Zależność między ciśnieniem wlotowym/wylotowym pompy a wysokością podnoszenia

Formuła podstawowa (najważniejsza)

Wysokość podnoszenia (H) = (Ciśnienie na wylocie pompy - Ciśnienie na wlocie pompy) / (Gęstość cieczy × Przyspieszenie grawitacyjne)

Przedstawione za pomocą symboli:

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Gdzie:

H: Wysokość podnoszenia pompy, mierzona w metrach (m).

P₂: Ciśnienie bezwzględne na kołnierzu wylotowym pompy, zwykle w paskalach (Pa).

P₁: Ciśnienie bezwzględne na kołnierzu wlotowym pompy, zwykle podawane w paskalach (Pa).

ρ: Gęstość pompowanej cieczy w kilogramach na metr sześcienny (kg/m³). Dla wody w temperaturze pokojowej ρ ≈ 1000 kg/m³.

g: Przyspieszenie grawitacyjne, około 9,81 m/s².

Wyjaśnienie kluczowych pojęć

Co to jest Head?

Nie wysokość: Wysokość podnoszenia to nie tylko fizyczna wysokość podnoszenia. To pojęcie energetyczne, reprezentujące całkowitą energię mechaniczną przekazaną jednostce masy cieczy przez pompę. Jednostką są metry (m), które można rozumieć jako teoretyczną wysokość, na jaką pompa może podnieść ciecz.

Niezależnie od medium: Wysokość podnoszenia jest parametrem wydajności samej pompy. Ta sama pompa, przy tej samej prędkości, wygeneruje taką samą wartość wysokości podnoszenia (H), niezależnie od tego, czy pompuje wodę, olej, czy inną ciecz. Jednak pobór mocy i wynikające z tego ciśnienie będą się różnić.

Czym jest ciśnienie?

Ciśnienie to siła na jednostkę powierzchni. Ciśnienie na wyjściu pompy intuicyjnie odzwierciedla wielkość jej ciągu "."

Ściśle związane z medium: Zgodnie ze wzorem P = ρ × g × H, ciśnienie (P) generowane przez pompę zależy bezpośrednio od gęstości cieczy (ρ). Pompowanie gęstszej cieczy (np. oleju) wytworzy większe ciśnienie przy tej samej wysokości podnoszenia.

Podstawowa różnica i połączenie

Wysokość podnoszenia to " Przyczyna, " Ciśnienie to " Efekt. " Charakterystyka pompy określa wysokość podnoszenia, jaką może ona zapewnić. Wysokość podnoszenia, działająca na ciecz o określonej gęstości, ostatecznie objawia się różnicą ciśnień między wlotem a wylotem.

Wyobraź sobie, że wysokość podnoszenia to ocena wydajności pompy ", ", a ciśnienie to efekt "", jaki ta wydajność wytwarza, gdy oddziałuje na konkretny obiekt (konkretną ciecz).

Przykład zastosowania (z użyciem wody, uproszczonej za pomocą ρ ≈ 1000 kg/m³, g ≈ 10 m/s²)

Załóżmy, że pompa ma wysokość podnoszenia 100 metrów.

Oblicz różnicę ciśnień, jaką to generuje:

ΔP = ρ × g × H = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1 000 000 Pa = 1 MPa ≈ 10 barów

Oznacza to, że jeśli ciśnienie wlotowe jest atmosferyczne (0 barów), to ciśnienie wylotowe będzie wynosić około 10 barów.

Oszacowanie kosztów na miejscu:

Jeśli zmierzysz na miejscu, że manometr na wylocie pompy wskazuje 0,8 MPa (8 barów), a manometr na wlocie 0,1 MPa (1 bar).

Wówczas różnica ciśnień ΔP = 0,8 - 0,1 = 0,7 MPa = 700 000 Pa.

Oblicz wysokość podnoszenia: H = ΔP / (ρ × g) = 700 000 / (1000 × 10) = 70 metrów.

Te 70 metrów to efektywna wysokość podnoszenia, jaką pompa faktycznie wytwarza w obecnych warunkach pracy.

Ważne uwagi

Do obliczeń należy użyć ciśnienia absolutnego: P₁ i P₂ we wzorze to teoretycznie ciśnienia absolutne. Jednak w praktyce inżynierskiej, gdy ciśnienie wlotowe i wylotowe mierzy się manometrami z tym samym punktem odniesienia (zazwyczaj lokalnym ciśnieniem atmosferycznym), użycie różnicy ciśnień manometrycznych daje całkowicie poprawny wynik. To znaczy: H = (Ciśnienie manometryczne na wylocie – Ciśnienie manometryczne na wlocie) / (ρ × g).

Ciśnienie wlotowe musi przekraczać wymaganą wartość NPSH: Jeśli ciśnienie wlotowe (P₁) jest zbyt niskie, ciecz będzie parować wewnątrz pompy, powodując kawitację, która może poważnie uszkodzić pompę. Wymagana dodatnia wysokość ssania netto (NPSHr) na krzywej wydajności pompy jest kluczowym parametrem, który zapewnia odpowiednio wysoką wartość P₁.

Opór systemu określa punkt pracy: Rzeczywiste ciśnienie wylotowe pompy w systemie rurociągów jest określane przez punkt przecięcia krzywej wysokości podnoszenia i przepływu pompy z krzywą oporu systemu rurociągów. Pompa dostosowuje swoją wydajność, aż generowana wysokość podnoszenia będzie dokładnie równa oporowi wymaganemu przez system przy danym natężeniu przepływu (w tym wysokości podnoszenia, tarcia w rurociągach, oporu zaworów itp.).