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容積ポンプの動力計算と高粘度液体の移送について
2023/10/17 14:19
- 容積ポンプの動力計算について説明します。
- 高粘度(2400CP)の液体の移送方法について考えています。
- 揚程と配管圧損の関係についてアドバイスをお願いします。
容積ポンプの動力計算
2009/07/09 16:48
お世話になります。
容積ポンプの動力計算ですが、下記公式でよいのでしょうか?
Pw=ρgQH/1000(kw)
Pw=ポンプ動力
ρ=密度
Q=流量
H=揚程
というのも、既存のギヤポンプで高粘度(2400CP)の移送を検討しており、移送可能か動力で検証してみました。
この式からすると、揚程が動力に関係します。高粘度の場合、配管圧損が高くなり、揚程が増えるので、配管径を大きくし、圧損を下げてやれば移送可能であると判断しましたが間違いでしょうか?
アドバイスお願いします。
回答 (3件中 1~3件目)
先の回答者の方々が触れられていない部分を触れておきます。
2400CPの高粘度液をギャーポンプで輸送する場合、
回転数が相当に制限されてくると思います。
当該ギヤーポンプの粘度に応じた限界速度を越すとキャビテーションを発生するのは勿論ですが、急激に動力が増大します。
言い換えると、高粘度液の場合でもギャーポンプの回転数を下げれば輸送は出来るということです。
以上
1、ギャーポンプの粘性限界速度は、それぞれのメーカーで定められていると思います。
2、粘性と軸動力の関係は、式の有無は分かりませんが、経験値が主体になると思います。
補足説明
ギャーポンプの場合、二つの歯車が噛み合う刃先部分に噛みこみ現象を生じます、これを逃がす、或は避けるために、メーカーそれぞれ工夫を凝らしております。
また、歯車の側面隙間も取扱液の粘性に応じて調整しなければなりません。
これらを完全にクリヤーする事は現実的には不可能であり、完全にクリヤーしたとしても粘性による軸動力の増加はあります。
そもそも、このような高粘度液の揚送では、糖蜜等を送るような特殊なローターポンプを選ぶべきと思います。
私の及ぶところはここまでです。
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容積ポンプの動力計算は、
一秒間にρgQ [N]の流体をH [m]の高さに持ち上げる仕事は ρgQH [N・m/s]
であるので、毎秒Q [m3]の流体を全揚程H [m]の高さ にくみ上げるポンプの
理論動力として計算し、
Pw=ρgQH/1000(kw)又はPw=ρgQH(w)です。
後は、高粘度の流体移送なので、配管径を大きくし、圧損を下げてやれば
効率的に移送ができますが、やはり簡単な圧力損失計算をすべきです。
流体のエネルギーは圧力損失も含めて、ベルヌーイ定理(揚程)で計算
します。
ベルヌーイ定理を検索してみて納得したら、閉じましょう。
お礼
2009/07/10 15:03
早速の回答ありがとうございます。
やはり、提示した公式は、ポンプ型式に関係なく適用できるものなのですね。(渦巻きポンプの場合だと思ってました。)
多品種の液体を扱っており、種類によって移送できないものなどあったので、粘度がどのように関係しているか調べていました。
動力の計算中に、粘度が関係する項は、揚程(=圧力損失)の部分しかないため、考え方があっているのかよくわかりませんでした。
ありがとうございました。
移送圧力が高くなる場合や,高速ポンプにおけるNPSH(有効吸込水頭)という
考え方があります。キャビテーションなどを考えるときに有効です。
管内での移送液のガス化等考える必要がなければ,提示の基本公式で良いと
思います。
ただし管ロス(配管圧損)の見積には注意が必要です。管ロスの計算方法を
合わせて提示しておきます(『計算できる演習ページ』→『管内流れの圧力損
失』を選択下さい)。
お礼
2009/07/10 14:53
早速の回答ありがとうございました。
動力計算に粘度の項目が必要かと思っていましたが、基本公式で良いのですね。
実際に配管損失を計算しましたが、揚程のほとんどを圧損が占めたので、口径アップすればポンプを買わずに済むのかな?と検討していました。
お礼
2009/07/13 09:43
回答ありがとうございます。
ポンプメーカーにいろいろ相談しましたが、そのような回答が多いですね
。
以下の部分ですが、もっと詳しくお教え願いますでしょうか?
>当該ギヤーポンプの粘度に応じた限界速度を越すとキャビテーションを発生するのは勿論ですが、急激に動力が増大します。
・限界速度というのは、ギヤ(ローター)の周速度のことでしょうか?粘度と、周速度の関係についてポンプメーカーがある程度データをもっているものなのですか?
・急激に動力が増大するとありますが、本件で提示した公式以外に粘度が関係する計算方法があるということでしょうか?
というのも、メーカーの見積り仕様に疑問を感じています。限界速度のことから、既存品(現在使用している物)よりもポンプを1サイズぐらいアップで、回転数を落とすのは理解できますが、動力が増えるのがよくわかりません。
質問の公式からすると、粘度に関する部分がありませんが、どのように算出するもでしょうか?