La prevalenza necessaria di una pompa in una tubazione non ramificata si ottiene dall’equazione di BERNOULLI per flussi unidimensionali stazionari di mezzi incomprimibili:
p in , p out = pressioni durante l’aspirazione o lo scarico dei livelli di liquido
= densità del liquido
g = accelerazione di gravità (9,81 m/s²)
H geo = dislivello statico tra il livello del liquido dei contenitori lato aspirazione e lato pressione
H l, tot = perdita totale per attrito del tubo tra ingresso e uscita
v in , v out = velocità di flusso medie nei contenitori lato aspirazione e lato pressione
Secondo la legge di continuità, le velocità medie di flusso nei serbatoi lato aspirazione e lato pressione sono per lo più insignificanti e possono essere trascurate se le superfici del serbatoio sono relativamente grandi rispetto a quelle delle tubazioni. In questo caso, la formula precedente è semplificata in:
La parte statica della caratteristica dell’impianto, cioè la parte che non dipende dalla velocità del flusso e quindi dalla portata, è:
Per i sistemi chiusi, questo valore è zero.
L’importo totale delle perdite è costituito dalle perdite di tutti i componenti delle linee di aspirazione e di pressione. Con numeri di REYNOLDS sufficientemente grandi è proporzionale al quadrato della portata.
g = accelerazione di gravità (9,81 m/s²)
H l, tot = perdita totale per attrito tra entrata e uscita
v i = velocità medie del flusso attraverso l’area della sezione trasversale del tubo i
A i = area caratteristica della sezione trasversale del tubo
ζ i = coefficiente di perdita per attrito per tubi, raccordi, ecc.
Q = portata
k = fattore di proporzionalità
Nelle condizioni citate, è ora possibile specificare la parabola della caratteristica del sistema:
Il fattore di proporzionalità k viene determinato dal punto di lavoro desiderato. L’intersezione della caratteristica del sistema con la curva della valvola a farfalla specifica della pompa (caratteristica della pompa) rappresenta il punto di lavoro effettivo.
La caratteristica del sistema è costituita da una parte statica e da una dinamica.
H A = H A, 0 + H v (Q)
È caratterizzato principalmente dalla differenza di altezza statica H Geo tra i livelli del liquido nei serbatoi di aspirazione e in pressione, nonché dalle perdite per attrito H v attraverso l’intero sistema di flusso del liquido.
La componente statica H A, 0 è indipendente dalla velocità del flusso (e quindi dalla portata). Contiene la differenza di altezza geodetica e la differenza di pressione tra l’aspirazione e il recipiente a pressione o il punto di ingresso e di uscita del sistema in esame. Con circuiti chiusi (es. ricircolo riscaldamento) l’altezza statica è sempre zero.
La parte dinamica della caratteristica descrive le perdite del tubo, che dipendono dalla portata. Nel caso di un flusso turbolento di fluidi NEWTON con coefficienti di perdita costanti dei componenti del sistema, la curva caratteristica risulta in una parabola quadratica. Se l’altezza statica e il punto di lavoro target sono noti, le caratteristiche del sistema possono essere visualizzate con sufficiente precisione.
Ciò significa che la pressione dell’aria locale p b è maggiore del prodotto dell’altezza della pressione di mantenimento HH e della pressione del vapore e rende superflua una pressione di ingresso a queste temperature. La causa di questo collegamento è dovuta alla drastica diminuzione della pressione del vapore quando l’acqua è fredda. In pratica questo significa:
Le pompe con altezza minima di aspirazione negativa H erf sono in grado di lavorare in modalità aspirante (non autoadescante).
La dimensione della velocità di pompaggio corrisponde approssimativamente al valore dell’altezza minima di ingresso negativa meno 1 m di area di sicurezza.
Poiché le pompe normalmente utilizzate nella tecnologia edilizia normalmente non si adescano da sole, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni per garantire il funzionamento in aspirazione:
Riempimento e sfiato della tubazione lato aspirazione inclusa la pompa prima della messa in servizio.
Prevenzione dell’aspirazione dell’aria durante il funzionamento della pompa (in caso di inclusioni d’aria, la funzione di aspirazione si interrompe).
Impedire che la linea di aspirazione funzioni a vuoto quando la pompa è ferma utilizzando una valvola di fondo (rischio di perdite se sporca).
Le valvole di non ritorno nella linea di mandata non sono sufficienti, poiché l’aria può essere aspirata attraverso la tenuta meccanica (tenuta meccanica o premistoppa) quando la pompa è ferma.
In generale, la capacità di aspirazione delle pompe con aspirazione normale è limitata a un intervallo massimo da 2 a 4 m a causa del design. Per altezze di aspirazione superiori da 8 a 9 m max e per autoadescanti devono essere utilizzate pompe speciali.
Se il punto di funzionamento specificato di un impianto di riscaldamento si trova tra due caratteristiche della pompa, si consiglia di scegliere quella più piccola. La conseguente riduzione della portata non ha effetti degni di nota sulla potenza termica effettiva dell’impianto di riscaldamento. D’altro canto, ci sono vantaggi come una riduzione del rumore, minori costi di acquisizione e una migliore efficienza economica. Nella tecnologia del riscaldamento è comune un sottodimensionamento della portata volumetrica calcolata fino a circa il 10%.
Per evitare la cavitazione (formazione di vapore all’interno della pompa), nella bocca di aspirazione della pompa deve sempre esserci una sovrapressione sufficiente (altezza di ingresso) rispetto alla tensione di vapore del mezzo di trasporto. Per le pompe funzionanti a umido, la prevalenza minima è indicata come misura della sovrapressione richiesta. Le informazioni NPSH vengono generalmente utilizzate per i motori con funzionamento a secco.
NPSH disponibile = valore NPSH del sistema
p e = pressione nella sezione di ingresso dell’impianto
p b = pressione dell’aria
p D = tensione di vapore del mezzo pompato davanti alla sezione di ingresso della pompa
ρ = densità del mezzo pompato davanti alla sezione di ingresso della pompa
g = accelerazione locale di gravità
z e = dislivello geodetico tra la sezione di ingresso dell’impianto e il livello di riferimento; il segno negativo si applica se il livello di riferimento è al di sopra del livello del liquido
H v = importo della perdita, risultante dalla perdita di pressione nel sistema lato aspirazione
Il punto di riferimento per il valore NPSH è il centro della girante, cioè il punto di intersezione dell’asse dell’albero della pompa con il piano ad esso perpendicolare attraverso i punti esterni del bordo anteriore della pala.
Il punto di lavoro di una pompa centrifuga può essere un punto di lavoro continuo solo se a questo punto si applica quanto segue:
NPSH impianto & gt; NPSH pompa + supplemento di sicurezza
L’NPSH richiesto è il valore più piccolo dell’NPSH al quale viene soddisfatto un determinato criterio di cavitazione (ad es. usura da cavitazione, propagazione di bolle di vapore, vibrazioni, rumore, caduta della prevalenza).
A seconda della portata Q, NPSH erf è una caratteristica della pompa centrifuga ed è indicata come curva caratteristica della pompa NPSH (Q) per molti tipi. Con un flusso in volume basso, il valore NPSH è pressoché costante, mentre aumenta vertiginosamente con flussi in volume elevato.
Il valore NPSH della pompa cambia con la velocità e il diametro della girante.
Per alcuni tipi di pompa, il valore NPSH può essere ridotto opzionalmente con una costruzione aggiuntiva. Un tipico esempio di ciò è l’induttore, in cui una girante assiale con poche pale è disposta direttamente davanti alla girante vera e propria della pompa centrifuga.
Viene calcolato dal livello di energia assoluto meno il livello di pressione di evaporazione. Il livello della pressione di evaporazione va calcolato con la pressione di evaporazione che corrisponde alla temperatura prevalente nella sezione di aspirazione della pompa.
Per valore di NPSH esistente si intende l’NPSH dato dall’impianto per una data portata e il rispettivo liquido da convogliare. (valore NPSH del sistema)
L’NPSH richiesto è il valore più piccolo dell’NPSH al quale viene soddisfatto un determinato criterio di cavitazione (ad es. usura da cavitazione, propagazione di bolle di vapore, vibrazioni, rumore, caduta della prevalenza).
I quattro criteri più importanti sono:
CHE tipo di mezzo? – & gt; Mezzo pompato
QUANTO importo? – & gt; Tasso di consegna
DOVE, quanto lontano, quanto in alto? – & gt; Linea di trasporto
CON COSA dovrebbe essere pompato? – & gt; Unità di trasporto
Se si conoscono la portata e la distanza di mandata, la prevalenza può essere calcolata utilizzando il calcolo delle perdite di carico. La portata e la prevalenza insieme costituiscono il punto operativo target per il design della pompa.
Indica i valori di portata e prevalenza che vengono impostati in funzionamento stazionario con la velocità n appartenente alla prevalenza caratteristica della pompa.”
Il punto di funzionamento desiderato deve essere inteso come il punto sulla curva caratteristica dell’impianto per il quale si cerca una pompa in base ai calcoli della tubazione. Lo scopo della selezione è (oltre ad altri criteri come la massima efficienza) ridurre al minimo lo scostamento tra il punto operativo desiderato e il punto operativo (reale).
Il punto di lavoro dell’impianto è sempre all’intersezione tra la pompa e la caratteristica dell’impianto attuale. A velocità costante, migra sulla curva dell’acceleratore con l’aumento della resistenza del tubo a un flusso di volume inferiore. Il punto di lavoro dovrebbe essere vicino all’efficienza ottimale.
È determinato dalla portata e dalla prevalenza alla corrispondente velocità di lavoro. Quando si pompano fluidi altamente viscosi, le caratteristiche della pompa e quindi anche il punto di progettazione si spostano rispetto alla curva caratteristica registrata con l’acqua.
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p in , p out = pressioni durante l’aspirazione o lo scarico dei livelli di liquido
= densità del liquido
g = accelerazione di gravità (9,81 m/s²)
H geo = dislivello statico tra il livello del liquido dei contenitori lato aspirazione e lato pressione
H l, tot = perdita totale per attrito del tubo tra ingresso e uscita
v in , v out = velocità di flusso medie nei contenitori lato aspirazione e lato pressione
Secondo la legge di continuità, le velocità medie di flusso nei serbatoi lato aspirazione e lato pressione sono per lo più insignificanti e possono essere trascurate se le superfici del serbatoio sono relativamente grandi rispetto a quelle delle tubazioni. In questo caso, la formula precedente è semplificata in:
La parte statica della caratteristica dell’impianto, cioè la parte che non dipende dalla velocità del flusso e quindi dalla portata, è:
Per i sistemi chiusi, questo valore è zero.
L’importo totale delle perdite è costituito dalle perdite di tutti i componenti delle linee di aspirazione e di pressione. Con numeri di REYNOLDS sufficientemente grandi è proporzionale al quadrato della portata.
g = accelerazione di gravità (9,81 m/s²)
H l, tot = perdita totale per attrito tra entrata e uscita
v i = velocità medie del flusso attraverso l’area della sezione trasversale del tubo i
A i = area caratteristica della sezione trasversale del tubo
ζ i = coefficiente di perdita per attrito per tubi, raccordi, ecc.
Q = portata
k = fattore di proporzionalità
Nelle condizioni citate, è ora possibile specificare la parabola della caratteristica del sistema:
Il fattore di proporzionalità k viene determinato dal punto di lavoro desiderato. L’intersezione della caratteristica del sistema con la curva della valvola a farfalla specifica della pompa (caratteristica della pompa) rappresenta il punto di lavoro effettivo.
