Sukulaisuuslain - Affinity laws

Affiniteetti lait (tunnetaan myös nimellä "Fan Lait" tai "Pumppu") kieltävät pumput / puhaltimet käytetään hydrauliikka , Hydronics ja / tai LVI ilmaista suhdetta muuttujia pumpun tai puhaltimen suorituskykyä (kuten pää , tilavuuden virtausnopeus , akselin nopeus) ja teho . Ne koskevat pumppuja , puhaltimia ja hydraulisia turbiinia . Näissä pyörivissä työkoneissa affiniteettilakeja sovelletaan sekä keskipakovirtauksiin että aksiaalivirtauksiin.

Lait johdetaan Buckinghamin π -lauseesta . Affiniteettilait ovat hyödyllisiä, koska ne mahdollistavat pumpun tai tuulettimen pään purkausominaisuuden ennustamisen tunnetusta ominaisuudesta, joka on mitattu eri nopeudella tai juoksupyörän halkaisijalla. Ainoa vaatimus on, että kaksi pumppua tai tuuletinta ovat dynaamisesti samanlaisia, toisin sanoen pakotetun nesteen suhteet ovat samat. Edellytyksenä on myös, että kahden juoksupyörän nopeus tai halkaisija toimivat samalla tehokkuudella.

Laki 1. Kun juoksupyörän halkaisija (D) pidetään vakiona:

Laki 1a. Virtaus on verrannollinen akselin nopeuteen:

${\ displaystyle {Q_ {1} \ yli Q_ {2}} = {\ vasen ({N_ {1} \ yli N_ {2}} \ oikea)^{1}}}$

Laki 1b. Paine tai pää on verrannollinen akselin nopeuden neliöön:

${\ displaystyle {H_ {1} \ yli H_ {2}} = {\ vasen ({N_ {1} \ yli N_ {2}} \ oikea)^{2}}}$

Laki 1c. Teho on verrannollinen akselin nopeuden kuutioon:

${\ displaystyle {P_ {1} \ yli P_ {2}} = {\ vasen ({N_ {1} \ yli N_ {2}} \ oikea)^{3}}}$

Laki 2. Kun akselin nopeus (N) pidetään vakiona:

Laki 2a. Virtaus on verrannollinen juoksupyörän halkaisijan kuutioon:

${\ displaystyle {Q_ {1} \ yli Q_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{3}}}$

Laki 2b. Paine tai pää on verrannollinen juoksupyörän halkaisijan neliöön:

${\ displaystyle {H_ {1} \ yli H_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{2}}}$

Laki 2c. Teho on verrannollinen juoksupyörän halkaisijan viidenteen tehoon (olettaen akselin vakionopeuden):

${\ displaystyle {P_ {1} \ yli P_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{5}}}$

missä

• ${\ displaystyle Q}$on tilavuusvirtaus (esim. CFM , GPM tai L/s)
• ${\ displaystyle D}$ on juoksupyörän halkaisija (esim. tai mm)
• ${\ displaystyle N}$on akselin pyörimisnopeus (esim. rpm )
• ${\ displaystyle H}$ onko puhaltimen/pumpun kehittämä paine tai pää (esim. psi tai Pascal)
• ${\ displaystyle P}$ on akselin teho (esim. W).

Nämä lait edellyttävät, että pumpun/tuulettimen hyötysuhde pysyy vakiona , mikä on harvoin täsmälleen totta, mutta se voi olla hyvä likimäärä, kun sitä käytetään sopivilla taajuus- tai halkaisija -alueilla (ts. Tuuletin ei liiku lähellekään 1000 kertaa enemmän ilmaa kehruu 1000 kertaa sen suunnitellulla nopeudella, mutta ilman liike voi lisääntyä 99%, kun toimintanopeus vain kaksinkertaistuu). Tarkka suhde nopeuden, halkaisijan ja tehokkuuden välillä riippuu yksittäisen tuulettimen tai pumpun rakenteesta . Tuotetestaus tai laskennallinen nesteen dynamiikka ovat tarpeen, jos hyväksyttävyysalue on tuntematon tai jos laskennassa vaaditaan suurta tarkkuutta. Tarkkojen tietojen interpolointi on myös tarkempaa kuin affiniteettilait. Pumpuihin sovellettuna lait toimivat hyvin vakioläpimittaisen muuttuvan nopeuden tapauksessa (laki 1), mutta ovat epätarkempia vakionopeuksisen muuttuvan juoksupyörän halkaisijan tapauksessa (laki 2). ${\ displaystyle \ eta _ {1} = \ eta _ {2}}$

Säteittäisen virtauksen keskipakopumppujen alalla on yleinen käytäntö pienentää juoksupyörän halkaisijaa "leikkaamalla", jolloin tietyn juoksupyörän ulkohalkaisija pienenee koneistamalla pumpun suorituskyvyn muuttamiseksi. Tällä alalla on myös yleistä viitata matemaattisiin likiarvoihin, jotka liittyvät tilavuusvirtaukseen, siipipyörän halkaisijaan, akselin pyörimisnopeuteen, kehitettyyn päähän ja tehoon "affiniteettilakeina". Koska juoksupyörän leikkaaminen muuttaa juoksupyörän perusmuotoa (lisää nopeutta ), lain 2 mukaisia ​​suhteita ei voida käyttää tässä skenaariossa. Tässä tapauksessa teollisuus odottaa seuraavia suhteita, mikä on parempi lähentäminen näihin muuttujiin, kun on kyse siipipyörän leikkaamisesta.

Kun akselin nopeus (N) pidetään vakiona ja juoksupyörän halkaisijan pienet vaihtelut leikkauksen kautta:

Tilavuusvirtaus vaihtelee suoraan leikatun siipipyörän halkaisijan mukaan:

${\ displaystyle {Q_ {1} \ yli Q_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{1}}}$

Pumpun kehitetty pää ( dynaaminen kokonaispää ) vaihtelee leikatun juoksupyörän halkaisijan neliön mukaan:

${\ displaystyle {H_ {1} \ yli H_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{2}}}$

Teho vaihtelee leikatun siipipyörän halkaisijan kuution mukaan:

${\ displaystyle {P_ {1} \ yli P_ {2}} = {\ vasen ({D_ {1} \ yli D_ {2}} \ oikea)^{3}}}$

missä

• ${\ displaystyle Q}$on tilavuusvirtaus (esim. CFM , GPM tai L/s)
• ${\ displaystyle D}$ on juoksupyörän halkaisija (esim. tai mm)
• ${\ displaystyle N}$on akselin pyörimisnopeus (esim. rpm )
• ${\ displaystyle H}$on koko dynaaminen pää kehittämä pumpun (esim m tai ft)
• ${\ displaystyle P}$ on akselin teho (esim. W tai HP)

Katso myös

Jos haluat tietää, miten nämä voimat yhdistyvät, esim. F = (MV ² )/R , katso Centripetal Force

Viitteet