Průtok

Cílový průtok pro návrh čerpadla se určí z aplikace, např. pro otopné soustavy z výpočtu potřeby tepla nebo pro kanalizaci ze statistických parametrů pro maximální očekávané množství odpadních vod. Pro mnoho aplikací existují národní a mezinárodní normy. Charakteristiky odstředivého čerpadla (např. dopravní výška, spotřeba energie, účinnost) jsou specifikovány v závislosti na průtoku.

Dodací hlava

Cílová dopravní výška pro konstrukci čerpadla se skládá z:
  • statická výška (statická = nezávislá na průtoku)
    • Výškový rozdíl mezi hladinou kapaliny na sací a výtlačné straně (geodetická výška)
    • Rozdíl tlaku mezi tlakovými nádobami a nádobami na sací straně (s uzavřenými nádobami)
    • možná požadovaný výstupní tlak
  • velikost ztráty z tlakových ztrát v potrubním systému v závislosti na průtoku
Použitá mechanická práce přenášená z čerpadla na čerpanou kapalinu na základě tíhové síly se nazývá dopravní výška H čerpadla. Při konstantní rychlosti n a konstantním průtoku Q je nezávislá na hustotě čerpané kapaliny, ale závislá na její viskozitě. Lze ji vypočítat vydělením tlakového rozdílu hustotou čerpaného média a lokální gravitační konstantou. V případě newtonských kapalin lze dopravní výšku uvažovat pro kinematické viskozity pod 20 mm²/s bez ohledu na čerpané médium. Z tohoto důvodu je zvláště vhodné zobrazovat charakteristiku odstředivých čerpadel. Při čerpání vody je hodnota dopravní výšky rovna tlaku v metrech vodního sloupce.

provozní teplota

Pro konstrukci čerpadla je důležitá zejména maximální a minimální teplota čerpaného média. Jsou zohledněny při výběru materiálů a těsnění a v případě potřeby při zkoušce odolnosti materiálu vůči médiu. Fyzikální vlastnosti média (hustota, viskozita) se mění s teplotou. Potřeba výkonu čerpadla je přímo úměrná hustotě. Proto je třeba vzít v úvahu teplotu z provozního rozsahu s maximální hustotou. U viskózních médií (ν & gt; 10 mm²/s) je navíc nutné přepočítat průběh charakteristiky čerpadla.

Pracovní bod odstředivého čerpadla

Udává hodnoty výtlačného průtoku Q a výtlačné výšky H, které jsou nastaveny ve stacionárním provozu s otáčkami n příslušejícími výtlačné výšce čerpadla. Požadovaným provozním bodem je třeba rozumět bod na charakteristické křivce systému, pro který se podle výpočtů potrubí hledá čerpadlo. Cílem výběru je (kromě dalších kritérií, jako je maximální účinnost) minimalizace odchylky mezi požadovaným provozním bodem a (skutečným) pracovním bodem. Pracovní bod systému je vždy v průsečíku mezi čerpadlem a aktuální charakteristikou systému. Při konstantní rychlosti migruje na křivce škrticí klapky se zvyšujícím se odporem potrubí k menšímu objemovému průtoku. Pracovní bod by měl být blízko optimální účinnosti.

Minimální vstupní tlak

Pro bezporuchový provoz vyžadují čerpadla statický minimální tlak na vstupní straně, který je také obecně označován jako statická minimální výška vstupního tlaku. Při průtoku čerpadlem se tento tlak na sací straně snižuje v důsledku změny rychlosti čerpaného média v sacím tělese a v oběžném kole čerpadla. Kritickým bodem je vstup oběžného kola. Pokud je tlaková ztráta tak vysoká, že klesne pod tlak par kapaliny, tvoří se páry bubliny. Další průtok oběžným kolem vede k nárůstu hydraulického tlaku v oběžném kole. V oblasti vyššího tlaku se bublinky páry hroutí jako imploze, což má za následek destrukci materiálu v těchto místech. Tento proces, známý jako kavitace, lze akusticky rozpoznat podle praskavých zvuků, které se zesilují se zvyšující se kavitací. Rychlost dodávky je také narušena, protože čerpadlo nyní dodává směs vody a plynu. Proto je nutné udržovat minimální statický vstupní tlak u sacího otvoru čerpadla, aby se zabránilo kavitaci. Velikost tohoto požadovaného tlaku závisí na:
  • teplota čerpaného média
  • Požadovaný statický minimální vstupní tlak podle provozního bodu čerpadla.
Požadovaná čistá kladná sací výška (vyžaduje se HH nebo NPSH) se vztahuje konkrétně k čerpadlu a je obvykle uvedena výrobci čerpadel jako křivka NPSH ve výkonovém diagramu čerpadla. Obecně existuje silná korelace s rychlostí čerpadla. Pro konstantní typy čerpadel platí následující:
  • Vysoká rychlost – & gt; Vysoké požadavky na NPSH
  • Nízká rychlost – & gt; Požadováno nízké NPSH
Doporučuje se zvýšit tyto hodnoty o bezpečnostní rezervu 0,5 m (1,6 ft), aby se kompenzovaly možné odchylky ve výpočtu pracovního bodu při výběru čerpadla. Obecné normy umožňují minimální stupeň kavitace pro konkrétní požadavek NPSH:
  • snižuje dopravní výšku v provozním bodě o 3 % nebo méně
  • nevede k výraznému zhoršení, snížení výkonu nebo zkrácení životnosti
Takové přijatelné hodnoty kavitace však mohou vést k nepřípustnému hluku. Aby byl zajištěn optimální výkon, je běžnou praxí vypočítat dostupný výpočet NPSH s bezpečnostní rezervou přibližně +1 až +5 m (+3 až +15 stop), v závislosti na rychlosti a provozním bodu čerpadla.