Základní principy výběru čerpadla. Výpočet čerpadla

Při výběru čerpadel pro dané provozní podmínky je třeba kromě hydraulických zohlednit jako základní i ekonomické požadavky. Spočívají v tom, že zvolené čerpadlo a hnací motor mají přijatelnou cenu a vysokou účinnost.

Výběr čerpadla pro práci v daném systému (síť, potrubí) znamená zajistit splnění následujících podmínek.

1. Průtok zvoleného čerpadla musí odpovídat průtoku v systému Q_H = Q_c.

2. Dopravní výška čerpadla musí odpovídat požadované dopravní výšce v síti při daném průtoku Q_C(H_H = H_с).

3. Čerpadlo musí pracovat s účinností stanovenou GOST.

Jelikož podle tlakové charakteristiky Q – Н Vzhledem k tomu, že nelze předem určit, s jakými skutečnými parametry bude čerpadlo pro dané potrubí pracovat, je pro vyřešení problému s výběrem čerpadla pro dané provozní podmínky nutné mít k dispozici nejen provozní vlastnosti čerpadla, ale také parametry čerpadla. ale také charakteristiku systému (síť, potrubí), na kterém bude čerpadlo pracovat.

Charakteristika systému (sítě) nazývají vztah mezi tlakem Н_с a spotřeba sítě Q_C(H_C = f(Q_c)). Obecně lze rovnici pro tlakovou charakteristiku sítě zapsat takto:

kde Н – statický tlak v síti

∆z je celková geometrická výška stoupání kapaliny; р₁, R.₂ – tlak na začátku a na konci sítě; k_TpQ_o 2 je součet hydraulických ztrát v síti; k_tr — odpor potrubí; Q – spotřeba v síti.

Tato charakteristika je znázorněna jako parabola, která vychází z bodu ležícího na ose y a zaostává za počátkem o hodnotu. Н_umění.,, kde H_cт – statická hlava při Q u0d 4.1 (obr. XNUMX).

Obr. 4.1. Charakteristika čerpadla a systému (sítě).

Čerpadlo je výhodné provozovat pouze v oblasti vysoké účinnosti a vysokých sacích výšek, proto se při výběru čerpadel nepoužívá celá charakteristika čerpadla, ale pouze její část, která leží v pásmu přípustného snížení. ve srovnání s maximální účinností. Tato část funkce tzv. pracovní oblast (spiknutí AB).

Začátek pracovního úseku charakteristiky (minimální posuv Q_A) je určeno přípustným snížením účinnosti a koncem (maximální posuv Q_B) – buď přijatelné snížení účinnosti, nebo (častěji) přijatelné snížení kavitační rezervy (snížení sací výšky).

Pokud existuje charakteristika Q – Н charakteristiky čerpadla a sítě pro stanovení skutečných parametrů čerpadla můžete použít dvě metody: 1) analytické; 2) grafický.

První způsob je společně vyřešit Q- Н charakteristiky čerpadla a sítě. E. A. Preger na základě analýzy Q— Н charakteristiky velkého počtu čerpadel sestavily rovnici poskytující analytický vztah mezi Q и Н:

Druhý jednodušší a názornější způsob je kombinovat grafy charakteristik Q – Н čerpadlo a síť, provedené ve stejných souřadnicích (obr. 4.1). Průsečík charakteristik Q – Н čerpadlo (pokud existuje). režim. Souřadnice tohoto bodu určují provozní parametry zvoleného čerpadla (Н_р, Q_р, η_р) během jeho provozu na daném systému.

Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:

Celou rozmanitost typů čerpadel lze rozdělit do dvou hlavních skupin, jejichž výpočet výkonu má zásadní rozdíly. Podle principu činnosti se čerpadla dělí na dynamická a objemová. V prvním případě dochází k čerpání média působením dynamických sil na něj a ve druhém případě změnou objemu pracovní komory čerpadla.

Dynamická čerpadla zahrnují:

1) Třecí čerpadla (vírová, šroubová, kotoučová, proudová atd.) 2) Lopatková (axiální, odstředivá) 3) Elektromagnetická

Objemová čerpadla zahrnují: 1) vratná (píst a plunžr, membrána) 2) rotační 3) lopatková

Níže jsou uvedeny vzorce pro výpočet výkonu pro nejběžnější typy.

Pístová čerpadla (objemová čerpadla)

Hlavním pracovním prvkem pístového čerpadla je válec, ve kterém se pohybuje píst. Píst vykonává vratné pohyby díky klikovému mechanismu, který zajišťuje konzistentní změnu objemu pracovní komory. Na jednu úplnou otáčku kliky z koncové polohy vykoná píst plný zdvih dopředu (výtlak) a dozadu (sání). Při čerpání vzniká ve válci pístem přetlak, jehož působením se sací ventil uzavře a výtlačný ventil se otevře a čerpaná kapalina je přiváděna do výtlačného potrubí. Při sání probíhá zpětný proces, kdy zpětným pohybem pístu vzniká ve válci podtlak, výtlačný ventil se uzavře, brání zpětnému proudění čerpaného média a sací ventil se otevře a válec se plní přes něj . Skutečný výkon pístových čerpadel je poněkud odlišný od teoretického, což je způsobeno řadou faktorů, jako je únik kapaliny, odplynění plynů rozpuštěných v čerpané kapalině, zpoždění při otevírání a zavírání ventilů atd.

Pro jednočinné pístové čerpadlo by vzorec průtoku byl:

Q – průtok (m3/s) F – plocha průřezu pístu, m2 S – délka zdvihu pístu, m n – otáčky hřídele, s-1 ηV – objemová účinnost

U dvojčinného pístového čerpadla bude vzorec pro výpočet výkonu mírně odlišný, kvůli přítomnosti pístnice, která zmenšuje objem jedné z pracovních komor válce.

Q = F Sn + (Ff) Sn = (2F-f) Sn

Q – průtok, m3/s F – plocha průřezu pístu, m2 f – plocha průřezu tyče, m2 S – délka zdvihu pístu, m n – otáčky hřídele, s-1 ηV – objemová účinnost

Pokud zanedbáme objem tyče, pak bude obecný vzorec pro výkon pístového čerpadla vypadat takto:

Kde N je počet akcí provedených čerpadlem za jednu otáčku hřídele.

Zubová čerpadla (výtlaková čerpadla)

U zubových čerpadel plní roli pracovní komory prostor ohraničený dvěma sousedními ozubenými zuby. Ve skříni jsou umístěny dvě ozubená kola s vnějším nebo vnitřním ozubením. K nasávání čerpaného média do čerpadla dochází vlivem podtlaku vzniklého mezi zuby ozubených kol, které vycházejí ze záběru. Kapalina je unášena zuby ve skříni čerpadla a poté vytlačena do výtlačného otvoru v okamžiku, kdy zuby znovu zapadnou. Pro průtok čerpaného média v zubových čerpadlech jsou mezi skříní a ozubenými koly zajištěny koncové a radiální vůle.

Výkon zubového čerpadla lze vypočítat takto:

Q – výkon zubového čerpadla, m3/s f – plocha průřezu prostoru mezi sousedními zuby ozubeného kola, m2 z – počet zubů ozubeného kola b – délka zubu ozubeného kola, m n – frekvence otáčení zubů, sec-1 ηV – objemová účinnost

Existuje také alternativní vzorec pro výpočet výkonu zubového čerpadla:

Q – výkon zubového čerpadla, m3/s DH – počáteční průměr ozubeného kola, m m – modul ozubeného kola, m b – šířka ozubeného kola, m n – rychlost otáčení ozubeného kola, s-1 ηV – objemová účinnost

Šneková čerpadla (výtlaková čerpadla)

U čerpadel tohoto typu je čerpání média zajištěno chodem šneku (jednošnekové čerpadlo) nebo několika šneků, které jsou v záběru u vícešnekových čerpadel. Profil šroubů je zvolen tak, aby výtlak čerpadla byl izolován od sacího prostoru. Šneky jsou v pouzdře umístěny tak, že při jejich činnosti vznikají oblasti uzavřeného prostoru naplněného čerpaným médiem, ohraničené profilem šneků a pouzdra a pohybující se ve směru v oblasti vstřiku.

Výkon jednoho šroubového čerpadla lze vypočítat následovně:

Q – produktivita šnekového čerpadla, m3/s e – excentricita, m D – průměr šneku rotoru, m Т – stoupání šroubové plochy statoru, m n – otáčky rotoru, s-1 ηV – objemová účinnost

Odstředivá čerpadla jsou jedním z nejpočetnějších zástupců dynamických čerpadel a jsou široce používána. Pracovním tělesem odstředivých čerpadel je kolo namontované na hřídeli s lopatkami uzavřenými mezi disky a umístěné uvnitř spirálového pouzdra.

Viz také: Jak vybrat tepelnou clonu – podrobný návod, jak vybrat tu nejlepší variantu

Vlivem rotace kola vzniká odstředivá síla, která působí na hmotu čerpaného média uvnitř kola a předává mu část kinetické energie, která se následně mění na potenciální energii hlavy. Vakuum vytvořené v tomto případě v kole zajišťuje nepřetržitý přívod čerpaného média ze sacího potrubí. Je důležité si uvědomit, že odstředivé čerpadlo musí být před spuštěním provozu předem naplněno čerpaným médiem, jinak nebude sací síla dostatečná pro normální provoz čerpadla.

Odstředivé čerpadlo může mít více než jedno pracovní těleso, ale několik. V tomto případě se čerpadlo nazývá vícestupňové. Strukturálně se liší tím, že na jeho hřídeli je umístěno několik oběžných kol najednou a kapalina postupně prochází každým z nich. Vícestupňové čerpadlo se stejnou kapacitou vytvoří větší tlak ve srovnání s podobným jednostupňovým čerpadlem.

Výkon odstředivého čerpadla lze vypočítat následovně:

Q = b1 (π D1-δ Z) c1 = b2 (π D2-δ Z) c2

Q – výkon odstředivého čerpadla, m3/s b1,2 – šířka průchodu oběžného kola u průměrů D1 a D2, m D1,2 – vstupní vnější průměr (1) a vnější průměr oběžného kola (2), m δ – tloušťka lopatky, m Z – počet lopatek C1,2 – radiální složky absolutních rychlostí na vstupu oběžného kola (1) a jeho výstupu (2), m/s

Správná volba

Když se spočítají všechny parametry, můžeme již uvažovat modely, které mají odpovídající charakteristiky. Okamžitě můžeme říci, že možnou alternativou může být jakýkoli model oběhového čerpadla, u kterého technické parametry nejsou nižší než vypočtené hodnoty. Ale zde Je třeba mít na paměti několik důležitých bodů:

• Při výběru zařízení se doporučuje seznámit se s umístěním pracovního bodu průtoko-tlakové charakteristiky zvoleného čerpacího zařízení. V tomto případě by bylo nejvhodnější zařízení, jehož pracovní bod je nejméně vzdálený od grafu.
• Není také zcela žádoucí volit model, který svými charakteristikami výrazně převyšuje vypočítané ukazatele. I když si poradí se svým úkolem, přesto během provozu majiteli vzniknou nevynucené náklady na elektřinu. Kromě toho není vyloučen výskyt nadměrného hluku během jeho provozu;
• Při stanovení výkonu oběhového čerpadla je nutné se zaměřit na maximální zatížení aparatury při nejnižší venkovní teplotě. V tomto režimu bude topný systém fungovat pouze několik dní v roce. Pokud máte dojem, že parametry vámi zvoleného modelu jsou příliš vysoké, pak je vhodné poohlédnout se po náhradě s menším výkonem;
• Mějte na paměti, že každé čerpadlo na dnešním trhu má tři rychlosti. Díky jejich využití může majitel přijímat maximální množství tepelné energie s minimální spotřebou elektrické energie. Pokud rozpočtové modely poskytují pro taková nastavení ruční metodu, pak dražší jsou vybaveny automatickým režimem provozu.

Montážní tipy

Ponorné zařízení musí být spuštěno do zdroje na speciálním kabelu vyrobeném z polymerních materiálů. Hydraulický stroj povrchového typu může být umístěn v jámě nebo technické místnosti. Při instalaci zařízení stojí za to použít několik doporučení:

• Nejprve je nutné položit elektrickou síť na místo instalace zařízení.
• Jednotka povrchového typu se montuje ve vzdálenosti 30–70 cm od spodní části zdroje.
• Pokud je hladina kapaliny ve studni nízká, je lepší použít horizontální čerpadla.
• Při celoročním provozu zařízení stojí za zvážení izolace zdroje a vodovodního řadu.
• Před prvním spuštěním zařízení je nutné naplnit pracovní komoru vodou.

Přední výrobci a oblíbené modely

Modely

Nejlepší odstředivá čerpadla současnosti jsou následující.

Ráže NBT-380

Vyznačuje se nízkou cenou a vynikající kvalitou.

Whirlwind PN-370

Má vynikající propustnost.

Pedrollo HFm 4

Kvalita je dána oblíbeným výrobcem.

PATRIOT R 1200 INOX

Pohodlné použití a snadná instalace.

Altstream ALT R-80

Spotřebovává minimum elektřiny.

Výrobci

Osvědčenými výrobci jsou:

• Flowserve Corporation.
• Společnost Ebar Corporation.
• WILO SE.
• Colfax Corporation.
• Dab Pump Spa.

Mezi ruskými výrobci lze zaznamenat:

• Uralgidromash.
• Hydraulický pohon.
• Jetex.

Alternativní opatření ke zvýšení tlaku

Instalace čerpadla se může stát zcela zbytečnou, pokud je ve zdroji malý průtok. Tlaková stimulace nenastane. Také čerpadlo ztrácí svůj význam během odstávky systému.

Alternativně lze použít samonasávací čerpací stanici. Svým vybavením vychází ze stejnojmenné kategorie čerpadel, které jsou vybaveny vstřikovači. Mohou být také bez vstřikovačů, což nezhoršuje vlastní vlastnosti.

Kromě samonasávací čerpací stanice se vyrábí hydraulické akumulátory. Ukládají vodu. Vypadá jako jednoduchá nádrž s vnitřní membránou vyrobenou z gumy. Ovládání se provádí adaptací speciálního tlakového spínače.

Instalace takových alternativních stanic přináší výhody a poskytuje maximální účinnost pouze v případě normálního tlaku. Voda z baterie může být v takových případech vždy spotřebována. Navíc to lze provést, aniž byste v systému našli vodu. Tato možnost je vhodná pro ty, kteří čelí neustálému přerušení dodávky vody.

Odstředivá čerpadla lze instalovat dle přání. Hlavní je vědět, k čemu jsou určeny a zda přinesou odpovídající výsledek z čerpání vody. Existuje několik nejoblíbenějších výrobců a modelů čerpadel, které se na trhu osvědčily jako účinné a levné.

Kdy je potřeba?

Odstředivé čerpadlo je potřeba v následujících případech:

• pro čerpání vody z různých zdrojů k zavlažování půdy;
• pro dodávání kapaliny do vodovodního systému, pro použití pro zavlažování osobního pozemku;
• zajistit cirkulaci chladicí kapaliny v topných systémech;
• pro čerpání vody ze sklepa nebo sklepa v případě potřeby a v automatickém režimu.

Doma nemusí tlak vždy odpovídat požadované úrovni. Odstředivé mechanismy v těchto případech hrají dobrou roli jako asistenti rovnoměrného průtoku vody.

Pomozte! Zařízení tohoto typu lze použít v jakémkoli podniku ke zlepšení kvality zásobování vodou.