Křivka čerpadla

Charakteristická křivka čerpadla je zakřivená a klesá v diagramu zleva doprava s rostoucím průtokem. Sklon charakteristické křivky je určen konstrukcí čerpadla a zejména tvarem oběžného kola. Charakteristikou křivky čerpadla je vzájemná závislost průtoku a dopravní výšky. Každá změna dopravní výšky má vždy za následek změnu průtoku. Velký průtok – & gt; nízká hlava Malý průtok – & gt; velká hlava Ačkoli pouze instalovaný potrubní systém v důsledku vlastního odporu určuje, jaký průtok je při daném výkonu čerpadla dopravován, může dané čerpadlo na své charakteristické křivce vždy zaujmout pouze jeden provozní bod. Tento pracovní bod je průsečíkem křivky čerpadla s příslušnou křivkou potrubní sítě. Kromě charakteristiky Q-H lze u odstředivých čerpadel často nalézt následující charakteristiky:
  • výkon
    • Výkon hřídele P 2 (Q)
    • Spotřeba energie P 1 (Q) (často u čerpadel s ponorným motorem a mokroběžných čerpadel)
  • účinnost
    • Hydraulická účinnost η hydr (Q)
    • Celková účinnost η tot (Q) (často u čerpadel s ponorným motorem a čerpadel s mokrým rotorem)
  • NPSH požadováno NPSH req (Q)
  • Rychlost n (Q)
& nbsp;

Převod charakteristické křivky pro různá média

S rostoucí viskozitou se však zvyšuje vliv REYNOLDSova čísla, takže v praxi se předpokládá, že tato aproximace je od kinematické viskozity kolem 20 mm²/s nedostatečná. K nápravě byly vyvinuty empirické metody převodu zaznamenaných charakteristik na média se střední a vysokou viskozitou, která v praktické aplikaci ve starších verzích znamenají komplexní vyhodnocení diagramů, která však v současných verzích byla připravena pomocí vhodných sad vzorců. Celosvětově nejrozšířenější je postup z Hydraulic Institute (USA), který byl standardizován jako ANSI/HI 9.6.7 a ISO/TR 17766. V praxi se dnes konverze většinou provádí pomocí počítačových programů, jako je Spaix PumpSelector. Počítačově technické provedení tohoto postupu umožňuje převod charakteristických křivek, přičemž uživatel musí pouze definovat požadovaná dopravní data a dopravní médium. U všech známých metod hraje konstrukční bod čerpadla zvláštní roli při převodu charakteristických křivek. Pro platnost postupu lze stanovit následující podmínky:
  • Odstředivá čerpadla s uzavřenými nebo polootevřenými oběžnými koly
  • Kinematická viskozita v rozsahu mezi 1 a 3000 mm²/s
  • Průtok v nejlepším provozním bodě mezi 3 a 410 m³/h
  • Výška na krok mezi 6 a 130 m
  • Výroba za normálních provozních podmínek
  • Přeprava kapalin NEWTON

Přepočet charakteristické křivky při otáčení oběžného kola

Přibližně platí: Q = průtok H = dopravní hlava D = průměr oběžného kola r = index pro zmenšený průměr oběžného kola t = index pro průměr referenčního kola Z tohoto vztahu lze zhruba určit křivku škrticí klapky H (Q). Přesnější výpočet však vyžaduje zohlednění charakteristických map, ve kterých je každé charakteristické křivce přiřazen průměr oběžného kola. Nový průběh charakteristiky je určen interpolací převodu ze sousedních charakteristik. Pro plné využití efektivity procesu se doporučuje zaznamenat mapu oběžného kola s minimálně třemi charakteristickými křivkami. Pokud existuje velký kalibrační rozdíl mezi nejmenším a největším průměrem oběžného kola, jsou vyžadovány některé (2..4) mezilehlé charakteristiky. Alternativní metoda výpočtu je popsána v ISO 9906. Je nutné znát střední průměr oběžného kola na náběžné hraně D 1 . Tento postup je dle normy platný pro
    • Snížení průměru až o max. 5 %
    • Zadejte číslo K ≤ 1,5
    • nezměněná geometrie čepele (výstupní úhel, kužel atd.) po otočení
D 1 = Střední průměr na náběžné hraně oběžného kola U čerpadel s typovým číslem K ≤ 1,0 a maximálním zmenšením průměru oběžného kola o 3 % lze účinnost považovat za konstantní.

Výpočet charakteristiky systému

Potřebná dopravní výška čerpadla v nerozvětveném potrubí se získá z BERNOULLIHO rovnice pro jednorozměrné, stacionární proudění nestlačitelného média: p in , p out = tlaky při nasávání nebo vypouštění hladin kapaliny ρ = hustota kapaliny g = tíhové zrychlení (9,81 m/s²) H geo = statický výškový rozdíl mezi hladinou kapaliny v nádobách na sací a výtlačné straně H l, tot = celková ztráta potrubí třením mezi vstupem a výstupem v in , v out = střední průtokové rychlosti v sacích a výtlačných nádobách Podle zákona kontinuity jsou střední rychlosti proudění v sacích a výtlačných nádržích většinou nevýznamně malé a lze je zanedbat, pokud jsou povrchy nádrží relativně velké ve srovnání s povrchy potrubí. V tomto případě je výše uvedený vzorec zjednodušený na: Statická část charakteristiky systému, tedy ta část, která nezávisí na rychlosti proudění a tedy na průtoku, je: U uzavřených systémů je tato hodnota nulová. Celková ztrátová částka je tvořena ztrátami všech součástí sacího a tlakového potrubí. S dostatečně velkými REYNOLDSOVÝMI čísly je úměrná druhé mocnině objemového průtoku. g = tíhové zrychlení (9,81 m/s²) H l, tot = celková ztráta třením mezi vstupem a výstupem v i = střední rychlosti proudění přes plochu průřezu potrubí i A i = charakteristická plocha průřezu potrubí ζ i = koeficient ztráty třením pro trubky, tvarovky atd. Q = průtok k = faktor proporcionality Za uvedených podmínek lze nyní specifikovat parabolu charakteristiky systému: Faktor úměrnosti k se určí z požadovaného pracovního bodu. Průsečík charakteristiky systému s křivkou škrticí klapky specifickou pro čerpadlo (charakteristika čerpadla) představuje skutečný provozní bod.

Charakteristika systému

Charakteristika systému se skládá ze statické a dynamické části. H A = H A, 0 + H v (Q) Vyznačuje se především statickým výškovým rozdílem H Geo mezi hladinami kapalin v sacích a tlakových nádržích a ztrátami třením H v v celém systému proudění kapaliny. Statická složka H A, 0 je nezávislá na průtoku (a tedy na průtoku). Obsahuje geodetický výškový rozdíl i rozdíl tlaků mezi sací a tlakovou nádobou nebo vstupním a výstupním bodem uvažovaného systému. U uzavřených okruhů (např. cirkulace topení) je statická výška vždy nulová. Dynamická část charakteristiky popisuje ztráty potrubí, které závisí na průtoku. V případě turbulentního proudění kapalin NEWTON s konstantními ztrátovými součiniteli komponent systému je výsledkem charakteristická křivka kvadratická parabola. Pokud je známa statická výška a cílový pracovní bod, lze charakteristiky systému zobrazit s dostatečnou přesností.

Sací provoz s odstředivými čerpadly s normálním plněním

To znamená, že místní tlak vzduchu pb je vyšší než součin výšky udržovacího tlaku HH a tlaku páry a činí vstupní tlak při těchto teplotách nadbytečným. Příčinou tohoto spojení je drastický pokles tlaku páry, když je voda studená. V praxi to znamená: Čerpadla se zápornou minimální vstupní výškou H erf jsou schopna pracovat v sacím režimu (nikoli samonasávací). Velikost čerpací rychlosti odpovídá zhruba hodnotě záporné minimální vstupní výšky mínus 1 m bezpečnostní plochy. Vzhledem k tomu, že čerpadla obvykle používaná v technologii budov se běžně sama nenasávají, musí být pro zajištění sacího provozu splněny následující podmínky:
  • Naplnění a odvzdušnění potrubí na sací straně včetně čerpadla před uvedením do provozu.
  • Zamezení nasávání vzduchu během provozu čerpadla (v případě vniknutí vzduchu dojde ke kolapsu sací funkce).
  • Zabránění chodu sacího potrubí naprázdno, když je čerpadlo v klidu, pomocí nožního ventilu (riziko úniku v případě znečištění).
Zpětné ventily v tlakovém potrubí nestačí, protože vzduch může být nasáván přes hřídelovou ucpávku (mechanická ucpávka nebo ucpávka), když je čerpadlo v klidu. Obecně platí, že sací výkon čerpadel s běžným sáním je z důvodu konstrukce omezen na maximální dosah 2 až 4 m. Pro vyšší sací výšky max. 8 až 9 ma pro samonasávání se používají speciální čerpadla.

Výběr čerpadla

Leží-li stanovený pracovní bod topného systému mezi dvěma charakteristikami čerpadla, doporučuje se zvolit tu menší. S tím související snížení průtoku nemá významný vliv na efektivní topný výkon v otopné soustavě. Na druhou stranu existují výhody, jako je snížení hlučnosti, nižší pořizovací náklady a zlepšená ekonomická efektivita. V topné technice je běžné poddimenzování výpočtového objemového průtoku do cca 10 %. Aby nedocházelo ke kavitaci (tvorbě páry uvnitř čerpadla), musí být v sacím hrdle čerpadla vždy dostatečný přetlak (výška na vstupu) v porovnání s tlakem páry dopravního média. U mokroběžných čerpadel je jako míra požadovaného přetlaku uvedena minimální sací výška. Informace NPSH se obecně používají pro motory běžící nasucho.

NPSH – hodnota instalace

NPSH dostupné = hodnota NPSH systému p e = tlak ve vstupním průřezu systému p b = tlak vzduchu p D = tlak par čerpaného média před vstupním průřezem čerpadla ρ = hustota čerpaného média před vstupním průřezem čerpadla g = místní gravitační zrychlení z e = geodetický výškový rozdíl mezi vtokovým průřezem systému a referenční úrovní; záporné znaménko platí, pokud je referenční hladina nad hladinou kapaliny H v = velikost ztráty vyplývající z tlakové ztráty v systému na straně sání Referenčním bodem pro hodnotu NPSH je střed oběžného kola, tj. průsečík osy hřídele čerpadla s rovinou k ní kolmou přes vnější body náběžné hrany lopatky. Pracovním bodem odstředivého čerpadla může být pouze nepřetržitý pracovní bod, pokud pro tento bod platí následující: NPSH rostlina & gt; NPSH čerpadlo + bezpečnostní příplatek

Vyžaduje se NPSH

Požadovaná NPSH je nejmenší hodnota NPSH, při které je splněno určité kavitační kritérium (např. kavitační opotřebení, šíření bublin páry, vibrace, hluk, pokles dopravní výšky). V závislosti na objemovém průtoku Q je NPSH erf charakteristikou odstředivého čerpadla a je specifikována jako charakteristika čerpadla NPSH (Q) pro mnoho typů. Při nízkém objemovém průtoku je hodnota NPSH téměř konstantní, zatímco s vysokými objemovými průtoky strmě roste. Hodnota NPSH čerpadla se mění s otáčkami a průměrem oběžného kola. U některých typů čerpadel lze hodnotu NPSH volitelně snížit dodatečnou konstrukcí. Typickým příkladem toho je induktor, u kterého je přímo před vlastním oběžným kolem odstředivého čerpadla uspořádáno axiální oběžné kolo s několika lopatkami.