Tsentrifugaalpumba voolukiiruse arvutamine

A voolukiirus (q)tsentrifugaalpumpon võtmeparameeter selle edastusvõimsuse mõõtmiseks, mis mõjutab otseselt süsteemi projekteerimist ja töö efektiivsust. Selles artiklis analüüsitakse sügavalt voolukiiruse arvutusvalemid, mõjutavad tegureid ja tehnilisi arvutusmeetodeid, mis aitavad inseneridel täpseid valikuid teha ja toiminguid optimeerida.

1. Tsentrifugaalpumba voolukiiruse määratlus ja ühikud

Voolukiirus (Q)

Pumba poolt tarnitud vedeliku maht ajaühiku kohta. Levinud ühikud on järgmised:

• Rahvusvahelised üksused: M3/h (kuupmeetrid tunnis), l/s (liitrid sekundis)
• Keiserlikud üksused: GPM (gallonid minutis), ft3/s (kuupjalga sekundis)

Konversioonisuhted

• 1m3/h≈4,403gpm
• 1L/S = 15,85 GPM

2. Tsentrifugaalpumba voolukiiruse põh valemid

2.1 Teoreetiline voolukiiruse valem (ilma kaotusi arvestamata)

Tsentrifugaalpumba teoreetilist voolukiirust saab arvutada tiiviku geomeetriliste parameetrite abil:

Q = a⋅v = π⋅dDB⋅V

• V: Vool - läbi tiiviku väljalaskeava (M2)
• D: tiiviku väljalaskeava läbimõõt (M)
• B: tiiviku väljalaskeava laius (M)
• V: vedeliku radiaalne kiirus tiiviku väljalaskeavas (M/S)

Rakendusstsenaarium: seda kasutatakse voolukiiruse hindamiseks esialgses projekteerimisjärgus, kuid see ei arvesta hüdrauliliste kadude ja tõhususe mõjuga.

2.2 Tegelik voolukiiruse valem (arvestades tõhusust)

Tegelikku voolukiirust mõjutavad pumba efektiivsus (η) ja süsteemi takistus ning see tuleb arvutada koos pea (H) ja võimsusega (P). Kui voolukiiruse ühik on M3/S:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η

Kui voolukiiruse ühik on M3/H:

Q = ρ⋅G⋅HP⋅η × 3600

P: võlli võimsus (KW)

• η: pumba efektiivsus (tavaliselt 50% - 85%)
• ρ: vedeliku tihedus (kg/m3)
• G: gravitatsiooniline kiirendus (9,81m/s2)
• H: pea (m)

Põhipunktid:

• Voolukiirus on otseselt võrdeline võimsusega ja pöördvõrdeline peaga.
• Kõrged viskoossuse vedelikud vähendavad efektiivsust (η) ja arvutus tuleb parandada.

3. Voolukiirust mõjutavad peamised tegurid

3.1 Tirutaja parameetrid

• Riikja läbimõõt (D): voolukiirus on otseselt võrdeline tiiviku läbimõõdu ruuduga (q∝d2).
• Riikja pöörlemiskiirus (N): voolukiirus on otseselt võrdeline pöörlemiskiirusega (q∝n), järgides sarnasuse seadust: Q1Q2 = (N1N2) (D1D2) 3.

3.2 Süsteemi takistus

Torude hõõrdumine, klapi avamised ja küünarnukkide arv suurendavad kõik süsteemi takistust, mille tulemuseks on tegelik voolukiirus madalam kui teoreetiline väärtus. Tegelik voolukiirus tuleb kindlaks määrata süsteemi iseloomuliku kõvera ja pumba iseloomuliku kõvera ristumiskohaga. Süsteemi iseloomulik kõver kajastab torujuhtmesüsteemi voolukiiruse ja takistuse vahelist seost ning tuleneb tavaliselt torujuhtme takistuse arvutusvastumisvalemist. Pumba iseloomulik kõver on selliste parameetrite nagu voolukiirus, pea, võimsus ja efektiivsus erinevates töötingimustes, mille tootja määrab katsete abil. Kui pump on paigaldatud konkreetsesse torujuhtmesüsteemi, on kahe kõvera ristumiskohale vastav voolukiirus pumba tegelik töövoo kiirus selles süsteemis.

3.3 Keskmise omadused

• Viskoossus: kõrge viskoossusega vedelikud (näiteks õlid) suurendavad sisemist hõõrdumist ja vähendavad voolukiirust.
• Gaasisisaldus: kui vedeliku gaasisisaldus ületab 5%, võib põhjustada kavitatsiooni ja voolukiirus langeb järsult.

4. Ebanormaalsete voolukiiruste levinud põhjused ja lahendused

5. Kokkuvõte

Voolukiirus atsentrifugaalpumpSeda saab hinnata teoreetiliste valemite abil, kuid tegelikku väärtust tuleb kombineerida tõhususe ja süsteemi omadustega. Tiiviku suurus, pöörlemiskiirus ja keskmise omadused on voolukiirust mõjutavad põhimuutujad. Inseneritöös määratakse voolukiirus eelistatavalt jõudluskõverate ja mõõdetavate andmete kaudu, selle asemel et tugineda ainult arvutustele. Voolukiiruse arvutamisloogika omandamine võib optimeerida pumba valimist, vähendada energiatarbimist ja pikendada seadmete kasutusaega. Keerukate süsteemide jaoks on soovitatav lisaanalüüsiks kasutada CFD simulatsioone või professionaalset tarkvara (näiteks toru - FLO).