Mis on afiinsusseadused?

Afiinsusseadused (nimetatakse ka ventilaatori seadusteks või pumba seadusteks) on kolmest seosest koosnev kogum, mis kirjeldavad, kuidas tsentrifugaalpumpade, ventilaatorite ja turbiinide puhul vool, tõstekõrgus/rõhk ja võimsus muutuvad pöörlemiskiiruse või tiiviku läbimõõduga. Vooluhulk muutub lineaarselt, tõstekõrgus muutub ruuduna ja võimsus muutub kiiruse suhte kuubina.

Millal kehtivad afiinsusseadused?

Afiinsusseadused kehtivad tsentrifugaalpumpadele, ventilaatoritele ja puhuritele, mis töötavad fikseeritud süsteemikõveral. Need eeldavad geomeetriliselt sarnaseid tingimusi ja kokkusurumatut voolu. Need toimivad kõige paremini kiiruse muutuste korral kuni umbes ±30% arvutuspunktist.

Millised on afiinsusseaduste piirangud?

Afiinsusseadused on ligikaudsed. Need ei arvesta efektiivsuse muutusi projekteerimata tingimustes, süsteemi kõvera nihkeid, kavitatsiooni ega kokkusurutavuse mõjusid. Suurte kiiruse või läbimõõdu muutuste (>30%) korral võib tegelik jõudlus prognoositust oluliselt erineda.

Kuidas VFD kiiruse reguleerimine energiat säästab?

Kuna võimsus muutub kiiruse kuubikuna, annab isegi väike kiiruse vähendamine suure energiasäästu. Kiiruse vähendamine 20% võrra vähendab energiatarbimist ligikaudu 49% võrra (0,8³ = 0,512). Seetõttu on muutuva sagedusega ajamid (VFD) vooluhulga reguleerimiseks võrreldes drosselventiilidega väga kulutõhusad.

Milline on voolu ja rõhu seos?

Afiinsusseaduste kohaselt, kui kiirus muutub suhte r võrra, muutub vooluhulk r võrra ja rõhk/kõrgus muutub r² võrra. Seega, kui kiirust kahekordistada, siis vooluhulk kahekordistub, aga rõhk neljakordistub. Kui kiirust poole võrra vähendada, siis vooluhulk poole võrra väheneb, aga rõhk langeb veerandi võrra.

Tasuta inseneri tööriist

Afiinsusseaduste kalkulaator

Arvutage uus vooluhulk, tõstekõrgus/rõhk ja võimsus, kui pumba või ventilaatori kiirus (või tiiviku läbimõõt) muutub. Tsentrifugaalpumba afiinsusseaduste põhjal.

Pumbad ja ventilaatorid Kiirus ja läbimõõt VFD säästud

Tulemused

Uus Flow Q₂

—

Uus pea / rõhk H₂

—

Uus Power P₂

—

Kiiruse suhe (n₂/n₁)

—

Vooluhulk (Q₂/Q₁)

—

Pea suhe (H₂/H₁)

—

Võimsussuhe (P₂/P₁)

—

Kolm afiinsusseadust

Afiinsusseadused seovad voolukiiruse, pea (rõhu) ja võimsuse tsentrifugaalpumpade, ventilaatorite ja puhurite pöörlemiskiiruse või tiiviku läbimõõdu muutustega:

Kusjuures suhe võib olla kas n₂/n₁ (kiiruse muutus) või D₂/D₁ (läbimõõdu muutus).

Kiiruse muutus vs läbimõõdu muutus

Samad matemaatilised seosed kehtivad nii kiiruse muutuste kui ka tiiviku läbimõõdu muutuste puhul:

Parameeter	Kiiruse muutus	Läbimõõdu muutus
Voolu Q	Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)	Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁)
Pea H	H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²	H₂ = H₁ × (D₂/D₁)²
Võimsus P	P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³	P₂ = P₁ × (D₁/D₁)³

VFD energiasääst

Põhiteadmised: Võimsus varieerub vastavalt kuup kiirusest. Kiiruse vähendamine 20% võrra säästab ligikaudu 49% energiat (0,8³ = 0,512). Seetõttu on muutuva sagedusega ajamid (VFD) pumpade ja ventilaatorite puhul ühed kulutõhusamad energiasäästumeetmed.

Kiiruse vähendamine	Voolu vähendamine	Pea vähendamine	Energiasääst
10%	10%	19%	27%
20%	20%	36%	49%
30%	30%	51%	66%
40%	40%	64%	78%
50%	50%	75%	88%

Praktiline näide

Näide — tsentrifugaalpumba kiiruse suurendamine

Antud: n₁ = 1450 p/min, n₂ = 1750 p/min, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW

Kiiruse suhe r = 1750 / 1450 = 1,2069

Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h

H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 meetrit

P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW

⚠️ Piirangud: Afiinsusseadused eeldavad konstantset efektiivsust, geomeetriliselt sarnaseid tingimusi ja kokkusurumatut voolu. Kiiruse muutuste korral, mis ületavad ±30%, võib tegelik jõudlus oluliselt erineda. Tiiviku trimmimise seadused on vähem täpsed kui kiiruse muutumise seadused – kontrollige alati tootja kõverate abil.

Afiinsusseaduste kalkulaator | Pumba ja ventilaatori kiiruse muutus

Avaldatud admin kell 15. veebruar 2026 15. veebruar 2026

Tulemused

Kolm afiinsusseadust

Kiiruse muutus vs läbimõõdu muutus

VFD energiasääst

Praktiline näide