Pumba pea vs rõhk: erinevused, valemid ja arvutused

Tööstusliku tsentrifugaalpumba valimisel on kaks kõige olulisemat parameetrit voolukiirus ja tõstekõrgus. Siiski ajavad pumba ostjad ja insenerid mõnikord segamini pumba pea rõhuga, eeldades, et määratud tühjendusrõhk tähistab otseselt vajalikku pumba tõstekõrgust.

Kuigi need kaks parameetrit on omavahel tihedalt seotud, kirjeldavad need erinevaid füüsikalisi suurusi. Nende seoste mõistmine on oluline õige pumba valimiseks, jõudluskõverate tõlgendamiseks, süsteeminõuete arvutamiseks ja tööprobleemide tõrkeotsinguks.

See juhend selgitab erinevust pumba kõrguse ja rõhu vahel, kuidas arvutada dünaamilist kogukõrgust (TDH) ja kuidas need mõisted mõjutavad tööstusliku pumba valikut.

 

 

• Mis on pumbapea?

Pumba kõrgus on pumba abil vedelikule lisatud mehaaniline energia, mida väljendatakse energiana massiühiku kohta ja mis on esindatud vedelikusamba samaväärse kõrgusega. Tavaliselt mõõdetakse seda meetrites (m) või jalgades (jalgades).

Tsentrifugaalpumba puhul näitab pea, kui palju energiat pump teatud voolukiiruse ja pöörlemiskiiruse korral vedelikule üle kannab.

Näiteks pump, mille kõrgus on 100 m, on kavandatud lisama ligikaudu sellise koguse hüdraulilist energiat vedeliku massiühiku kohta selle määratud tööpunktis. See ei pruugi tähendada, et pump suudab vedelikku tõsta 100 m vertikaalselt igas paigaldustingimustes. Tegelik tarnimine sõltub süsteemi kõrgusest, rõhunõuetest ja hüdraulilistest kadudest.

Pumbapea jaguneb tavaliselt kolmeks komponendiks:

Staatiline pea:Kõrguste erinevus ja vajaduse korral rõhu erinevus allika ja sihtkoha vahel.

Hõõrdepea:Torude, põlvede, ventiilide, filtrite ja muude voolupiirangute kaudu kaotatud energia.

Kiiruspea:Vedeliku kiirusega seotud kineetiline energia.

Praktilise pumba valiku jaoks arvutavad insenerid välja süsteemi jaoks vajaliku kogukõrguse ja võrdlevad seda pumba jõudluskõveraga.

 

• Mis on pumba rõhk?

Pumba rõhk viitab jõule, mida vedelik avaldab pindalaühiku kohta. Tavaliselt mõõdetakse seda:

baar

kilopaskalid (kPa)

megapaskalid (MPa)

naela ruuttolli kohta (psi)

Töötingimuste jälgimiseks paigaldatakse tavaliselt pumba imi- ja tühjendusühendustele manomeetrid.

Rõhu tõus pumbas on tühjendusrõhu ja imemisrõhu vahe.

Rõhu tõus=Tühjendusrõhk – imemisrõhk

Näiteks kui väljalaskerõhk on 8 baari ja imemisrõhk on 1 bar:

Rõhu tõus=8 - 1=7 bar

See on pumbas mõõdetud rõhu tõus. Seda ei tohiks automaatselt käsitleda kui süsteemi kogu dünaamilist kõrgust, kuna võib olla vaja arvestada ka kiiruse ja kõrguse erinevusi.

 

• Pumba pea vs rõhk: peamised erinevused

Pumba pea ja rõhk on omavahel seotud, kuid need ei ole igas olukorras omavahel asendatavad.

Parameeter	Pumba pea	Pumba rõhk
Tähendus	Energia, mis on lisatud vedeliku massiühikule, väljendatuna vedelikusamba kõrgusena	Vedelikule avaldatav jõud pindalaühiku kohta
Ühised üksused	m, jalga	baar, kPa, MPa, psi
Peamised tegurid	Pumba tööpunkt ja vedeliku käitumine	Pea arenenud ja vedeliku tihedus
Tüüpiline mõõtmine	Saadakse pumba tööandmete põhjal või arvutatakse süsteemi tingimuste põhjal	Mõõdetud manomeetrite või saatjate abil
Peamine rakendus	Pumba valik ja jõudluskõvera hindamine	Süsteemi jälgimine ja rõhu juhtimine

Peamine erinevus seisneb selles, et sama pumbapea võib vastata erinevatele rõhutõusudele erineva tihedusega vedelike pumpamisel.

 

• Kuidas muuta pumbapea rõhuks

Ligikaudseks teisendamiseks saab vedeliku tiheduse abil arvutada antud pea tekitatud rõhutõusu.

Valem 1: Arvutage rõhk peast

Rõhu tõus (bar)=Pea (m) x erikaal / 10.2

Siin on erikaal (SG) vedeliku tiheduse ja vee tiheduse suhe arvutamisel kasutatud võrdlustingimustes.

Vee puhul on SG ligikaudu 1,0.

Näide: millist rõhku tekitab 100 m pea?

Eeldusel, et pump arendab 100 m kõrgust, muutub ligikaudne rõhu tõus sõltuvalt pumbatava vedeliku tihedusest.

Vedeliku tihedus	Erikaal (SG)	Pea	Ligikaudne rõhu tõus
1000 kg/m³	1.00	100 m	9.81 bar
1100 kg/m³	1.10	100 m	10.79 bar
700 kg/m³	0.70	100 m	6.87 bar

Need arvud näitavad, miks ei tohiks pumba kõrgust ja rõhku käsitleda identsete väärtustena. Tihedam vedelik põhjustab suurema rõhu tõusu samal kõrgusel, eeldades, et pumba töötingimused on võrreldavad.

Ülaltoodud väärtused on ligikaudsed ja on ette nähtud esialgseteks arvutusteks. Tegelikud tulemused sõltuvad vedeliku omadustest ja töötingimustest.

Vormel 2: teisendage rõhk peaks

Kui rõhkude erinevus on teada, saab vastavat rõhukõrgust hinnata järgmise valemi abil.

Survekõrgus (m)=Rõhuvahe (bar) x 10,2 / erikaal

Inglise üksuste jaoks:

Survekõrgus (jalga)=Rõhuvahe (psi) x 2,31 / erikaal

Need valemid hindavad survepea komponenti. Need ei hõlma automaatselt kogu süsteemi arvutusse kiiruse ja kõrguse erinevusi.

Näide: teisendage 7-baarine rõhutõus peaks

Oletame, et pump käsitleb vedelikku, mille erikaal on 1,05, ja arendab mõõdetud rõhu tõusu 7 baari.

Survepea=7 x 10,2 / 1,05

Survekõrgus=ligikaudu 68,0 m

Seetõttu vastab rõhu tõus ligikaudu 68 m survekõrgusele.

See on lihtsustatud arvutus. Kui imemis- ja väljalaskekõrgused või vedeliku kiirused erinevad oluliselt, võib dünaamiline kogukõrgus olla erinev.

 

• Mis on kogu dünaamiline pea (TDH)?

Dünaamiline kogukõrgus (TDH) tähistab koguenergiat massiühiku kohta, mida pump peab andma vedeliku liikumiseks läbi süsteemi kindlaksmääratud töötingimustes.

See hõlmab rõhu, kiiruse ja kõrguse erinevusi määratletud imemis- ja väljalaskemõõtmise sektsioonide vahel.

Üldvõrrand on järgmine:

TDH=Surve-kõrguse vahe + Kiirus-pea erinevus + Kõrguse erinevus

Võrrandi kujul:

TDH=(Pd - Ps) / (rho xg) + (Vd² - Vs²) / (2 xg) + (Zd - Zs)

Kus:

Pd= tühjendusrõhk

Ps= imemisrõhk

rho= vedeliku tihedus

g= gravitatsioonikiirendus

Vd= keskmine vedeliku kiirus tühjendussektsioonis

Vs= keskmine vedeliku kiirus imemise sektsioonis

Zd= heite mõõtmise sektsiooni kõrgus

Zs= imemismõõtmise sektsiooni kõrgus

Selle võrrandi puhul tuleks rõhku väljendada, kasutades ühtseid ühikuid, tihedust kg/m³, kiirust m/s ja kõrgust meetrites. Saadud pea väljendatakse meetrites.

Kui imemis- ja tühjenduskiirused on sarnased ja kõrguste erinevused on tühised, võib rõhuerinevus anda kasuliku rõhu-pea komponendi ligikaudse hinnangu. Teistes süsteemides ei tohiks lisatingimusi ignoreerida.

Pumba valimisel peaksid insenerid hindama kõiki süsteeminõudeid, mitte tuginema ainult tühjendusrõhule.

 

• Miks kasutavad tsentrifugaalpumba kõverad rõhu asemel pead?

Tsentrifugaalpumba jõudluskõverad näitavad tavaliselt voolukõrgust ja voolukiirust. Nii on lihtsam hinnata pumba hüdraulilist jõudlust erinevates tööpunktides.

Peamised põhjused hõlmavad järgmist:

1. Kasulikum hüdraulika jõudluse võrdlemiseks

Pea väljendab vedeliku massiühiku kohta lisatud energiat. See võimaldab pumba kõveratel kirjeldada pumba hüdraulilist jõudlust, ilma et see oleks otseselt seotud ühe konkreetse vedeliku tihedusega.

2. Parem tugi süsteemianalüüsile

Süsteemi takistust väljendatakse tavaliselt peana. Insenerid saavad võrrelda pumba kõverat süsteemi kõveraga, et tuvastada tööpunkt, kus pumba ja süsteemi omadused ristuvad.

3. Usaldusväärsem eelvalik

Pea kasutamine aitab inseneridel hinnata süsteemi energiavajadust enne selle teisendamist konkreetse vedeliku rõhuks.

Siiski ei piisa pumba valimiseks ainult peast. Arvesse tuleb võtta ka voolukiirust, vedeliku omadusi, efektiivsust, mootori võimsust, NPSH nõudeid, materjale ja eeldatavat töövahemikku.

 

• Levinud vead pumba valimisel

Mitmed vead võivad põhjustada vale pumba valimise või ootamatu põllutöö.

Pumba valimine ainult tühjendusrõhu põhjal

Tühjendusrõhku mõjutavad imemisrõhk, vedeliku tihedus, kõrgus ja süsteemi tingimused. Enne mudeli valimist peaksid insenerid määrama vajaliku voolukiiruse ja dünaamilise kogukõrguse.

Vedeliku tiheduse ignoreerimine

Suurema erikaaluga vedelikku käsitsev pump võib tekitada samal kõrgusel suurema rõhutõusu. See võib suurendada ka vajalikku võlli võimsust.

Segadust tekitav staatiline pea täieliku dünaamilise peaga

Staatiline kõrguste erinevus on vaid üks süsteeminõude komponent. Torude hõõrdumine, liitmikud, ventiilid, rõhkude erinevused ja kiiruse muutused võivad samuti mõjutada kogu pea nõuet.

Tegeliku tööpunkti ignoreerimine

Pumba nimi- või maksimaalne tõstekõrgus ei pruugi tingimata tähendada tõstekõrgust, mida see nõutava voolukiiruse juures toodab. Valitud pumpa tuleks kontrollida selle jõudluskõvera ja süsteemi kõveraga.

Ligikaudsete konversioonide kasutamine lõplike kujundusväärtustena

Pea-rõhu teisendamine on kasulik esialgseks hindamiseks, kuid lõplik pumba valik peaks kasutama järjepidevaid süsteemiarvutusi ja tootja jõudlusandmeid.

 

• Kuidas valida õige tööstuslik tsentrifugaalpump

Usaldusväärne pumba valimisprotsess algab täpsete töönõuetega.

Enne tootjaga ühenduse võtmist koostage järgmine teave:

Nõutav voolukiirus

Nõutav täielik dünaamiline pea

Vedeliku tüüp, temperatuur, tihedus ja viskoossus

Imemistingimused ja saadaolev NPSH teave

Toru suurus, torujuhtme pikkus, kõrguste erinevused ja süsteemi rõhunõuded

Töötunnid, juhtimismeetod ja eeldatav töövahemik

Nõutavad materjalid, tihenduskorraldus ja kohaldatavad tööstusstandardid

Kõrgete rakenduste jaoks võib sobida horisontaalne mitmeastmeline tsentrifugaalpump, kuna mitu tiivikut genereerivad vajaliku tõstekõrguse etapiviisiliselt. Kaaluda võib isetasakaaluvaid mitmeastmelisi konstruktsioone, kus vähendatud aksiaalne tõukejõud on oluline projekteerimiseesmärk.

Suure vooluhulga ja suhteliselt madala kuni mõõduka kõrguse korral võib olenevalt süsteeminõuetest sobida kahekordse imemisega jaotatud korpusega pump.

 

• Järeldus

Pumba pea ja rõhk kirjeldavad pumba jõudluse seotud, kuid erinevaid aspekte. Pea tähistab vedeliku massiühiku kohta lisatud energiat, rõhk aga jõudu pindalaühiku kohta. Vedeliku tihedus määrab, kuidas antud pea muutub rõhuks.