Calcolo della portata della pompa centrifuga

La portata (q) di apompa centrifugaè un parametro chiave per misurare la sua capacità di trasporto, che influisce direttamente sulla progettazione del sistema e l'efficienza operativa. Questo articolo analizzerà profondamente le formule di calcolo della portata, i fattori di influenza e i metodi di calcolo dell'ingegneria per aiutare gli ingegneri a effettuare selezioni accurate e ottimizzare le operazioni.

1. Definizione e unità della portata della pompa centrifuga

Portata (Q)

Il volume di liquido erogato dalla pompa per unità di tempo. Le unità comuni sono le seguenti:

• Unità internazionali: M3/H (metri cubi all'ora), L/S (litri al secondo)
• Unità imperiali: GPM (galloni al minuto), FT3/S (piedi cubi al secondo)

Relazioni di conversione

• 1M3/H≈4.403GPM
• 1L/s = 15.85gpm

2. Formule core per portata della pompa centrifuga

2.1 Formula teorica della portata (senza considerare le perdite)

La portata teorica di una pompa centrifuga può essere calcolata attraverso i parametri geometrici della girante:

Q = a⋅v = π⋅d⋅b⋅v

• A: Il flusso - attraverso l'area all'outlet della girante (M2)
• D: il diametro dell'outlet della girante (M)
• B: la larghezza dell'outlet della girante (M)
• V: la velocità radiale del liquido all'outlet della girante (M/S)

Scenario dell'applicazione: viene utilizzato per stimare la portata nella fase di progettazione preliminare, ma non considera l'impatto delle perdite idrauliche e dell'efficienza.

2.2 formula effettiva della portata (considerando l'efficienza)

La portata effettiva è influenzata dall'efficienza della pompa (η) e dalla resistenza del sistema e deve essere calcolata in combinazione con la testa (H) e la potenza (P). Quando l'unità di portata è M3/S:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η

Quando l'unità di portata è M3/H:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η × 3600

P: potenza dell'albero (KW)

• η: efficienza della pompa (di solito 50% - 85%)
• ρ: densità liquida (kg/m3)
• G: accelerazione gravitazionale (9,81m/S2)
• H: testa (M)

Punti chiave:

• La portata è direttamente proporzionale alla potenza e inversamente proporzionale alla testa.
• I liquidi ad alta viscosità ridurranno l'efficienza (η) e il calcolo deve essere corretto.

3. Fattori chiave che influenzano la portata

3.1 Parametri della girante

• Diametro della girante (D): la portata è direttamente proporzionale al quadrato del diametro della girante (Q∝d2).
• Direzione di rotazione della girante (N): la portata è direttamente proporzionale alla velocità di rotazione (Q∝n), seguendo la legge di somiglianza: Q1Q2 = (N1N2) (D1D2) 3.

3.2 Resistenza al sistema

L'attrito del tubo, le aperture delle valvole e il numero di gomiti aumenteranno tutti la resistenza del sistema, con conseguente portata effettiva inferiore al valore teorico. La portata effettiva deve essere determinata dall'intersezione della curva caratteristica del sistema e dalla curva caratteristica della pompa. La curva caratteristica del sistema riflette la relazione tra la portata e la resistenza nel sistema della tubazione e di solito è derivata dalla formula di calcolo della resistenza della tubazione. La curva caratteristica della pompa è la curva della relazione tra parametri come portata, testa, potenza ed efficienza della pompa centrifuga in diverse condizioni di lavoro, che è determinata dal produttore attraverso esperimenti. Quando la pompa è installata in uno specifico sistema di tubazioni, la portata corrispondente all'intersezione delle due curve è la portata operativa effettiva della pompa in questo sistema.

3.3 Caratteristiche medie

• Viscosità: i liquidi ad alta viscosità (come oli) aumenteranno l'attrito interno e ridurranno la portata.
• Contenuto del gas: quando il contenuto di gas nel liquido supera il 5%, la cavitazione può essere indotta e la portata diminuirà nettamente.

4. Cause e soluzioni comuni per portate anormali

5. Riepilogo

La portata di apompa centrifugaPuò essere stimato dalle formule teoriche, ma il valore effettivo deve essere combinato con le caratteristiche di efficienza e del sistema. La dimensione della girante, la velocità di rotazione e le caratteristiche medie sono le variabili principali che colpiscono la portata. Nell'ingegneria, la portata viene preferibilmente determinata attraverso curve di prestazione e dati misurati piuttosto che fare affidamento esclusivamente sui calcoli. Il padronanza della logica di calcolo della portata può ottimizzare la selezione della pompa, ridurre il consumo di energia ed estendere la durata delle attrezzature. Per sistemi complessi, si consiglia di utilizzare simulazioni CFD o software professionale (come Pipe - FLO) per l'analisi ausiliaria.