Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Praktyczne

Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Praktyczne

Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji.
Praktyczne zasysanie
Transport cieczy służących do chłodzenia i klimatyzacji odgrywa ważną rolę w instalacjach
technicznych budynków. W ten sposób tłoczy się za pomocą pomp zimną wodę do chłodzenia maszyn
roboczych w przemyśle i do chłodzenia skraplacza w urządzeniach klimatyzacji budynków. Instalacje
klimatyzacyjne wymagają nośników do transportowania ciepła i wykorzystują pompę obiegową do
poprawy warunków wymiany ciepła i uzyskiwania krótszych czasów regulacji. W poniższym artykule
przedstawiona zostanie charakterystyka pracy pomp wirnikowych w układzie zasysania.
Pompy zdolne są do zasysania dzięki ciśnieniu działającemu na lustro cieczy w zbiorniku na ssaniu
pompy. W zbiornikach otwartych jest to ciśnienie atmosferyczne. Jego średnia wartość na wysokości
poziomu morza wynosi pb = 101 320 N/m2 (1,0132 bara) i odpowiada ciśnieniu słupa wody o
wysokości 10,33 m w temperaturze 4°G. Zgodnie z tym normalne ciśnienie powietrza powinno
zapewnić pompie możliwość zassania wody z głębokości ok. 10 m. Rzeczywista osiągalna geodezyjna
wysokość zasysania Hsgeo jest jednak znacznie mniejsza. Przyczyny tego są następujące:
●
●
Ciecz wrze, gdy osiągnięta zostanie zależna od jej temperatury wartość ciśnienia nasycenia pD
[N/m2]. W najwyższym miejscu zassanego słupa cieczy ciśnienie może więc spaść tylko do tej
wartości.
W przewodzie ssawnym powstają różnice ciśnienia wskutek różnicy prędkości przepływu vs2/2g [m], oraz na skutek tarcia cieczy, zmian kierunku jej przepływu i zmian przekroju
poprzecznego przewodu Hvs [m].
Dodatkowa strata ciśnienia powstaje wskutek tarcia i zmian prędkości przepływu podczas napływu
cieczy do kanałów utworzonych przez łopatki wirnika. Aby uniknąć tworzenia się pary, całkowita
wielkość energii (statyczna wysokość ciśnienia plus wysokość prędkości przepływu vs2/2g) w
przekroju poprzecznym przewodu dolotowego pompy musi być zatem większa o pewną wartość od
wysokości ciśnienia pary tłoczonej cieczy. Ta różnica energii określana jest angielskim wyrażeniem
NPSH [m], skrót od „Net positiv suction head" i jest tożsama z wcześniejszym powszechnym
określeniem „Wysokość ciśnienia utrzymania Hh". Przy ustawieniu pompy powyżej poziomu
zasysanej wody z otwartego zbiornika różnica ciśnienia Hsgeo nie może być, większa niż:
Hsgeo = pb/(g * P) - pD/(g • p) - HvS- NPSH [m]
gdzie, g jest z przyspieszeniem ziemskim wyrażonym w m/s2, a p gęstością w kg/m3. Gdy zbiornik
jest zamknięty, to w miejsce pb/(g • p) podstawia się bezwzględną wysokość ciśnienia w zbiorniku (pi
+ pt>)/(g • p), przy czym „pi" określa nadciśnienie w zbiorniku.
Przy zastosowaniu jednostki ciśnienia [bar], gęstości p [kg/dm3] i g = 9,81 [m/s2] równanie
przyjmuje następującą postać ogólną:
Hsgeo = [10,2 • (pb + pi - pd)]/p -Hvs - NPSH [m]
W przypadku podciśnienia w zbiorniku wielkość pl przyjmuje znak minus.
Najmniejsza wartość NPSH, przy której można eksploatować pompy przy zadanych parametrach
pracy (liczba obrotów, przepływ, wysokość podnoszenia, rodzaj tłoczonej cieczy) może zostać
odczytana z charakterystyk podanych w katalogach. Tak zdefiniowana wartość NPSH określana jest
także skrótem NPSHR (NPSH wymagane). Nie jest to wielkość stała, lecz rośnie wraz ze
zwiększającym się przepływem. Gdy porówna się pompy wirnikowe o różnej prędkości obrotowej, to
okaże się, że wartość NPSH rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Zdolność zasysania
pompy zatem spada. Pompy o większych prędkościach obrotowych wirnika mają, także w przypadku
zimnej wody, niższe wysokości zasysania lub mogą być eksploatowane tylko z napływem cieczy.
Poprawa zdolności zasysania jest możliwa przez zmniejszenie prędkości obrotowej; odbywa się to
jednak kosztem ekonomiczności instalacji.
W przypadku istniejącej lub projektowanej instalacji wartość NPSHA w przekroju poprzecznym
otworu wlotowego pompy może zostać wyznaczona z równania:
NPSHA = [10,2 < (pb + pi - pD)]/p - Hvs - Hsgeo [m]
Wpływ temperatury wody na wysokość ciśnienia dopływu
Gdy poziom cieczy znajduje się ponad pompą, to zamiast Hsgeo stosowana jest geodezyjna wysokość
napływu Hzgeo a równanie ma postać:
NPSHA = [10,2 < (pb + pi - pD)]/p - Hvs - Hzgeo [m]
●
●
Przy projektowaniu instalacji pompowej zaleca się, aby dobierać pompę, której NPSHR jest co
najmniej 0,5 m mniejsze niż dana wartość NPSHA.
Wprzypadku pompy znajdującej się w ruchu wartość NPSHA wyznacza się w wyniku pomiaru
ciśnienia pi w króćcu ssawnym pompy z równania:
NPSHA = [10,2 < (pb + pi - pD)]/p + vi2/2g -Hsgeo [m]
z wcześniej podanymi jednostkami ciśnienia i gęstości. Gdy mamy do czynienia z podciśnieniem, to
wartość pi ma znak minus. Wielkość vi stanowi średnią prędkość przepływu we wlotowym przekroju
poprzecznym Ai pompy; vi = Q/Ai, przy czym Q w m3/s i Ai w m2.
Wysokość ciśnienia atmosferycznego ma znaczny wpływ na zdolność zasysania pompy. Pomijając
wahania, związane z warunkami atmosferycznymi, w granicach ± 5% lokalnej wartości średniej,
spadek ciśnienia atmosferycznego następuje wraz ze wzrostem wysokości położenia (tabela).
Przy tłoczeniu wody gorącej istotną rolę odgrywa wielkość ciśnienia nasycenia pary. Gdy ciecz
znajduje się w stanie wrzenia, to wielkości pi + pb = Pd oraz Hsgeo są ujemne. Wymagana
jest zatem wysokość napływu Hzgeo. Wtedy równanie upraszcza się do postaci NPSHA = Hzgeo Hvs [m] Także w warunkach temperatury poniżej stanu wrzenia, zdolność zasysania pompy, jest
zmniejszona i w tym przypadku może już być wymagana odpowiednia - wysokość ciśnienia na '
dopływie. Przyjmuje się, że pompa przy tempera-) turze wody wynoszącej 20°G może pokonać
geodezyjną wysokość zasysania Hsgeo = 6 m. Wraz ze wzrostem temperatury wody, a więc przy
wzroście ciśnienia pary następuje spadek wielkości Hsgeo i przy temperaturze wody Tw ~87°G
przechodzi ona w wielkość ciśnienia dopływu, która po osiągnięciu stanu wrzenia ma stałą wartość
średnią Hzgeo = 4 m.
Autor: Stanisław Sowa
Zobacz więcej
●
●
●
Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji - tłumienie drgań
Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji. Sprawne tłoczenie
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