Jak funguje odstředivé kalové čerpadlo?

Stejně jako většina čerpadel přeměňuje odstředivé čerpadlo mechanickou energii z motoru na energii pohybující se tekutiny; část energie jde do kinetické energie pohybu tekutiny a část do potenciální energie, představované tlakem tekutiny nebo zvednutím tekutiny proti gravitaci na vyšší úroveň.

Další informace o tomto tématu najdete v odstředivém kompresoru.
Přenos energie z mechanické rotace oběžného kola na pohyb a tlak kapaliny je obvykle popsán z hlediska odstředivé síly, zejména u starších zdrojů psaných před moderní koncepcí odstředivé síly jako fiktivní síly v rotujícím referenčním rámci byl dobře artikulovaný. Koncept odstředivé síly není ve skutečnosti vyžadován k popisu činnosti odstředivého čerpadla.

V moderním odstředivém čerpadle je většina přeměny energie způsobena vnější silou, kterou zakřivené lopatky oběžného kola dodávají kapalině. Část energie také trvale tlačí tekutinu do kruhového pohybu a tento kruhový pohyb může také přenášet určitou energii a zvyšovat tlak na výstupu. Vztah mezi těmito mechanismy byl popsán s typickou smíšenou koncepcí odstředivé síly, která byla známa v té době, v článku o odstředivých čerpadlech z roku 1859, aby bylo možné dospět k jednodušší metodě, než je ta, která byla uvedena při obecné představě o způsobu působení vnější vířivé vany při zlepšování účinnosti odstředivého čerpadla, je pouze nutné vzít v úvahu, že množství vody otáčející se ve vířivé komoře, po obvodu kola, musí nutně vyvíjet odstředivou sílu a že tato odstředivá síla může snadno by se mělo přidat k vnější síle generované uvnitř kola; nebo jinými slovy jít ke zvýšení čerpací síly kola. Sílu směrem ven generovanou uvnitř kola je třeba chápat tak, že je vytvářena výhradně prostředkem odstředivé síly, pokud jsou lopatky kola přímé a radiální; ale pokud jsou zakřivené, jak je to častěji, vnější síla je částečně vytvářena prostředkem odstředivé síly a částečně je lopatkami aplikována na vodu jako radiální složka šikmého tlaku, který v důsledku jejich šikmo k poloměru, aplikují se na vodu, jak se pohybuje ven podél nich. Na toto téma je dobré si povšimnout, že zatímco množství vody vyrobené procházející daným čerpadlem se zakřivenými lopatkami je naprosto variabilní při potěšení, čím menší je množství, tím více se bude blížit síla generovaná uvnitř kola pro pohánění vody směrem ven stanou se čistě odstředivou silou a tím více se čerpadlo stane tím, co by název, který mu byl běžně dán, zřejmě naznačovalo - čistě odstředivé čerpadlo. Když je však odstředivé čerpadlo s lopatkami zakřivenými dozadu v takových formách, které se běžně používají v dobře konstruovaných příkladech stroje, je poháněno rychlostí značně vyšší, než je nutné pouze k překonání tlaku vody a způsobení zvedání nebo pohonu začne radiální složka síly působící lopatkami na vodu a voda opouštějící obvod kola bude mít menší rychlost než obvod kola v míře, která má skutečný význam praxe.

Výrok „množství vody… musí nutně vyvinout odstředivou sílu“ lze interpretovat ve smyslu reaktivní odstředivé síly - síla není vnější silou působící na vodu, ale spíše vnější silou působící vodou na skříň čerpadla. (spirála) a na vodě ve výstupním potrubí. Tlak na výstupu je odrazem tlaku, který aplikuje dostředivou sílu, která zakřivuje cestu vody k kruhovému pohybu uvnitř čerpadla (v prostoru těsně mimo oběžné kolo, vnější vířivá vana, jak ji tento autor nazývá). Na druhou stranu, tvrzení, že „vnější sílu generovanou uvnitř kola je třeba chápat jako produkovanou výhradně prostředkem odstředivé síly“, lze nejlépe chápat ve smyslu odstředivé síly jako fiktivní síly v referenčním rámci rotující oběžné kolo; skutečné síly na vodě jsou dovnitř nebo dostředivé, protože to je směr síly, který vyžaduje, aby se voda pohybovala v kruzích. Tato síla je dodávána tlakovým gradientem, který je nastaven rotací, kde lze tlak zvenčí, na stěnu spirálky, brát jako reaktivní odstředivou sílu. To je typické pro psaní 19. a na počátku 20. století, když se tyto koncepce odstředivé síly kombinují v neformálních popisech účinků, jako je tomu v odstředivém čerpadle.


Čas zveřejnění: 23. ledna-2021