ちょっと、そこ！軸流ポンプのサプライヤーとして、軸流ポンプの揚程の計算方法についてよく質問を受けます。これは、特定のニーズに適したポンプを選択する際に重要な側面です。それでは、早速そのプロセスを段階的に見ていきましょう。
まず、ポンプの揚程とは何でしょうか?簡単に言えば、揚程はポンプが流体に与えるエネルギーを表します。通常、メートル (m) またはフィート (ft) で測定され、ポンプが液体を持ち上げることができる高さを示します。ヘッドには静的ヘッド、速度ヘッド、フリクションヘッドなどのさまざまな種類があります。
スタティックヘッド
静的水頭とは、吸込点と吐出点の間の高低差です。たとえば、井戸から 10 メートル高いタンクに水を汲み上げる場合、静的落差は 10 メートルになります。計算するのは非常に簡単です。 2 点間の垂直距離を測定するだけです。
あなたが持っているとしましょう軸流深井戸ポンプ井戸の中に設置されています。井戸の水位は地表から 5 メートル下にあり、その水を地上 8 メートルの貯蔵タンクに汲み上げています。静的水頭はこれら 2 つの距離の合計、5 + 8 = 13 メートルになります。
ベロシティヘッド
速度ヘッドは、流体がポンプと配管システムを通って移動するときの流体の運動エネルギーに関係します。それは流体の速度と密度によって異なります。速度ヘッドを計算する式は次のとおりです。
$h_v=\frac{v^2}{2g}$
ここで、$h_v$ は速度ヘッド、$v$ は流体速度、$g$ は重力による加速度 (約 9.81 m/s²) です。
流体の速度を求めるには、流量とパイプの断面積を知る必要があります。流量は通常、立方メートル/秒 (m³/s) またはガロン/分 (GPM) で測定されます。速度の公式は次のとおりです。
$v=\frac{Q}{A}$
ここで、$Q$ は流量、$A$ はパイプの断面積です。
たとえば、流量が 0.1 m3/s、パイプの直径が 0.2 メートルの場合、断面積 $A=\pi(\frac{d}{2})^2=\pi(\frac{0.2}{2})^2 = 0.0314$ m² となります。すると速度 $v=\frac{0.1}{0.0314}\about3.18$ m/s となります。
速度ヘッド $h_v=\frac{(3.18)^2}{2\times9.81}\およそ0.51$ メートル。
フリクションヘッド
摩擦水頭は、流体とパイプ、バルブ、継手などの内面との間の摩擦によるエネルギー損失です。これは、パイプの材質、パイプの直径、流量、パイプの長さなどのいくつかの要因に依存します。
摩擦水頭の計算にはさまざまな方法があります。一般的な方法の 1 つは、Darcy - Weisbach 方程式を使用することです。
$h_f = f\frac{L}{D}\frac{v^2}{2g}$
ここで、$h_f$ は摩擦ヘッド、$f$ は摩擦係数、$L$ はパイプの長さ、$D$ はパイプの直径、$v$ は流体速度、$g$ は重力による加速度です。
摩擦係数 $f$ は、レイノルズ数とパイプの相対粗さを考慮したムーディ チャートから決定できます。
長さ 50 メートル、直径 0.2 メートル、流体速度 3.18 m/s、摩擦係数 0.02 のパイプがあると仮定します。 Darcy - Weisbach の式を使用すると、摩擦水頭は $h_f=0.02\times\frac{50}{0.2}\times\frac{(3.18)^2}{2\times9.81}\およそ 2.55$ メートルになります。
総ヘッド
軸流ポンプの全揚程は、静揚程、速度揚程、摩擦揚程の合計です。
$H = H_s+h_v + h_f$
ここで、$H$ は全ヘッド、$H_s$ は静的ヘッド、$h_v$ は速度ヘッド、$h_f$ は摩擦ヘッドです。
前の例の値を使用すると、静的ヘッド $H_s = 13$ メートル、速度ヘッド $h_v = 0.51$ メートル、摩擦ヘッド $h_f = 2.55$ メートルの場合、合計ヘッド $H=13 + 0.51+2.55 = 16.06$ メートルになります。
では、ヘッドを正確に計算することがなぜそれほど重要なのでしょうか?効率的な運転には、適切なヘッドを備えた適切なポンプを選択することが不可欠です。ポンプの揚程が低すぎると、流体を必要な高さまで持ち上げることができず、システム内の摩擦損失を克服することができません。一方、ポンプの揚程が高すぎると、必要以上に多くのエネルギーを消費し、運転コストが高くなります。
当社は、以下を含む幅広い軸流ポンプを提供しています。横型軸流ポンプそして水中混流ポンプ、さまざまな揚程と流量の要件を満たすように設計されています。灌漑、排水、または産業用途のいずれを扱う場合でも、当社はお客様のニーズに最適なポンプを見つけるお手伝いをします。
軸流ポンプをご検討中で、揚程の計算や適切なポンプ モデルの選択についてサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。当社の専門家チームは、お客様が十分な情報に基づいた意思決定を行えるよういつでもお手伝いいたします。詳細な技術仕様、性能曲線、コスト効率の高いソリューションを提供します。それでは、会話を始めて、あなたのプロジェクトに最適なポンプを見つけてみましょう!
参考文献
- クレーン会社。 「バルブ、継手、パイプを通る流体の流れ」。テクニカルペーパーNo.410。
- ストリーター、VL、ワイリー、EB「流体力学」。マグロウ - ヒル。