როგორც მომხმარებლები, ასევე მწარმოებლები ელიან ღერძული გაყოფილი ტუმბო ყოველთვის იმუშაოს საუკეთესო ეფექტურობის წერტილში (BEP). სამწუხაროდ, მრავალი მიზეზის გამო, ტუმბოების უმეტესობა გადახრილია BEP-დან (ან მუშაობს ნაწილობრივი დატვირთვით), მაგრამ გადახრა განსხვავდება. ამ მიზეზით, აუცილებელია ნაკადის ფენომენების გაგება ნაწილობრივი დატვირთვის ქვეშ.

ნაწილობრივი დატვირთვის ოპერაცია

ნაწილობრივი დატვირთვის მოქმედება ეხება ტუმბოს სამუშაო მდგომარეობას, რომელიც არ აღწევს სრულ დატვირთვას (ჩვეულებრივ, დიზაინის წერტილი ან საუკეთესო ეფექტურობის წერტილი).

ტუმბოს აშკარა მოვლენები ნაწილობრივი დატვირთვის ქვეშ

როდესაც ღერძული გაყოფილი ტუმბო ფუნქციონირებს ნაწილობრივი დატვირთვით, ეს ჩვეულებრივ ხდება: შიდა ხელახალი გადინება, წნევის რყევები (ე.წ. ამაღელვებელი ძალა), გაზრდილი რადიალური ძალა, გაზრდილი ვიბრაცია და გაზრდილი ხმაური. მძიმე შემთხვევებში შეიძლება ასევე მოხდეს შესრულების დეგრადაცია და კავიტაცია.

ამაღელვებელი ძალა და წყარო

ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში, ნაკადის განცალკევება და რეცირკულაცია ხდება იმპულსში და დიფუზერში ან ვოლუტში. შედეგად, წნევის რყევები წარმოიქმნება იმპულს გარშემო, რაც წარმოქმნის ეგრეთ წოდებულ ამაღელვებელ ძალას, რომელიც მოქმედებს ტუმბოს როტორზე. მაღალსიჩქარიან ტუმბოებში ეს არასტაბილური ჰიდრავლიკური ძალები, როგორც წესი, ბევრად აღემატება მექანიკურ დისბალანსის ძალებს და ამიტომ, როგორც წესი, ვიბრაციის აგზნების მთავარი წყაროა.

დიფუზორიდან ან ვოლუტიდან ნაკადის რეცირკულაცია უკან იმპულსამდე და იმპულსიდან უკან შეწოვის პორტამდე იწვევს ძლიერ ურთიერთქმედებას ამ კომპონენტებს შორის. ეს დიდ გავლენას ახდენს სათავე ნაკადის მრუდის სტაბილურობაზე და აგზნების ძალებზე.

დიფუზორიდან ან ვოლუტიდან რეცირკულირებული სითხე ასევე ურთიერთქმედებს სითხესთან იმპულერის გვერდით კედელსა და გარსაცმს შორის. აქედან გამომდინარე, მას აქვს გავლენა ღერძულ ბიძგზე და სითხეზე, რომელიც მიედინება უფსკრულით, რაც თავის მხრივ დიდ გავლენას ახდენს ტუმბოს როტორის დინამიურ მუშაობაზე. ამიტომ, იმისათვის, რომ გავიგოთ ტუმბოს როტორის ვიბრაცია, უნდა გავიგოთ ნაკადის ფენომენი ნაწილობრივი დატვირთვის ქვეშ.

სითხის ნაკადის მოვლენები ნაწილობრივი დატვირთვით

ოპერაციული მდგომარეობის წერტილსა და საპროექტო წერტილს შორის სხვაობა (ჩვეულებრივ, საუკეთესო ეფექტურობის წერტილი) თანდათან იზრდება (გადაადგილება მცირე ნაკადის მიმართულებით), არასტაბილური სითხის მოძრაობა წარმოიქმნება იმპულსზე ან დიფუზორის პირებზე, არახელსაყრელი მიახლოების ნაკადის გამო. რაც გამოიწვევს ნაკადის გამოყოფას (de-flow) და მექანიკურ ვიბრაციას, რასაც თან ახლავს გაზრდილი ხმაური და კავიტაცია. ნაწილობრივი დატვირთვით მუშაობისას (ანუ დაბალი ნაკადის სიჩქარე), დანის პროფილები აჩვენებს ძალიან არასტაბილურ ნაკადის მოვლენებს - სითხე ვერ მიჰყვება პირების შეწოვის მხარის კონტურს, რაც იწვევს ფარდობითი ნაკადის გამოყოფას. სითხის სასაზღვრო ფენის გამოყოფა არის არასტაბილური ნაკადის პროცესი და დიდად აფერხებს სითხის გადახრას და ბრუნვას დანის პროფილებზე, რაც აუცილებელია თავისთვის. ეს იწვევს დამუშავებული სითხის წნევის პულსაციას ტუმბოს ნაკადის გზაზე ან ტუმბოსთან დაკავშირებულ კომპონენტებზე, ვიბრაციასა და ხმაურზე. სითხის სასაზღვრო ფენის გამოყოფის გარდა, ნაწილების დატვირთვის მუდმივი არახელსაყრელი მუშაობის მახასიათებლები გაყოფილი საქმე ტუმბოზე ასევე გავლენას ახდენს გარე ნაწილის დატვირთვის რეცირკულაციის არასტაბილურობა იმპულერის შესასვლელთან (შესასვლელი დაბრუნების ნაკადი) და შიდა ნაწილის დატვირთვის რეცირკულაცია იმპულერის გამოსასვლელში (გამოსასვლელი დაბრუნების ნაკადი). გარე რეცირკულაცია იმპულსის შესასვლელთან ხდება, თუ დიდი განსხვავებაა ნაკადის სიჩქარეს (ქვედადინებას) და საპროექტო წერტილს შორის. ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში, შესასვლელი რეცირკულაციის დინების მიმართულება საპირისპიროა შეწოვის მილში ნაკადის ძირითადი მიმართულებისა - მისი აღმოჩენა შესაძლებელია შეწოვის მილის რამდენიმე დიამეტრის შესაბამისი მანძილზე, ძირითადი ნაკადის საპირისპირო მიმართულებით. რეცირკულაციის ღერძული ნაკადის გაფართოება შეზღუდულია, მაგალითად, ტიხრებით, იდაყვებით და მილის კვეთის ცვლილებებით. თუ ღერძული გაყოფა საქმის ტუმბო მაღალი თავით და ძრავის მაღალი სიმძლავრით მუშაობს ნაწილობრივი დატვირთვით, მინიმალური ლიმიტით ან თუნდაც მკვდარი წერტილით, დრაივერის მაღალი გამომავალი სიმძლავრე გადაეცემა დამუშავებულ სითხეს, რაც გამოიწვევს მის ტემპერატურას სწრაფად მატებას. ეს თავის მხრივ გამოიწვევს სატუმბი საშუალების აორთქლებას, რაც აზიანებს ტუმბოს (ნაპრალის შეფერხების გამო) ან კიდევ გამოიწვევს ტუმბოს ადიდებას (ორთქლის წნევის გაზრდა).

მინიმალური უწყვეტი სტაბილური ნაკადის სიჩქარე

ერთი და იგივე ტუმბოსთვის მისი მინიმალური უწყვეტი სტაბილური ნაკადის სიჩქარე (ან საუკეთესო ეფექტურობის წერტილის ნაკადის პროცენტი) იგივეა, როდესაც ის მუშაობს ფიქსირებული სიჩქარით და ცვლადი სიჩქარით?

პასუხი არის დიახ. იმის გამო, რომ ღერძული გაყოფილი ტუმბოს მინიმალური უწყვეტი სტაბილური ნაკადის სიჩქარე დაკავშირებულია შეწოვის სპეციფიკურ სიჩქარესთან, ტუმბოს ტიპის სტრუქტურის ზომის (ნაკადის გამტარი კომპონენტების) დადგენის შემდეგ განისაზღვრება მისი შეწოვის სპეციფიკური სიჩქარე და ტუმბოს დიაპაზონი. განისაზღვრება სტაბილურად მუშაობა (რაც უფრო დიდია შეწოვის სპეციფიკური სიჩქარე, მით უფრო მცირეა ტუმბოს სტაბილური მუშაობის დიაპაზონი), ანუ განისაზღვრება ტუმბოს მინიმალური უწყვეტი სტაბილური ნაკადის სიჩქარე. მაშასადამე, გარკვეული სტრუქტურის ზომის ტუმბოსთვის, მიუხედავად იმისა, მუშაობს ფიქსირებული სიჩქარით თუ ცვლადი სიჩქარით, მისი მინიმალური უწყვეტი სტაბილური ნაკადის სიჩქარე (ან საუკეთესო ეფექტურობის წერტილის ნაკადის პროცენტი) იგივეა.