważniejszym elementem pompy jest wirnik. Napęd przekazywany z silnika wprawia go w ruch, a łopatki wirnika nadają cieczy prędkość. W ten sposób energia mechaniczna zostaje najpierw zamieniona na energię kinetyczną medium, a następnie na energię ciśnienia.
Jak działa pompa rotodynamiczna?
Mechanizm najlepiej wyjaśnić na przykładzie pompy odśrodkowej. Ciecz wpływa do środka wirnika, a jego obrót przesuwa ją ku obwodowi. Korpus, często mający kształt rozszerzającej się spirali, spowalnia przepływ i zamienia część energii kinetycznej na wzrost ciśnienia.
Proces tłoczenia przebiega w kilku następujących po sobie etapach:
- Zasysanie – ciecz wpływa przez króciec ssawny do centralnej części wirnika.
- Praca wirnika – obracające się łopatki zwiększają prędkość cieczy i kierują ją na zewnątrz.
- Przepływ przez korpus – rozszerzający się korpus spiralny zmniejsza prędkość medium, przez co rośnie jego ciśnienie.
- Tłoczenie – ciecz opuszcza pompę przez króciec tłoczny i płynie dalej instalacją.
Wydajność i wysokość podnoszenia zależą między innymi od prędkości obrotowej, konstrukcji wirnika oraz oporów instalacji. Pompa wirowa zapewnia ciągły przepływ, ale jej parametry zmieniają się wraz z ciśnieniem po stronie tłocznej. Z tego powodu dobiera się ją do konkretnej charakterystyki rurociągu i wymaganej wydajności.
Pompa rotodynamiczna a pompa wyporowa
Podstawowa różnica dotyczy sposobu przemieszczania cieczy. Pompa wyporowa zamyka określoną porcję medium w komorze i wypycha ją przez zmianę objętości tej komory. Pompa rotodynamiczna nie przenosi cieczy porcjami. Nadaje jej prędkość, a następnie wykorzystuje zmianę warunków przepływu do wytworzenia ciśnienia.
| Cecha | Pompa rotodynamiczna | Pompa wyporowa |
|---|---|---|
| Zasada działania | Wirnik przekazuje cieczy energię kinetyczną | Organ roboczy przemieszcza określone porcje cieczy |
| Lepkość medium | Najlepiej pracuje z cieczami o niskiej lepkości, na przykład z wodą | Może dobrze tłoczyć ciecze o wysokiej lepkości |
| Wydajność | Przepływ jest ciągły i zależy od ciśnienia instalacji | Przepływ jest związany z objętością komory i prędkością pracy |
| Budowa | Zwykle składa się z wirnika, korpusu, wału i napędu | Wykorzystuje tłoki, membrany, koła zębate, śruby lub inne elementy wyporowe |
Wybór między tymi rozwiązaniami zależy przede wszystkim od lepkości cieczy i wymaganej wydajności. Pompa wyporowa nie jest automatycznie lepsza przy każdym wysokim ciśnieniu, podobnie jak pompa rotodynamiczna nie nadaje się do każdej cieczy. Przy gęstych mediach rosną straty przepływu w pompie wirowej, dlatego często korzystniejsze staje się rozwiązanie wyporowe.
Jakie są rodzaje pomp rotodynamicznych?
Rodzaje pomp wirowych rozróżnia się głównie według kierunku, w którym ciecz opuszcza wirnik:
- Pompy odśrodkowe – kierują ciecz promieniowo, od osi wirnika ku jego obwodowi. Są często stosowane do tłoczenia wody i innych cieczy o niskiej lepkości.
- Pompy osiowe – przesuwają ciecz zasadniczo równolegle do osi wału, podobnie jak śruba lub śmigło. Sprawdzają się przy dużych przepływach i relatywnie małej wysokości podnoszenia.
- Pompy diagonalne – łączą cechy przepływu promieniowego i osiowego, ponieważ ciecz opuszcza wirnik pod kątem względem osi.
Kiedy wybrać pompę rotodynamiczną?
Pompa rotodynamiczna jest dobrym wyborem, gdy trzeba stale przetłaczać dużą ilość cieczy o niskiej lepkości, zwłaszcza wody, przy umiarkowanej wysokości podnoszenia. Jej prosta konstrukcja, ciągły przepływ i niewielka liczba elementów ruchomych ułatwiają eksploatację oraz konserwację.
Najkrócej mówiąc, pompa wirowa wykorzystuje wirnik do nadania cieczy energii kinetycznej, a korpus zamienia tę energię na ciśnienie. Pompa wyporowa działa inaczej, dlatego przy wyborze urządzenia trzeba uwzględnić przede wszystkim rodzaj medium, wymaganą wydajność i warunki pracy instalacji.
