Калькулятор мощности насоса

Обзор

Расчеты мощности насоса определяют энергию, необходимую для перемещения жидкости через систему. Три ключевых уровня мощности: гидравлическая мощность (полезная работа над жидкостью), мощность на валу (мощность, подаваемая на насос) и мощность двигателя (электрический вход). Понимание этих взаимосвязей необходимо для выбора насоса, оценки стоимости энергии и проектирования систем.

Сохранен исходный текст: "Идеальная гидравлическая мощность для привода насоса зависит от массового расхода, плотности жидкости, перепада высот - будь то статический подъем от одной высоты к другой или общий компонент потерь напора в системе - и может быть рассчитана как Ph(kW) = q ρ g h / 3.6×106 = q p / 3.6×106." Исходный источник также утверждает: "Мощность на валу - мощность, необходимая для передачи от двигателя к валу насоса - зависит от эффективности насоса."

Ключевые формулы

Гидравлическая мощность, подаваемая на жидкость, составляет:

$P_{hydraulic} = \frac{\rho \cdot g \cdot Q \cdot H}{1000}$

С учетом эффективности насоса, необходимая мощность на валу составляет:

$P_{shaft} = \frac{P_{hydraulic}}{\eta_{pump}}$

С учетом эффективности двигателя, электрическая входная мощность составляет:

$P_{motor} = \frac{P_{shaft}}{\eta_{motor}}$

Объединяя в одно выражение:

$P_{motor} = \frac{\rho \cdot g \cdot Q \cdot H}{1000 \cdot \eta_{pump} \cdot \eta_{motor}}$

Гидравлическая лошадиная сила — Имперские единицы

Исходная формула сохранена явным образом:

$P_h(hp) = \frac{q_{gpm} h_{ft} SG}{3960 \eta}$

где q_gpm — расход в US галлонах в минуту, h_ft — напор в футах, SG — удельный вес, а efficiency — КПД насоса в десятичном виде. Если КПД не указан, выражение q_gpm h_ft SG / 3960 даёт водяные лошадиные силы.

Переменные

Конвертер единиц

Примеры расчётов

Единицы СИ

Для воды с плотностью 1000 кг/м³, расходом 50 м³/ч, общим напором 30 м, КПД насоса 75% и КПД двигателя 90%:

$P_{hydraulic} = \frac{1000 \cdot 9.81 \cdot (50/3600) \cdot 30}{1000} \approx 4.09\ kW$

$P_{motor} = \frac{4.09}{0.75 \cdot 0.90} \approx 6.06\ kW$

Имперские единицы

Для воды с SG = 1.0, расходом 500 US gpm, общим напором 100 ft, КПД насоса 70% и КПД двигателя 90%:

Имперская формула гидравлической мощности из исходного источника:

$P_h(hp) = \frac{q_{gpm} h_{ft} SG}{3960 \eta}$

где q_gpm — расход в галлонах в минуту (US), h_ft — напор в футах, SG — удельный вес, а efficiency — КПД насоса в десятичной дроби. Без учёта эффективности выражение q_gpm h_ft SG / 3960 представляет гидравлическую мощность воды.

$Water\ hp = \frac{500 \cdot 100 \cdot 1.0}{3960} \approx 12.63\ hp$

$Motor\ hp = \frac{12.63}{0.70 \cdot 0.90} \approx 20.05\ hp$

Графики мощности на валу насоса

На исходной странице представлены диаграммы мощности на валу в метрических и имперских единицах. Интерактивный график ниже отображает ту же зависимость для воды при КПД насоса 70%.

График формул мощности насоса

Изображение pump_power.png суммирует эквивалентные формы мощности насоса в системах СИ и имперской. Это интерактивное представление сравнивает гидравлическую, валовую и входную мощность двигателя для одной и той же рабочей точки.

График мощности на валу насоса в имперских единицах

Исходная диаграмма pump_shaft_power_imperial.png представлена ниже с использованием соотношения водяных лошадиных сил при КПД насоса 70%.

Связанные мобильные приложения от The Engineering ToolBox

На исходной странице был раздел с мобильными приложениями. При миграции калькуляторы мощности насосов в системах СИ и имперских единицах стали доступны прямо на странице в виде инструментов для мобильных и настольных браузеров.

Типичные КПД насосов

Связь удельной частоты вращения и КПД

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены с исходной страницы для сохранения полных справочных данных.

Кэшированная исходная таблица за пределами диаграмм содержит строки макета сайта и оболочки калькулятора, а не инженерные данные. Она намеренно объединена в калькуляторы СИ и Imperial, конвертер единиц и интерактивные диаграммы мощности вала (метрические/имперские) выше.

Оригинальные исходные изображения

Следующие оригинальные исходные изображения сохранены, чтобы избежать потери визуального справочного материала. Когда изображение содержит графические или табличные данные, извлечённые значения представлены в таблицах страницы, калькуляторах или интерактивных диаграммах; остальные изображения сохраняются как визуальные исходные ссылки.

Насосы - диаграмма мощности вала в зависимости от расхода и напора - Метрические единицы

Инженерные заметки

• Согласованность единиц: В формуле СИ требуется расход в м³/с. Преобразуйте из м³/ч, разделив на 3600.
• Полный напор (H) включает статический подъём, потери на трение и любое требуемое давление на выходе, преобразованное в эквивалентную высоту столба жидкости.
• КПД зависит от рабочей точки: Указанные значения КПД соответствуют точке наивысшей эффективности (BEP). Работа далеко от точки BEP значительно снижает фактический КПД.
• Удельный вес: Для жидкостей, отличных от воды, используйте $\rho_{fluid}$ вместо плотности воды. В качестве альтернативы, умножьте гидравлическую мощность на удельный вес (SG).
• Соображения по VFD: При использовании частотных преобразователей КПД двигателя может меняться в зависимости от скорости. Следуйте кривым КПД двигателя, а не единому номинальному значению.
• Вязкие жидкости: Высоковязкие жидкости снижают производительность насоса по сравнению с каталоговыми значениями для испытаний на воде. Применяйте коэффициенты коррекции вязкости в соответствии со стандартами HI (Hydraulic Institute).
• Запас по мощности: Общепринятой практикой является выбор двигателя с номинальной мощностью на 10–15% выше рассчитанной мощности на валу для компенсации переходных перегрузок и будущего износа.

Источники

• Оригинальный источник
• Hydraulic Institute, Engineering Data Book, стандарты применения насосов