什麼是泵浦軸功率?
軸功率(又稱制動功率或 brake power)是指為了讓流體克服特定揚程而必須輸入泵浦軸心的機械功率。由於沒有任何泵浦的效率能達到 100%,軸功率一定會大於實際傳遞給流體的有效水力功率,兩者之間的差額會因摩擦、回流以及其他內部損失而耗損。掌握軸功率,才能正確選配驅動馬達的規格。
如何使用這個計算器
輸入流體密度(水為 1000 kg/m³)、體積流量 Q(單位為立方公尺每秒)、總揚程 H(公尺),以及泵浦效率(百分比)。重力加速度預設為 9.81 m/s²。計算器會以千瓦(kW)與馬力(hp)呈現軸功率,並一併列出對應的水力功率與所採用的效率值。
公式解析
水力功率為 \(P_{\text{水力}} = \rho g Q H\)(單位為瓦)。將其除以小數形式的效率 \(\eta\),即可得到軸功率:
$$P_{\text{軸}} = \frac{\rho g Q H}{\eta}$$其中 \(\rho\) 為密度(kg/m³)、\(g\) 為重力加速度(m/s²)、\(Q\) 為流量(m³/s)、\(H\) 為揚程(m)。將瓦數除以 1000 可換算為千瓦;除以 745.7 則可換算為馬力。
實例演算
以水為例(\(\rho = 1000\)),\(Q = 0.05\ \text{m}^3/\text{s}\)、\(H = 20\ \text{m}\)、\(\eta = 75\%\):
$$P_{\text{水力}} = 1000 \times 9.81 \times 0.05 \times 20 = 9810\ \text{W} = 9.81\ \text{kW}$$$$P_{\text{軸}} = \frac{9810}{0.75} = 13{,}080\ \text{W} \approx 13.08\ \text{kW}$$約等於 17.5 hp。因此你應該選用額定功率高於 13 kW 的馬達。
常見問題
為什麼軸功率會比水力功率高?因為效率小於 1,馬達必須額外輸出功率,以彌補泵浦內部的各種損失。
該採用多少效率值?一般離心泵的效率約落在 60–85% 之間。若手邊有製造商提供的性能曲線,請依實際運轉工作點對應的效率值來計算。
適用於任何液體嗎?可以,只要輸入正確的密度即可。但對於高黏度或非牛頓流體,實際損失可能會有所不同。