Методика подбора циркуляционных насосов.
Чтобы подобрать циркуляционный насос для системы отопления потребуются два параметра:
1. Общие потери давления в системе отопления.
2. Расход теплоносителя в системе отопления.
Общие потери давления в системе отопления зависят от конфигурации системы отопления, ее размеров, а так же от характеристики труб, с помощью которых осуществлялся монтаж системы отопления. Расход теплоносителя зависит от тепловой мощности системы.
Составляются два графика: характеристика системы и характеристика насоса. Вторую, как правило, можно найти в технической документации к насосу. Точка пересечения этих характеристик является рабочей точкой насоса.
оределение КПД циркуляционного насоса.
КПД циркуляционного насоса почти всегда расположен примерно посередине его характеристики. если в данных о насосе указано, что максимальный напор составляет 7 метров, а максимальный расход 25 кубов в час, то наивысший КПД насоса будет при напоре 3,5 метра и расходе 12-13 кубов в час.
При наивысшем напоре расход будет нулевой, а при наивысшем расходе напор будет нулевой. В обоих случаях нулевым будет и КПД.
На практике, если у Вас, например, монтаж систем отопление дачи основан на коллекторной схеме, в которой 10 радиаторов по 1кВт каждый, то Вам вполне будет достаточно насоса Grundfоs UPS 25-40, например. если хотите перестраховаться, то ставьте насосы с завышенными характеристиками и ищите рабочую точку с помощью регулирования скорости насоса. Большинство современных циркуляционных насосов оснащаются переключателем скоростей на три режима.
Регулирование отопления с помощью насоса.
Основным способом регулирования системы отопления при помощи циркуляционного насоса является регулировка скорости циркуляции. Этот способ регулирования является наиболее экономически обоснованным в плане экономии электроэнергии и экономии топлива, будь то газ, дизельное топливо или электричество.
Если у Вас кольцевая система, то на каждый контур системы отопления устанавливается свой насос.
Это позволяет регулировать температуру в каждом контуре отопления независимо от других контуров отопительной системы.
Регулировка скорости насоса бывает двух видов:
1. Ступенчатая.
2. Плавная.
Насосы со ступенчатой регулировкой скорости можно переключать только вручную. Автоматизировать можно только в режиме «включить – выключить». Если в насосе предусмотрена плавная регулировка скорости циркуляции, то при подключении соответствующей автоматики и датчиков можно осуществлять полностью автоматическую регулировку скорости циркуляционного насоса. Второй вариант позволяет максимально близко подобрать рабочую точку и максимально повысить коэффициент полезного действия насоса и общий коэффициент полезного действия всей системы отопления загородного дома.
Выбор циркуляционного насоса для системы отопления
Системы отопления делятся на системы с естественной (гравитационной) и принудительной циркуляцией. В системах с принудительной циркуляцией насос обеспечивает необходимый расход (для передачи тепла отопительным приборам) и напор (для доставки тепла до самых удаленных точек дома).
Циркуляционного насос не создает в системе давление. Для повышения давления в системе есть специальные повысительные насосы.
Циркуляционных насосы по конструкции делятся на: с сухим и мокрым ротором. Они отличаются по конструкции, но выполняют одни задачи. У каждого вида циркуляционных насосов есть достоинства и недостатки.
С сухим ротором:
В теплоноситель погружена только крыльчатка, ротор находится в герметичном корпусе, его от жидкости отделяет несколько уплотнительных колец.
Данные насосы имеют следующие свойства:
· Высокий КПД — около 80%.
· Обязательна установка фильтра перед насосом и его периодическое обслуживание, т.к. возможен выход из строя насоса при заклинивание ротора.
· Срок эксплуатации порядка от 3 до 7 лет.
· При работе возможен шум.
С мокрым ротором:
У насосов данного типа в теплоносителе находится и крыльчатка и ротор.
Электрическая часть, включая стартер, заключена в металлический герметичный стакан.
Этот тип оборудования имеет следующие свойства:
· КПД всего 50%.
· Обслуживания не требуют.
· Срок эксплуатации — от 5 до 10 лет.
· Бесшумность работы.
Критерии выбора циркулярных насосов:
Приняв во внимание описанные выше особенности, потребителю при выборе нужного ему оборудования стоит уделить внимание:
Производительность:
Этот показатель рассчитывается при минимальном уровне загруженности системы напрямую связан с несколькими параметрами, которые можно объединить в единой расчётной формуле:
Производительность = Q х (1,16 х ДТ) в кг/ч, где
Q – теплопотери дома в Вт.
1,16 – показатель теплоёмкости воды. Для других жидкостей это число другое.
ДТ – разница температурных величин обратной и подающей ветви трубопровода.
Выбор насоса по напору:
Эта характеристика показывает возможность аппарата преодолевать сопротивление:
трубопровода;
запорной системы;
фитингов;
приборов;
перепадов высоты.
Для расчёта показателя берётся формула:
Напор = (R х l + Z)/p х g в м, где
R – значение сопротивления прямой трубы, измеряется в Па/м;
I – длина всей системы, показывается в метрах;
Z – сопротивление фитингов, обозначается в Па
P – плотность теплоносителя, приводится в кг. на м. куб.;
g – ускорение свободного падения, который указывается в м/кв. с.
Установленные в конкретных зданиях системы отопления не могут быть точно вымерены на предмет указанных значений, поэтому при вычислении берутся усреднённые значения:
R = 100 – 150 ПА на метр;
Z = 30% от значения R.
Последний показатель может быть увеличен за счёт наличия в системе:
терморегулирующего вентиля, который увеличит число на 70%;
трёхходового смесителя, дающего увеличение до 20%.
При расчёте напора рекомендуется пользоваться ещё одной формулой, в которой напор равен:
R х l х ZF
Последние две буквы (ZF) определяют коэффициент запаса контура, который на неоснащённой дополнительными устройствами.
Базовый коэффициент запаса контура равен 1,3.
Если есть терморегулирующий вентиль, то значение ZF составляет 2,2.
При добавлении трёхходового смесителя берётся показатель 2,6.
Подбор модели:
При выборе конкретной модели обратите внимание на график с напорной характеристикой насоса. На графике надо найти точку, в которой пересекаются значения напора и производительности.
Рабочая точка должна находится в средней части графика
Выбор насоса HVAC | Консультации
Цели обучения
- Понимание различных насосов, доступных для систем HVAC.
- Узнайте о конфигурациях насосной системы.
- Знать, как рассчитать нагрузку ОВКВ, чтобы выбрать правильный насос.
Существует несколько типов насосов, используемых для перекачки жидкости, но наиболее часто в современных системах ОВКВ используются центробежные насосы. Типы центробежных насосов включают спиральные или осевые насосы. Улитка забирает воду из рабочего колеса и выпускает воду перпендикулярно валу. Центробежный насос с корпусом диффузора (осевой насос) нагнетает воду параллельно валу насоса.
Центробежные насосы доступны во многих типах, включая циркуляционные, одно- и многоступенчатые насосы с торцевым всасыванием, одно- и многоступенчатые насосы с разъемным корпусом и вертикальные линейные насосы.
Циркуляционные насосы обычно используются в системах низкого давления и малой производительности. Размер этой системы обычно составляет менее 150 галлонов в минуту и не рассчитан на рабочее давление более 125 фунтов на квадратный дюйм. Этот тип насоса обычно монтируется непосредственно в систему трубопроводов и поддерживается ею, а двигатель доступен как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. См. Рисунок 1 для стандартного циркуляционного насоса.
Насосы одностороннего всасывания могут быть как моноблочными, так и гибкими. Моноблочный насос имеет рабочее колесо, непосредственно закрепленное на валу двигателя. Насос одностороннего всасывания с гибкой муфтой имеет рабочее колесо и вал двигателя, разделенные гибкой муфтой. Преимущество использования моноблочного насоса заключается в том, что выравнивание вала двигателя по отношению к рабочему колесу является фиксированным.
Насос с гибкой муфтой может сместиться во время технического обслуживания. Это может создать проблемы, если не будет правильно собран обученным персоналом. Насосы с односторонним всасыванием сконструированы таким образом, что поступающая вода поступает в насос через конец горизонтально. Затем вода меняет направление и выходит вертикально, перпендикулярно всасыванию. Эти насосы обычно устанавливаются на твердом основании на полу. Насос с односторонним всасыванием можно использовать в системах HVAC с производительностью до 4000 галлонов в минуту и напором 150 футов.
Преимущество моноблочного насоса заключается в том, что для его установки требуется меньше места на полу в техническом помещении. Одним из недостатков использования моноблочного насоса в системе HVAC является тип двигателя. Двигатель обычно специально подбирается под тип вала и уплотнения насоса. Насосы с гибкой муфтой обычно используют стандартные двигатели. На Рисунке 2 показан типичный насос с односторонним всасыванием с гибким соединением.
Насосы с разъемным корпусом аналогичны насосам с односторонним всасыванием в том, что они гибко соединяются между двигателем и насосом. Узел, включая двигатель и насос, жестко закреплен на общей опорной плите. Всасывание и нагнетание насоса расположены в горизонтальном направлении и перпендикулярно валу.
Насосы с разъемным корпусом могут быть одинарного или двойного всасывания. В насосах одностороннего всасывания вода поступает на рабочее колесо только с одной стороны. При двойном всасывании жидкость поступает на рабочее колесо с обеих сторон. Использование двойного всасывания снижает риск гидравлического дисбаланса. Уменьшение гидравлического дисбаланса является одной из причин, по которой насосы с разъемным корпусом двойного всасывания предпочтительнее насосов одинарного всасывания.
Разборный корпус также может иметь несколько рабочих колес для многоступенчатой работы. Несколько рабочих колес обеспечивают увеличение полезного напора в одном насосе.
Насосы с разъемным корпусом доступны в горизонтальном или вертикальном корпусе.
У горизонтальных насосов с разъемным корпусом корпус рабочего колеса разделен в горизонтальной плоскости. У вертикальных насосов с разъемным корпусом корпус рабочего колеса разделен в вертикальной плоскости. Разделение корпуса обеспечивает полный доступ к рабочему колесу для обслуживания.
Насосы с разъемным корпусом используются в основном в системах противопожарной защиты, а также в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для систем большой производительности. Диапазон их производительности составляет до 6500 галлонов в минуту и 600 футов напора. Эти насосы также доступны с повышенным рабочим давлением до 400 фунтов на кв. дюйм. См. Рисунок 3 для типичного горизонтального насоса с разъемным корпусом.
Эти насосы обычно имеют меньшую занимаемую площадь в пределах производственного пространства и не требуют инерционных оснований. Инерционные основания обычно устанавливаются для уменьшения вибрации от вращающихся частей внутри насоса. отводящие трубопроводы расположены в горизонтальной плоскости.
Вертикальные линейные насосы бывают одинарного и двойного всасывания. Вертикальные линейные насосы являются моноблочными. Насос и двигатель смонтированы непосредственно на корпусе насоса. Насос обычно монтируется и поддерживается системой трубопроводов, в которой он установлен. Для вертикальных рядных насосов большей производительности насосный узел может быть снабжен основанием для напольной установки. Всасывающий насос и
Вертикальные линейные насосы имеют производительность до 25 000 галлонов в минуту и напор 300 футов. См. рис. 4 для типичного вертикального встроенного насоса.
Типы насосных систем Существует два типа систем, в которых могут быть установлены насосы: системы с замкнутым контуром и системы с открытым контуром. В отрасли HVAC замкнутые контуры — это системы, в которых статическая высота не учитывается при расчетах напора. Системы охлаждения и нагрева горячей воды, как правило, представляют собой системы с замкнутым контуром. Система с открытым контуром определяется системой, имеющей трубу, открытую для атмосферы.
Насосные системы, связанные с градирнями, считаются системами с открытым контуром, поскольку распылительные сопла в верхней части градирни открыты для атмосферы. См. рис. 5 для общих конфигураций замкнутого и разомкнутого контура.
При выборе насоса для систем с замкнутым контуром необходимо учитывать несколько факторов, таких как потери давления, связанные с общей горизонтальной и вертикальной длиной трубопровода, трубопроводными отводами и тройниками (фитингами), клапанами в системе, прочим аксессуары для трубопроводов, змеевики оборудования, минимальное давление в системе, которое необходимо поддерживать, и требуемый чистый положительный напор на всасывании (если применимо).
Каждому размеру трубы соответствует перепад давления, зависящий от скорости, с которой циркулирует жидкость. Фитинги также имеют определенный перепад давления, связанный с ними. Каждый клапан в системе, такой как запорные клапаны, обратные клапаны, балансировочные клапаны, сетчатые фильтры и т. д.
, имеет опубликованную литературу производителя по падению давления для указанного размера и расхода. Каждая часть оборудования в системе, включая охлаждающие змеевики, нагревательные змеевики и чиллеры, также имеет документацию производителя по падению давления при заданном расходе. В таблице 1 приведен пример суммирования потерь давления в системе с замкнутым контуром.
Как показано в Таблице 1, перепад давления в системе равен примерно 81 футу. Требуемый насос для системы, указанной в Таблице 1, должен обеспечивать напор не менее 81 фута для надлежащего распределения жидкости в системе.
Для систем с открытым контуром, в дополнение к потерям давления, связанным с системой с замкнутым контуром, также необходимо учитывать статическое превышение.
В таблице 2 мы заменили оборудование для обработки воздуха (змеевики) и давление в системе на градирню и статическую высоту соответственно. Статическая отметка системы – это разница высоты от входа градирни до нагнетания градирни.
При выборе насоса для открытой системы необходимо также учитывать требуемый кавитационный запас (NPSHr) и располагаемый кавитационный запас (NPSHa). NPSH определяется как давление на входе в насос. Если давление на входе в насос меньше, чем давление паров жидкости при местной температуре, жидкость будет кипеть на рабочем колесе, создавая пузырьки пара. Создание пузырьков пара определяется как кавитация. Кавитация в насосе может привести к преждевременному выходу из строя из-за эрозии рабочего колеса и усталости подшипников вала и уплотнений.
Расчет для определения NPSHa:
NPSHa = Patm + Ps – Pvp – Pf
Patm: Атмосферное давление (футы)
Ps: Статическая высота воды над рабочим колесом насоса (футы)
Pvp: Давление пара воды (футы)
Pf: Потери на трение в трубопроводе (футы)
Как показано на рис. 6, NPSha соответствует 45,9 футам (34,2 фута + 15 футов – 1,3 фута – 2 фута = 45,9 фута).
NPSHr обычно предоставляется производителем насоса, используемого в системе.
NPSHa должен быть больше, чем NPSHr, чтобы предотвратить кавитацию. Рекомендуется применять к NSPH запас прочности, чтобы гарантировать, что в системе не возникнет кавитация. Типичный запас прочности составляет 3 фута при определении NPSH системы. Если NPSha 45,9футов, следует использовать насос с максимальным кавитационным запасом 40 футов.
В насосных системах можно использовать несколько конфигураций. Насосы могут быть установлены параллельно, последовательно, а также в конфигурации первичной/вторичной перекачки. Насосы, установленные в параллельной конфигурации, используются, когда требуется дополнительный поток при том же давлении в системе, а один насос не может удовлетворить требования системы (см. рис. 7). Насосы, устанавливаемые последовательно, используются, когда требуется дополнительное давление при установленном максимальном расходе, а один насос не может удовлетворить требования системы (см. рис. 8).
Первичная/вторичная перекачка используется, когда объемный расход различается между оборудованием и системой.
По мере совершенствования технологии оборудования, используемого в жидкостных системах, было замечено сокращение использования первичных/вторичных систем.
Системы охлаждённой воды и горячей воды обычно проектировались как первичные/вторичные. Причина использования конфигурации первичного/вторичного насоса заключалась в том, что чиллеры и бойлеры требовали постоянной скорости потока в любое время. Первичный контур имеет постоянный расход в течение 100 % рабочего времени. Во вторичном контуре используется переменный поток. Насос увеличивает и уменьшает скорость на частотно-регулируемом приводе (VFD), чтобы привести скорость потока в соответствие с требованиями системы.
Использование двухходовых клапанов в системе позволило снизить скорость потока на оборудовании, чтобы соответствовать нагрузкам змеевика. Повышение давления в системе за счет закрытия клапанов посылает сигнал обратно насосу на уменьшение расхода. Это достигается путем установки датчиков перепада давления в системе трубопроводов.
Дифференциальное давление поддерживается постоянным. Когда клапаны закрываются, давление в системе увеличивается. Это говорит насосу снизить скорость и уменьшить поток, чтобы поддерживать постоянное давление.
До технического прогресса частотно-регулируемого привода системы охлажденной и отопительной воды эксплуатировались с насосами постоянного расхода и трехходовыми клапанами. Трехходовой клапан позволял воде либо проходить через змеевик, либо отводиться через байпас обратно в систему. Эта система была постоянным объемом 100% времени. Это означает, что независимо от требований к нагрузке системы насос работал на 100% проектной мощности. Эксплуатация системы таким образом является огромной тратой энергии. С введением частотно-регулируемых приводов контур здания можно было эксплуатировать в точке, соответствующей нагрузке. Поскольку нагрузка в здании уменьшилась, насос смог снизить свою производительность. Пример первичной/вторичной откачки показан на рисунке 9..
Выбор насоса При выборе насоса необходимо учитывать несколько факторов.
После того, как нагрузки ОВК в здании определены, можно установить скорость потока. Затем необходимо рассчитать потери давления в системе. Рассмотрим следующий пример:
Система охлажденной воды должна быть спроектирована для здания. Система будет включать чиллер с воздушным охлаждением, вентиляционные установки и распределительные трубопроводы. Расчетные пиковые потери тепла для здания составляют 2400 МБч при минимальных тепловых потерях 840 МБч. Это было определено нагрузками HVAC, воздействующими на здание. При использовании дельты 12 F для температуры воды на входе и выходе из чиллера требуется максимальный расход 400 галлонов в минуту и минимальный расход 140 галлонов в минуту. Распределительная система имеет общую развернутую длину (TDL) 350 футов трубопровода, включая фитинги. Как указывалось ранее, необходимо рассчитать потери давления. См. Таблицу 3 для сводки потерь давления в системе.
Для расчета потерь давления, связанных с трубопроводом, эмпирическое правило состоит в том, чтобы использовать от 2 до 3 футов на 100 футов трубопровода в качестве потери давления, а также поддерживать максимальную скорость от 8 до 10 футов в секунду (fps).
Эрозия трубопровода может произойти, если скорость слишком высока. В приведенном выше расчете для потерь давления использовались 2,5 фута на 100 футов трубопровода.
На основании приведенных выше расчетов насос будет выбираться при расчетных условиях 400 галлонов в минуту и 85 футов полного динамического напора (TDH).
Теперь, когда известны расход и потери давления в системе, можно приступить к выбору насосов. На этом этапе процесса выбора потребуется характеристика насоса. Прежде чем мы вытащим каталоги производителей или изучим их в Интернете, сначала мы должны определить лучший тип насоса для этого приложения. Это можно определить, изучив литературу производителя, чтобы определить рабочий диапазон каждого типа насоса. Циркуляционные насосы обычно используются для приложений с низким расходом, поэтому этот тип насоса будет слишком маленьким. Насосы с односторонним всасыванием обычно используются в системах малого и среднего размера.
Поскольку эта система является системой среднего размера, потенциальным вариантом является насос с односторонним всасыванием. Вертикальные линейные насосы обычно используются в небольших и крупных проектах, поэтому эти насосы являются еще одним вариантом. Насосы с разъемным корпусом обычно используются в больших гидравлических системах. Этот тип насоса был бы слишком большим, чтобы соответствовать требованиям системы, описанной выше.
В зависимости от назначения насоса и системных требований, насосы с односторонним всасыванием и вертикальные линейные насосы могут работать в пределах проектных параметров.
Существуют онлайн-калькуляторы, предоставленные производителями, которые могут помочь в выборе насоса, или можно использовать каталог производителя. Для системы в приведенном выше примере нам необходимо проверить, может ли один насос достичь как максимального расхода, так и минимального расхода. Это определяется нанесением точек на кривые потенциального насоса. Если один насос не может обеспечить максимальную и минимальную скорость потока, потребуется второй насос, подключенный к трубопроводу параллельно (см. рис. 7).
Как показано на кривых насоса на рис. 5, можно использовать один насос для достижения максимального и минимального расхода системы.
Как показано на рисунках 5 и 6, вертикальный рядный насос не является хорошим выбором, поскольку рабочая точка находится справа от точки наилучшего КПД (BEP). Кроме того, эффективность работы составляет примерно 70%. Насос с односторонним всасыванием кажется лучшим выбором из двух. Мало того, что насос с односторонним всасыванием имеет более высокий КПД на уровне 76%, так еще и рабочая точка расположена слева от БЭП.
При выборе подходящего насоса необходимо учитывать и другие факторы, помимо характеристики насоса и эффективности. Эксплуатационные расходы в течение срока службы системы также являются важным элементом. Представленный выше вертикальный линейный насос работает с тормозной мощностью 11,39 лошадиных сил (л.с.)/8,50 кВт при полной нагрузке. Для простоты можно считать, что вертикальный рядный насос работает круглосуточно и без выходных, а потребляет 74 400 кВтч. Если стоимость электроэнергии составляет 0,10 долл. США/кВтч, владелец несет ежегодные эксплуатационные расходы в размере 7440 долл. США. Насос с односторонним всасыванием, представленный выше, работает с мощностью 10,71 л.с./7,99 кВт при полной нагрузке. При том же количестве часов работы, что и у вертикального встроенного насоса, эксплуатационные расходы, которые несет владелец насоса с односторонним всасыванием, составляют 7000 долларов США в год. Ежегодная экономия эксплуатационных расходов в размере 440 долларов рассчитана для насоса с односторонним всасыванием.
Как видно по эксплуатационным расходам, насос с односторонним всасыванием не только работает в более подходящей точке на характеристике насоса, но и имеет меньшие эксплуатационные расходы по сравнению с вертикальным рядным насосом. Для реалистичного анализа эксплуатационных затрат часы работы насоса должны определяться на основе профиля нагрузки объекта, для которого выбирается насос. Вместо расчета эксплуатационных расходов, основанных на круглосуточной работе с полной нагрузкой, в расчеты следует включить эквивалентное количество часов работы с полной нагрузкой.
Несколько факторов могут повлиять на выбор лучшего насоса для проекта. Скорость потока, потери давления, точка наилучшего КПД по сравнению с рабочей точкой и эксплуатационные расходы являются важными факторами при выборе насоса. Начните с требуемой скорости потока, чтобы определить, какой тип насоса лучше всего подходит для данной области применения, а затем используйте характеристику насоса и анализ эксплуатационных расходов, чтобы завершить выбор.
Эми Ласейн — заместитель директора по механике в JBA Consulting Engineers. Ее опыт заключается в проектировании нескольких центральных заводов производительностью от 150 до 20 000 тонн. Эти центральные заводы обслуживают крупные казино-курорты, а также небольшие образовательные учреждения и офисные здания.
Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.
Выбор насоса для вашей системы теплопередачи
Автор webfoot . Размещено в ХТФ.
Джерард Бернальдо, инженер-специалист по жидкостям При выборе правильного насоса для систем теплопередачи необходимо учитывать несколько факторов. Насос должен соответствовать температуре, давлению и свойствам жидкости в системе. Неправильный выбор насоса может привести к неэффективной работе системы или даже к неисправности насоса, например, повреждению уплотнения насоса и утечке. Выбор лучшего насоса для вашего применения может быть сложной задачей, но знание того, какие типы насосов подходят для определенных ситуаций, может значительно облегчить решение. В системах с высокой теплопередачей используются два основных типа насосов.
| ||||||||||||||||||||||||
Одним из наиболее важных моментов при проектировании системы является вязкость жидкости. Если это должным образом учитывать, вы можете исключить насосы, которые не будут работать должным образом. Имейте в виду, что вязкость теплоносителя значительно увеличивается при низких температурах. См. таблицу 1. Жидкий теплоноситель рабочий диапазон
В этом диапазоне центробежные насосы способны работать практически с большинством теплоносителей, представленных на рынке. Однако, поскольку они работают со скоростью двигателя, эффективность насоса и скорость потока значительно падают по мере увеличения вязкости. Это связано с повышенными потерями на трение в механизме насоса. Насосы прямого вытеснения превосходят других в этой категории. Они могут эффективно работать в широком диапазоне вязкостей и даже в исключительных случаях при высокой вязкости (некоторые могут работать до 1 000 000 сП!) Высоковязкая жидкость заполняет зазоры в полостях насоса, что улучшает работу насоса. И наоборот, объемные насосы, такие как шестеренчатый насос с внутренним зацеплением, показанный на рис. 1, не могут откачивать жидкость в больших количествах. Вместо этого поршневые насосы способны обеспечить постоянный, безпульсивный поток через систему, не зависящий от изменений давления в системе. Центробежные насосы могут эффективно работать при определенном давлении, но их эффективность значительно падает по мере увеличения давления в системе. Большинство систем теплопередачи предназначены для работы под давлением 50 фунтов на квадратный дюйм, и в этом случае можно использовать как центробежные, так и поршневые насосы. Центробежные насосы могут быть рассчитаны на напор до 55 фунтов на квадратный дюйм (125 футов). Следующим важным аспектом выбора насоса является производительность системы. Основным преимуществом центробежных насосов является их способность перекачивать большие объемы жидкости (до 120 000 галлонов в минуту). Технологические процессы могут даже предусматривать параллельное подключение нескольких центробежных насосов для максимального расхода жидкости. Чистый положительный напор на всасывании, чаще называемый «давлением в системе», представляет собой сумму нескольких факторов, определяемых конструкцией системы. NPSH определяется следующим:*NPSH = HA ± HZ – HF + HV – HVP | ||
| Срок | Определение | Примечания |
| ХА | Абсолютное давление на поверхности жидкости в расходном баке | Обычно атмосферное давление (вентилируемый расходный бак), но может быть другим для закрытых резервуаров. Не забывайте, что высота влияет на атмосферное давление (HA в Денвере, CO будет ниже, чем в Майами, Флорида). Всегда положительное (может быть низким, но даже в вакуумных сосудах положительное абсолютное давление) |
| ГЦ | Расстояние по вертикали между поверхностью жидкости в питающем баке и осевой линией насоса | Может быть положительным, если уровень жидкости выше осевой линии насоса (так называемый статический напор). Может быть отрицательным, если уровень жидкости ниже осевой линии насоса (так называемая высота всасывания). Всегда используйте самый низкий уровень жидкости, допустимый в бак. |
| ВЧ | Потери на трение во всасывающем трубопроводе | Трубопроводы и фитинги действуют как ограничители, работая против жидкости, которая течет к впускному отверстию насоса. |
| ВН | Напор на всасывающем патрубке насоса | Часто не включается, так как обычно очень маленький. |
| ХВП | Абсолютное давление паров жидкости при температуре откачки | Необходимо вычесть в конце, чтобы убедиться, что давление на входе остается выше давления пара. Помните, что с повышением температуры растет и давление пара. |
| *Таблица и уравнение предоставлены www.pumpschool.com | ||
После расчета доступного NPSH (NPSHA) можно выбрать насос с соответствующим требуемым NPSH (NPSHR). NPSHA должен быть больше, чем NPSHR, чтобы избежать кавитации насоса во время работы системы. Кавитация возникает, когда давление жидкости в жидкости падает ниже давления пара, что приводит к закипанию жидкости. Пузырьки пара создают шум и вибрацию насоса, вызывая точечное повреждение рабочего колеса и резкое снижение напора насоса и нагнетания. Если выбран насос с надлежащим номинальным значением NPSH, можно предотвратить кавитацию. После выбора правильного насоса для применения можно рассмотреть несколько вариантов уплотнения вала. Одной из первых форм уплотнений вала является набивка, состоящая из плетеных или формованных колец, сжатых в сальниковой коробке насоса. Этот тип уплотнения требует смазки либо жидкостью циркуляционной системы, либо внешней смазкой. Главное преимущество набивки в том, что она редко выходит из строя катастрофически. Он наиболее эффективно используется в приложениях с густыми неабразивными жидкостями. Эластомерные манжетные уплотнения также идеально подходят для подобных применений. Хотя они традиционно используются для систем низкого давления, технологические достижения в новых уплотнениях позволяют также работать в системах высокого давления (150 фунтов на квадратный дюйм или выше). Недостатком использования манжетного уплотнения является возможность катастрофического отказа, который может вызвать более серьезные проблемы с насосом. Механические уплотнения имеют тот же недостаток. По сути, механические уплотнения состоят из поверхностей, скользящих друг относительно друга, образуя уплотнение. Подобно набивке уплотнения, поверхности механического уплотнения обычно смазываются циркулирующей жидкостью или другими внешними способами. Наиболее заметным преимуществом механических уплотнений является большое разнообразие конструкций для работы с широким диапазоном жидкостей, вязкостей, давлений и температур. Кроме того, они спроектированы так, чтобы их можно было легко заменить или отремонтировать. Как упоминалось ранее в этой статье, бессальниковые насосы с магнитным приводом становятся популярным вариантом для трудноудерживаемых жидкостей. Хотя герметичные насосы являются более дорогостоящей альтернативой, они обеспечивают исключительную надежность и полное отсутствие утечек. В заключение, есть несколько факторов, которые следует учитывать при принятии решения о том, какой насос лучше всего подходит для вашей системы теплопередачи. Несмотря на то, что существует широкий выбор насосов, знание возможностей вашей системы может помочь вам сузить область поиска.