Cálculo da taxa de fluxo da bomba centrífuga

A taxa de fluxo (q) de umbomba centrífugaé um parâmetro -chave para medir sua capacidade de transmissão, que afeta diretamente o projeto do sistema e a eficiência da operação. Este artigo analisará profundamente as fórmulas de cálculo da taxa de fluxo, fatores de influência e métodos de cálculo de engenharia para ajudar os engenheiros a fazer seleções precisas e otimizar operações.

1. Definição e unidades de vazão da bomba centrífuga

Taxa de fluxo (Q)

O volume de líquido entregue pela bomba por unidade de tempo. As unidades comuns são as seguintes:

• Unidades internacionais: M3/H (metros cúbicos por hora), L/S (litros por segundo)
• Unidades Imperial: GPM (galões por minuto), FT3/S (pés cúbicos por segundo)

Relações de conversão

• 1M3/H≈4.403gpm
• 1L/S = 15,85GPM

2. Fórmulas principais para a taxa de fluxo da bomba centrífuga

2.1 Fórmula de taxa de fluxo teórica (sem considerar perdas)

A taxa de fluxo teórica de uma bomba centrífuga pode ser calculada através dos parâmetros geométricos do impulsor:

Q = a⋅v = π⋅d⋅b⋅v

• A: O fluxo - através da área na saída do impulsor (M2)
• D: O diâmetro da saída do impulsor (M)
• B: A largura da saída do impulsor (M)
• V: A velocidade radial do líquido na saída do impulsor (m/s)

Cenário de aplicação: é usado para estimar a taxa de fluxo no estágio de projeto preliminar, mas não considera o impacto das perdas e eficiência hidráulicas.

2.2 Fórmula de taxa de fluxo real (considerando a eficiência)

A taxa de fluxo real é afetada pela eficiência da bomba (η) e pela resistência ao sistema, e precisa ser calculada em combinação com a cabeça (H) e a potência (P). Quando a unidade de vazão é M3/S:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η

Quando a unidade de vazão é M3/H:

Q = ρ⋅g⋅hp⋅η × 3600

p: potência do eixo (kW)

• η: eficiência da bomba (geralmente 50% - 85%)
• ρ: densidade líquida (kg/m3)
• G: Aceleração gravitacional (9,81m/S2)
• H: Cabeça (M)

Pontos -chave:

• A taxa de fluxo é diretamente proporcional à potência e inversamente proporcional à cabeça.
• Líquidos de alta viscosidade reduzirão a eficiência (η) e o cálculo precisa ser corrigido.

3. Fatores -chave que afetam a taxa de fluxo

3.1 Parâmetros do impulsor

• Diâmetro do impulsor (D): A taxa de fluxo é diretamente proporcional ao quadrado do diâmetro do impulsor (q∝d2).
• Velocidade de rotação do impulsor (n): A vazão é diretamente proporcional à velocidade de rotação (q∝n), seguindo a Lei de Similaridade: Q1Q2 = (N1N2) (D1D2) 3.

3.2 Resistência ao sistema

O atrito do tubo, as aberturas da válvula e o número de cotovelos aumentarão a resistência do sistema, resultando na taxa de fluxo real menor que o valor teórico. A taxa de fluxo real precisa ser determinada pela interseção da curva característica do sistema e pela curva característica da bomba. A curva característica do sistema reflete a relação entre a taxa de fluxo e a resistência no sistema de pipeline e geralmente é derivada da fórmula de cálculo da resistência à pipeline. A curva característica da bomba é a curva da relação entre parâmetros como taxa de fluxo, cabeça, potência e eficiência da bomba centrífuga sob diferentes condições de trabalho, que é determinada pelo fabricante por meio de experimentos. Quando a bomba é instalada em um sistema de tubulação específico, a taxa de fluxo correspondente à interseção das duas curvas é a taxa de fluxo operacional real da bomba nesse sistema.

3.3 Características médias

• Viscosidade: Alta - líquidos de viscosidade (como óleos) aumentarão o atrito interno e reduzirão a taxa de fluxo.
• Conteúdo do gás: quando o teor de gás no líquido exceder 5%, a cavitação pode ser induzida e a taxa de fluxo cairá acentuadamente.

4. Causas e soluções comuns para taxas de fluxo anormais

5. Resumo

A taxa de fluxo de umbomba centrífugapode ser estimado por fórmulas teóricas, mas o valor real precisa ser combinado com as características da eficiência e do sistema. O tamanho do impulsor, a velocidade de rotação e as características médias são as variáveis ​​principais que afetam a taxa de fluxo. Na engenharia, a taxa de fluxo é preferencialmente determinada através de curvas de desempenho e dados medidos, em vez de depender apenas dos cálculos. Dominar a lógica de cálculo da taxa de fluxo pode otimizar a seleção da bomba, reduzir o consumo de energia e prolongar a vida útil do equipamento. Para sistemas complexos, é recomendável usar simulações de CFD ou software profissional (como Pipe - FLO) para análise auxiliar.