Gratis technisch hulpmiddel
Rekenmachine voor affiniteitswetten
Bereken de nieuwe stroming, opvoerhoogte/druk en het vermogen wanneer de pomp- of ventilatorsnelheid (of de waaierdiameter) verandert. Gebaseerd op de affiniteitswetten van centrifugaalpompen.
Resultaten
De drie affiniteitswetten
De affiniteitswetten relateren debiet, opvoerhoogte (druk) en vermogen aan veranderingen in rotatiesnelheid of waaierdiameter voor centrifugaalpompen, ventilatoren en blowers:
De verhouding kan dan n₂/n₁ (snelheidsverandering) of D₂/D₁ (diameterverandering) zijn.
Snelheidsverandering versus diameterverandering
Dezelfde wiskundige verbanden gelden voor zowel snelheidsveranderingen als veranderingen in de diameter van de waaier:
| Parameter | Snelheidsverandering | Diameterverandering |
|---|---|---|
| Debiet Q | Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁) | Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁) |
| Opvoerhoogte H | H₂ = H₁ × (n₂/n₁)² | H₂ = H₁ × (D₂/D₁)² |
| Vermogen P | P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³ | P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³ |
Energiebesparing door frequentieomvormers
Kerninzicht: Het vermogen varieert naarmate de kubus van snelheid. Een snelheidsverlaging van 20% bespaart ongeveer 49% aan vermogen (0,8³ = 0,512). Daarom zijn frequentieomvormers (VFD's) een van de meest kosteneffectieve energiebesparende maatregelen voor pompen en ventilatoren.
| Snelheidsverlaging | Debietreductie | Opvoerhoogtereductie | Vermogensbesparing |
|---|---|---|---|
| 10% | 10% | 19% | 27% |
| 20% | 20% | 36% | 49% |
| 30% | 30% | 51% | 66% |
| 40% | 40% | 64% | 78% |
| 50% | 50% | 75% | 88% |
Praktisch voorbeeld
Gegeven: n₁ = 1450 RPM, n₂ = 1750 RPM, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW
Snelheidsverhouding r = 1750 / 1450 = 1,2069
Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h
H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 m
P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW
⚠️ Beperkingen: Affiniteitswetten gaan uit van een constant rendement, geometrisch gelijke omstandigheden en een onsamendrukbare stroming. Bij snelheidsveranderingen groter dan ±30% kan de werkelijke prestatie aanzienlijk afwijken. De wetten voor het trimmen van de waaier zijn minder nauwkeurig dan de wetten voor snelheidsverandering — controleer deze altijd met de curves van de fabrikant.
De affiniteitswetten (ook ventilatorwetten of pompwetten genoemd) zijn drie verbanden voor centrifugaalmachines:
- Debiet verandert lineair met het toerental: Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)
- Opvoerhoogte/druk verandert met de tweede macht: H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²
- Vermogen verandert met de derde macht: P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³
Dezelfde verhoudingen gelden wanneer de waaierdiameter verandert in plaats van het toerental.
De affiniteitswetten zijn van toepassing op:
- Centrifugaalpompen, ventilatoren, blowers en turbines
- Bedrijf op een vaste systeemcurve
- Geometrisch vergelijkbare stromingsomstandigheden
- Niet-samendrukbare fluïda (vloeistoffen, lucht met lage snelheid)
Ze werken het beste bij toerentalveranderingen tot ±30% ten opzichte van het ontwerppunt. Ze zijn niet van toepassing op verdringerpompen of zuigercompressoren.
Belangrijkste beperkingen:
- Ze gaan uit van een constant rendement — in werkelijkheid verandert het rendement bij bedrijfspunten die afwijken van het ontwerppunt
- Grote toerentalveranderingen (>30%) kunnen aanzienlijke afwijkingen veroorzaken
- De wetten voor het verkleinen van de waaierdiameter zijn minder nauwkeurig dan die voor toerentalveranderingen
- Niet geldig voor samendrukbare stroming bij hoge Machgetallen
- Houden geen rekening met cavitatie-effecten (NPSH)
- Veranderingen van de systeemcurve (bijv. smoren met een klep) maken de voorspellingen ongeldig
Omdat het vermogen verandert met de derde macht van het toerental, leveren zelfs kleine toerentalverlagingen grote energiebesparingen op:
- 10% toerentalverlaging → 27% vermogensbesparing
- 20% toerentalverlaging → 49% vermogensbesparing
- 30% toerentalverlaging → 66% vermogensbesparing
- 50% toerentalverlaging → 88% vermogensbesparing
VFDs (frequentieregelaars) benutten dit verband met de derde macht, waardoor ze voor debietregeling veel efficiënter zijn dan smoorkleppen. Typische terugverdientijden zijn 6–18 maanden.
Voor een gegeven toerentalverhouding r:
- Het debiet verandert met een factor r (lineair)
- De druk/opvoerhoogte verandert met een factor r² (kwadratisch)
Als u het toerental verdubbelt (r=2), verdubbelt dus het debiet, maar wordt de druk viermaal zo groot (4×). Als u het toerental halveert (r=0.5), halveert het debiet, maar daalt de druk tot 25%. Dit niet-lineaire verband is essentieel om het gedrag van pomp- en ventilatorsystemen te begrijpen.
De procedures die op deze pagina worden beschreven, zijn ontwikkeld en in het veld getest door het Vibromera-team met behulp van de Balanset-1A, een draagbaar tweekanaals balanceerapparaat en trillingsanalysator voor het balanceren van rotoren ter plaatse.
Professionele instrumenten en software voor veldbalancering. Bereik optimale pomp- en ventilatorprestaties op locatie. Gebruikt in meer dan 50 landen.
