Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Sprawne

Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Sprawne

Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji.
Sprawne tłoczenie
Stosunek oddawanej hydraulicznej mocy pompy (iloczyn przepływu i wysokości podnoszenia) do
mocy pobieranej (mocy napędowej) podawany jest jako współczynnik sprawności pompy.
Współczynnik sprawności zmienia się zgodnie z przebiegiem charakterystyki pompy.
Ponieważ w klimatyzacji budynków współczynnik sprawności pompy ma znaczenie tylko jako
wielkość pośrednia, dlatego rezygnuje się często w dokumentacji z jego podawania. Decydujący jest
pobór mocy przez pompę. Dopiero w większych agregatach pompowych stosowanych np. w technice
procesowej lub w budowie dużych instalacji, gdzie istotne jest zróżnicowane podejście do
eksploatacji pomp, podawanie współczynnika sprawności jest absolutnie konieczne. Współczynnik
sprawności pompy określa się wzorem (oznaczenia podano w tabeli 1):
p= (Q.H-p.g)/p
Przy tłoczeniu wody w zakresie temperatury stosowanej w technice klimatyzacji budynków można
skorzystać także ze wzoru w uproszczonej postaci.
P = (Q • H)/(367- p)
Ponieważ współczynnik sprawności i pobór mocy są ze sobą ściśle związane, to ze względu na koszty
eksploatacji powinniśmy dobrać znamionowy punkt pracy pompy przy najwyższej sprawności. Ogólnie zakres najlepszego współczynnika sprawności pompy znajduje się w środkowej tercji
charakterystyki pompy. Punkty pracy pomp leżące w pierwszej lub ostatniej tercji oznaczają zawsze
pracę w gorszym zakresie współczynnika sprawności zakresu przebiegu charakterystyki pompy to
często zdarza się, że uzyskuje najlepsze współczynniki sprawności tylko przy pełnym obciążeniu, a
więc przy maksymalnie dopuszczalnym przepływie. Wtedy wiąże się to z przesunięciem optymalnego
punktu pracy w prawo od środka charakterystyki.
W pompach bezdławnicowych, w których korpus pompy i silnik tworzą jeden zamknięty zespół,
podaje się, zamiast określanego zwykle w pompach dławnicowych współczynnika sprawności pompy
P, całkowity współczynnik sprawności Pcatk. Współczynniki te uwzględniają współczynnik
sprawności silnika M. Powodem tej zróżnicowanej formy przedstawiania współczynników jest różna
konstrukcja obu rodzajów pomp.
Sprawność silników
W pompach dławnicowych stosuje się wiele typów silników napędowych (silniki znormalizowane, silniki specjalne), które mają bardzo różne współczynniki sprawności. Tak więc konieczne jest
indywidualne wyznaczanie całkowitego współczynnika sprawności. W pompach bezdławnicowych
stosuje się zasadniczo silniki specjalne, które są dokładnie dostosowane do odpowiednich pomp.
Rozdzielenie zespołu silnika i pompy nie jest możliwe. Dlatego wartość całkowitego współczynnika
sprawności dla każdej pompy jest stała.
Współczynników sprawności silników pomp bezdławnicowych nie można bezpośrednio porównywać
ze współczynnikami sprawności silników pomp dławnicowych. Zupełnie różne rodzaje ich konstrukcji
i obszary zastosowań uniemożliwiają to porównanie. Silniki z tuleją rozdzielającą zostały specjalnie
zaprojektowane do zastosowania ich w technice klimatyzacji budynków. Odpowiedni przepływ wody
w komorze wirnika i metalowa tuleja oddzielająca wirnik od stojana powodują, że współczynnik
sprawności jest 2- lub 4-krotnie niższy niż ma to miejsce w silnikach standardowych.
Ponieważ silnik z tuleją rozdzielającą jednocześnie oddaje do tłoczonego medium ok. 85% swojego
ciepła, to część strat ciepła, które nie jest bezpośrednio używane do celów grzewczych, jest bardzo
mała. Analizując współczynniki sprawności pomp, można stwierdzić, że rośnie on ze wzrostem
wydajności, ponieważ wartość strat w pompie pozostaje prawie stała, a więc w porównaniu ze
wzrostem całkowitej wydajności pompy udział strat maleje.
Zapotrzebowanie na moc
Do dokładnego zaprojektowania napędu pompy oraz do obliczenia kosztów eksploatacji i określenia
oszczędności konieczna jest mość mocy wymaganej każdorazowoznajow danym punkcie pracy pompy.
Zapotrzebowanie na moc lub pobór mocy przez pompę przedstawiane jest więc w formie wykresu,
tak jak wydajność w zależności od wysokości podnoszenia. Uwidacznia się tu zależność poboru mocy
do napędu pompy od przepływu. Przy maksymalnym przepływie również zapotrzebowanie na moc do
napędu pompy jest maksymalne. Silniki do napędu pomp bezdławnicowych są tak zaprojektowane,
aby mogły pracować w całym zakresie przebiegu charakterystyki. Dzięki temu zmniejsza się liczbę
typów, a co za tym idzie mniejsza jest ilość części zamiennych.
Gdy obliczony punkt pracy danej pompy dławnicowej leży np. w początkowym zakresie
charakterystyki, to można wybrać mniejszy silnik napędowy odpowiednio do danego
zapotrzebowania na moc. W tym przypadku istnieje jednak ryzyko przeciążenia silnika, gdy faktyczny
punkt pracy znajduje się przy większym przepływie niż obliczony (charakterystyka rurociągu jest
bardziej płaska). Ponieważ w praktyce należy liczyć się zawsze ze zmianą punktu pracy, silnik
napędowy pompy dławnicowej powinien być tak zaprojek towany aby naddatek mocy wynosił od °k5 do 20% od wymaganego zapotrzebowania na moc do napędu pompy. Do obliczenia kosztów
eksploatacyjnych pompy należy dokonać rozróżnienia między zapotrzebowaniem na moc na wale
pompy P2, często równoznacznym z zainstalowaną mocą silnika, a poborem mocy przez silnik
napędowy Pl.
Ten ostatni parametr jest podstawą do obliczenia kosztów eksploatacyj trzebowanie na moc P2, to do
obliczania mocy Pl możemy wykorzystać współczynnik sprawności silnika zgodnie z poniższym
równaniem. Pobór mocy elektrycznej Pl jest podawany, gdy pompa i silnik napędowy tworzą jeden
zamknięty zespół, jak to ma miejsce w tzw. pompach bezdławnicowych. W tym przypadku podaje się
zazwyczaj obie te wartości Pl i P2 na tabliczce znamionowej pompy. W agregatach, gdy wał pompy i
silnika połączone są sprzęgłem, a więc w pompach dławnicowych, podawana jest wymagana moc na
wale P2. W tych konstrukcjach pomp jest to konieczne dlatego, gdyż do pompy montowane są
najróżniejsze wersje silników - zaczynając od silników standardowych IEG, po silniki specjalne - o
różnych wartościach poboru mocy i różnych współczynnikach sprawności. Wielkości poboru mocy
podawane w dokumentacji producenta pomp w zakresie techniki klimatyzacji budynków dotyczą
zawsze tłoczonej cieczy, którą jest woda o:
●
●
gęstości p = 1000 kg/m3
lepkości kinematycznej r- = 1 mm2/s
W zależności od zmian gęstości tłoczonej cieczy pobór mocy zmienia się proporcjonalnie w tym
samym stosunku. Mniejsza gęstość równa się mniejszemu poborowi mocy Pl. Większa gęstość
oznacza większy pobór mocy Pl. W praktyce pompy, które tłoczą wodę o wyższej temperaturze i tym
samym o mniejszej gęstości wymagają zwykle mniejszej mocy silnika. Dla zakresu temperatury i
mocy pomp spotykanych na ogół w technice klimatyzacyjnej budynków poprawki tej się nie
uwzględnia. Dzięki temu w układzie napędu pozostaje pewna określona rezerwa mocy silnika. W
przypadku różnic w lepkości kinematycznej (na skutek domieszek w tłoczonej cieczy powodujących
istotny wzrost lepkości) powstaje również zmiana poboru mocy. Większa lepkość oznacza wyższy
pobór mocy. Zmiana ta nie przebiega proporcjonalnie i musi zostać obliczona w specjalny sposób.
Autor: Stanisław Sowa
Zobacz więcej
●
●
●
Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji - tłumienie drgań
Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Praktyczne zasysanie
Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Lepkie tłoczenie
KONTAKT
Magazyn Instalatora - lider wśród czasopism branży instalacyjnej
Tel: +48 58 306 29 27
Adres:
marsz.F.Focha7/5
80-156 Gdańsk