Výpočet průtoku odstředivého čerpadla

Průtok (q) aodstředivé čerpadloje klíčový parametr pro měření jeho přenosové kapacity, který přímo ovlivňuje návrh systému a efektivitu provozu. Tento článek bude hluboce analyzovat vzorce výpočtu průtoku, ovlivňující faktory a metody výpočtu inženýrství, které pomohou inženýrům provádět přesné výběry a optimalizovat operace.

1. definice a jednotky průtoku odstředivého čerpadla

Průtok (Q)

Objem kapaliny dodávané čerpadlem za jednotku času. Běžné jednotky jsou následující:

• Mezinárodní jednotky: M3/H (metry krychlových za hodinu), L/s (litry za sekundu)
• Imperial jednotky: GPM (galony za minutu), FT3/S (krychlové stopy za sekundu)

Konverzní vztahy

• 1M3/H≈4,403gpm
• 1L/S = 15,85 GPM

2. Core vzorce pro průtok odstředivého čerpadla

2.1 Teoretický vzorec průtoku (bez zvažování ztrát)

Teoretický průtok odstředivého čerpadla lze vypočítat pomocí geometrických parametrů oběžného kola:

Q = a⋅v = π⋅d⋅b⋅v

• Odpověď: Flow - přes oblast v outletu oběžného kola (M2)
• D: Průměr výstupu z oběžného kola (M)
• B: Šířka obvodu oběžného kola (M)
• V: Radiální rychlost kapaliny na výstusku oběžného kola (M/s)

Scénář aplikace: Používá se k odhadu průtoku ve fázi předběžného návrhu, ale nezohledňuje dopad hydraulických ztrát a účinnosti.

2.2 Skutečný vzorec průtoku (s ohledem na účinnost)

Skutečný průtok je ovlivněn účinností čerpadla (η) a odporem systému a je třeba jej vypočítat v kombinaci s hlavou (H) a výkonem (P). Když je jednotka průtoku M3/S:

Q = ρ⋅G usponě

Když je jednotka průtoku M3/H:

Q = ρ⋅gHP⋅η × 3600

P: Power hřídele (KW)

• η: Účinnost čerpadla (obvykle 50% - 85%)
• ρ: hustota kapaliny (kg/m3)
• G: Gravitační zrychlení (9,81m/s2)
• H: Hlava (M)

Klíčové body:

• Průtok je přímo úměrný síle a nepřímo úměrný hlavě.
• Kapaliny s vysokou viskozitou sníží účinnost (η) a výpočet je třeba korigovat.

3. Klíčové faktory ovlivňující průtok

3.1 Parametry oběžného kola

• Průměr oběžného kola (d): Průtok je přímo úměrný čtverci průměru oběžného kola (q∝d2).
• Rychlost rotačního oběžného kola (N): Průtok je přímo úměrný rychlosti rotace (Q∝N), podle zákona o podobnosti: Q1Q2 = (N1N2) (D1D2) 3.

3.2 Odolnost systému

Tření potrubí, otvory ventilu a počet loktů zvýší odolnost systému, což má za následek, že skutečný průtok je nižší než teoretická hodnota. Skutečný průtok musí být určen průnikem křivky charakteristiky systému a křivkou čerpadla. Systémová charakteristická křivka odráží vztah mezi rychlostí průtoku a odporem v potrubním systému a je obvykle odvozena ze vzorce výpočtu odporu potrubí. Křivka charakteristického čerpadla je křivka vztahu mezi parametry, jako je průtok, hlava, energie a účinnost odstředivého čerpadla za různých pracovních podmínek, které je výrobcem určováno prostřednictvím experimentů. Když je čerpadlo nainstalováno do specifického potrubí, průtok odpovídající průsečíku obou křivek je skutečný provozní průtok čerpadla v tomto systému.

3.3 Střední charakteristiky

• Viskozita: Kapaliny s vysokou viskozitou (jako jsou oleje) zvýší vnitřní tření a sníží průtok.
• Obsah plynu: Když obsah plynu v kapalině přesáhne 5%, může být indukována kavitace a průtok prudce poklesne.

4. Běžné příčiny a řešení pro neobvyklé průtoky

5. Shrnutí

Průtok aodstředivé čerpadlolze odhadnout teoretickými vzorci, ale skutečnou hodnotu je třeba kombinovat s účinností a charakteristikami systému. Velikost oběžného kola, rychlost rotačního a středního charakteristiky jsou hlavní proměnné ovlivňující průtok. V inženýrství je průtok s výhodou určen spíše křivkami výkonu a měřených dat, než se spoléhá pouze na výpočty. Zvládnutí logiky výpočtu průtoku může optimalizovat výběr čerpadla, snížit spotřebu energie a prodloužit životnost zařízení. Pro komplexní systémy se doporučuje použít pro pomocnou analýzu simulace CFD nebo profesionální software (jako je Pipe - FLO).