Beräkning av centrifugalpumpflödeshastigheten

Flödeshastigheten (q) för encentrifugalpumpär en nyckelparameter för att mäta dess transportkapacitet, som direkt påverkar systemdesign och driftseffektivitet. Den här artikeln kommer djupt att analysera flödeshastighetsberäkningsformlerna, påverkande faktorer och tekniska beräkningsmetoder för att hjälpa ingenjörer att göra exakta val och optimera operationer.

1. Definition och enheter av centrifugalpumpflödeshastigheten

Flödeshastighet (Q)

Volymen vätska levererad av pumpen per tidsenhet. Vanliga enheter är följande:

• Internationella enheter: M3/H (kubikmeter per timme), L/S (liter per sekund)
• Imperialenheter: GPM (gallon per minut), FT3/s (kubikfot per sekund)

Omvandlingsrelationer

• 1m3/h≈4.403gpm
• 1l/s = 15,85 gpm

2. Kärnformler för centrifugalpumpflödeshastighet

2.1 Teoretisk flödeshastighetsformel (utan att överväga förluster)

Den teoretiska flödeshastigheten för en centrifugalpump kan beräknas genom de geometriska parametrarna för pumphjulet:

Q = a⋅v = π⋅d⋅b⋅v

• A: Flödet - genom området vid impellerutloppet (M2)
• D: Diametern på impellerutloppet (M)
• B: Bredden på impellerutloppet (M)
• V: vätskans radiella hastighet vid impellerutloppet (m/s)

Applikationsscenario: Det används för att uppskatta flödeshastigheten i det preliminära designstadiet, men det beaktar inte effekterna av hydrauliska förluster och effektivitet.

2.2 Faktisk flödeshastighetsformel (med tanke på effektivitet)

Den faktiska flödeshastigheten påverkas av pumpeffektiviteten (η) och systemmotståndet och måste beräknas i kombination med huvudet (H) och effekten (P). När flödesenheten är m3/s:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η

När flödesenheten är m3/h:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η × 3600

P: Axelkraft (KW)

• η: Pumpeffektivitet (vanligtvis 50% - 85%)
• ρ: flytande densitet (kg/m3)
• G: Gravitationsacceleration (9,81 m/s2)
• H: Head (M)

Nyckelpunkter:

• Flödeshastigheten är direkt proportionell mot kraften och omvänt proportionell mot huvudet.
• Högviskositetsvätskor kommer att minska effektiviteten (η) och beräkningen måste korrigeras.

3. Viktiga faktorer som påverkar flödeshastigheten

3.1 Impellerparametrar

• Impellerdiameter (d): Flödeshastigheten är direkt proportionell mot kvadratet för impellerdiametern (q∝d2).
• Impeller rotationshastighet (n): flödeshastigheten är direkt proportionell mot rotationshastigheten (q∝n), enligt likhetslagen: q1q2 = (n1n2) (d1d2) 3.

3.2 Systemmotstånd

Rörfriktion, ventilöppningar och antalet armbågar kommer alla att öka systemmotståndet, vilket resulterar i att den faktiska flödeshastigheten är lägre än det teoretiska värdet. Den faktiska flödeshastigheten måste bestämmas av skärningspunkten mellan systemkarakteristikkurvan och pumpens karakteristiska kurva. Systemkarakteristikens kurva återspeglar förhållandet mellan flödeshastigheten och motståndet i rörledningssystemet och härstammar vanligtvis från beräkningsformeln för rörledningsmotstånd. Pumpens karakteristiska kurva är kurvan för förhållandet mellan parametrar såsom flödeshastighet, huvud, effekt och effektivitet för centrifugalpumpen under olika arbetsförhållanden, vilket bestäms av tillverkaren genom experiment. När pumpen är installerad i ett specifikt rörledningssystem är flödeshastigheten som motsvarar skärningspunkten mellan de två kurvorna den faktiska driftsflödeshastigheten för pumpen i detta system.

3.3 Medium egenskaper

• Viskositet: Högviskositetsvätskor (såsom oljor) kommer att öka den inre friktionen och minska flödeshastigheten.
• Gasinnehåll: När gasinnehållet i vätskan överstiger 5%kan kavitation induceras och flödeshastigheten kommer att sjunka kraftigt.

4. Vanliga orsaker och lösningar för onormala flödeshastigheter

5. Sammanfattning

Flödeshastigheten för encentrifugalpumpkan uppskattas med teoretiska formler, men det verkliga värdet måste kombineras med effektivitet och systemegenskaper. Impellerstorleken, rotationshastigheten och medelstora egenskaper är kärnvariablerna som påverkar flödeshastigheten. Inom teknik bestäms flödeshastigheten företrädesvis genom prestandakurvor och uppmätta data snarare än att förlita sig enbart på beräkningar. Att behärska flödeshastighetens beräkningslogik kan optimera val av pump, minska energiförbrukningen och förlänga utrustningens livslängd. För komplexa system rekommenderas det att använda CFD -simuleringar eller professionell programvara (som PIPE - FLO) för hjälpanalys.