ポンプ容量の理解
ポンプは往復動型、ダイヤフラム型、遠心型の3種類に分類されます。遠心型ポンプは耐久性と性能に優れているため、多くのスラリーシステムで使用されています。 遠心ポンプ インペラを回転させてシステムを通じてスラリーを移動させます。.
ポンプの能力は、主に2つのパラメータ、すなわちヘッド圧力と流量によって決まります。メーカーは各ポンプに、圧力と流量の関係を示すポンプ曲線を提供しています。この曲線によって、ポンプがアプリケーションに適しているかどうかが判断されます。.
アプリケーションが複雑になるほど、必要なポンプ設計特性を決定する際に専門家の支援が重要になります。しかし、どのような状況でも基本的な手順を踏むことは可能です。流量とスラリーポンプの計算について理解するには、以下をお読みください。.
スラリーポンプの選択：考慮すべき点は何ですか?
流量を計算する
ポンプのサイズと選定を行う前に、まず流量を計算する必要があります。産業環境では、流量は工場の生産段階によって決定されることがよくあります。適切なタンクに充填するには100 gpm（6.3 L/s）の流量が必要であると計算するだけの単純な場合もあれば、プロセス中の接触によって総容量が影響を受ける場合もあり、その場合は徹底的に調査する必要があります。.
静水頭を計算する
真空容器液面と流出管末端高さ間の高さ、または分散タンク液面と排水管末端高さ間の高さを監視する必要があります。.
摩擦ヘッドを計算する
流体の流速、配管サイズ、配管長によって圧力水頭が決まります。摩擦水頭は主配管に作用するため、重要な役割を果たします。.
総水頭を決定または計算する
圧縮力は、流量（正または負）と界面ヘッドによって生じます。.
ポンプの選択
ポンプの選択は、総揚程と流量の要件およびアプリケーションの適合性に基づいて行われます。.
スラリーポンプの決定とスラリーポンプの計算
スラリーポンプを計算するときは、プロセス測定値を計算する必要があります。.
粒子サイズと分布
粒子サイズ d50 (d85) は、スラリー中の一定サイズ以下の破片の割合です。.
この値は、固形物を様々なメッシュのふるいにかけ、それぞれの分量を測定することで算出されます。ふるい曲線を描くことで、異なるサイズの粒子の割合を読み取ることができます。例えば、d85 = 3 mmは、粒子の85%が直径3 mm以下であることを示します。.
小粒子の質量分率
粒子径が75μm未満の粒子の割合。スラリー中の小粒子の割合を決定する必要があります。直径75μm未満の粒子は、より大きな粒子の移動を助けることができます。75μm未満の粒子の割合が50%に近づくと、スラリーの特性は非沈降性に移行します。.
固形物濃度
スラリー中の粒子濃度は、体積パーセント Cv または重量パーセント Cm で表すことができます。.
密度・比重とは何ですか？
固体
固体の比重は、その密度を表します。この値（SGs）は、固体の密度を水の密度で割ることによって計算されます。.
H20
水の密度は1000 kg/m³です。20℃では比重は1です。価格は温度によって若干異なります。.
スラリー
ノモグラフを使用してスラリーの比重を決定することができます。.
粒子の形状
顆粒の形状は、スラリーのポンプ挙動だけでなく、ポンプや配管構造の摩耗にも影響を及ぼします。形状係数は、スラリー粒子が完全な球形からどの程度離れているかを示します。これらの詳細を把握することは不可欠です。.
スラリーの特性
スラリーは、沈殿性または非沈殿性に分類されます。.
非沈降性スラリー
内容物が底に沈降せず、長期間にわたって環境中に残留する混合物。非沈降性スラリーは均質で粘性的な挙動を示すものの、その性質は非ニュートン流体である。.
粒子のサイズ：60〜100μm未満。.
均質な混合物とは、沈降しないスラリーのことです。.
均質混合物
固体が均一に分散された固体と液体の混合物。.
沈殿スラリー
このタイプのスラリーは処理時間中にすぐに透明になりますが、揮発性により懸濁状態が維持されます。粒子径：100μm以上
沈殿するスラリーは、完全にまたは部分的に成層化できる擬似均質または不均質の混合物です。.
擬似均質混合物
すべての分子が懸濁しているが、底部の蓄積が高くなっている混合物。.
不均一混合物
粒子が均一に分散されておらず、パイプまたは格納容器の底部に多く蓄積される傾向がある固体と液体の組み合わせ（沈殿スラリーと比較して）。.
液体の定義
密度を除いて、液体の粘度がその特性を決定します。.
液体に圧力をかけると、液体は無限に変形します。これは流動性があると言われています。液体が流動する際、分子間の相互作用によって生じる内部摩擦が作用します。この内部摩擦は粘性として知られる液体の特性です。.
液体の粘度は温度が上昇すると急速に低下します。.
ニュートン液体
ニュートン流体におけるせん断応力は直線的であり、速度勾配またはせん断速度と相関します。水およびほとんどの液体はニュートン流体です。.
非ニュートン流体の性質を持つ液体
微粒子を含む水系スラリーなど、一部の液体では、せん断応力とせん断速度の間に単純な関係が成り立ちません。これらは非ニュートン流体とも呼ばれます。.
一部の非ニュートン液体には、特定の最小せん断応力が適用されない限り流れないという異常な特性があります。.
ポンプの性能
スラリーを汲み上げる遠心ポンプの有効性は、スラリーの液体/固体含有量に応じて、遠心ポンプの汲み上げの必要性に応じて異なります。
この違いは、前章で説明したスラリーの特性（粒子径、密度、形状）によって決まります。影響を受ける要因は、動力（P）、揚程（H）、効率（）です。以下のグラフは、スラリーと水の違いを示しています。.
流動液体のエネルギーとヘッド
安定した平衡状態において、水やその他の液体はバランスを取ります。丘の上の高所にある構造物の水は、将来有望です。水は仕事をする能力、言い換えればエネルギーを持っています。低地へ降りる途中で、位置エネルギーは運動エネルギーに変換され、タービン発電機やモーターの駆動など、実際の仕事に利用されます。.
はしけや水車を川に流す。言い換えれば、滝のように、このエネルギーはすべて無駄になる可能性がある。.
ダムは水力発電や発電などさまざまな目的で水を貯めます。.
発電、灌漑システム、作物栽培、都市給水システムなど、
生活に不可欠な要素、および河川の洪水緩和計画に使用される水は、水力発電計画にのみ使用されなければなりません。.
変換可能な位置エネルギーが豊富な高高度に保管される水循環と灌漑
ポンプは、水をパイプを通じて循環させたり、高台に送ったりできるように、水に運動エネルギーを与えるシステムで使用されます。.
流体は常にエネルギーが最も高い点から最も低い点へと流れます。エネルギーとは、仕事を遂行する能力です。.
システム設計
静的ヘッド
静圧は、スラリー源の表面と排出点の間の横方向の品質ギャップです。.
摩擦による損失
液体が吐出管とバルブを通過する際に摩擦が発生します。スラリーポンプの場合、配管の曲がりやバルブによる摩擦損失は、標準的な重水ポンプの損失とは異なります。.
総流量の頭圧
この値はポンプの推定に使用され、静水頭とパイプおよびバルブによって生じる摩擦損失で構成され、すべて水メートルに変換されます。.
臨界速度
一般的に、配管内の流速は一定の閾値以上に維持する必要があります。流速が増加すると摩擦損失が増加し、配管システムの摩耗も増加する可能性があります。流量が低いと配管内に堆積物が生じ、結果として大きな損失が発生します。.
ポンプ寸法
- 水ポンプ曲線
- スラリー減少曲線
- スラリーデューティポイントは、ポンプシステム曲線とパフォーマンス曲線が交差する場所です。.
考慮すべきその他の要素
ポンプを使用する場合、ポンプの入口圧力はポンプ内の液体の蒸気圧を上回る必要があります。ポンプに必要な入口圧力（NPSH req）は、ポンプシステムで利用可能な値（NPSH）を下回ってはなりません。.
利用可能な値は、周囲の気圧（海抜）、液体の蒸気圧、スラリーの密度、サンプのレベルによって影響を受けます。.
例えば、海抜1000メートルで水ベースのスラリーをポンプで汲み上げる場合、液温は40℃、液面はポンプ入口から2メートル上にあります。.
式：
NPSHa = 空気圧 - 蒸気圧 + サムプ入口レベル。.
NPSHa = 9.2 – 0.4 + 2 = 10.8
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