Tartalomjegyzék:

1.2- A vízszivattyúk típusai

2- Működési paraméterek

2.1- A szivattyú teljesítménye

2.3- Az aspiráció megtervezése

3- Számítási eljárás

3.1- Csőátmérő

3.2- Manometrikus magasság

3.3- A szivattyú típusának megválasztása

3.4 - A kavitáció hiányának ellenőrzése

4- Példa a számításra

1. számú melléklet. - Vízcsatornák és csövek katalógusai

? Polietilén (PE) csövek

? Polipropilén csövek (PP-R)

? PVC csövek és szerelvények

? Horganyzott fekete acélcsövek

? Gömbgrafitos öntöttvas csövek

2. számú melléklet - Vízszivattyú-gyártók katalógusai

? SACI szivattyúk

? WILO szivattyúk

TARTALOMFEJLESZTÉS

1. Bemutatkozás

1.1- Alapismeretek

A vízszivattyú olyan hidraulikus gép, amelynek működése a Bernoulli elve, Eszerint egy viszkozitás, súrlódás és összenyomhatatlan ideális folyadékban, amely egy zárt vezetéken kering, az energiája az útjának minden pontján állandó marad.

A mozgásban lévő folyadék energiája három komponensből áll:

? kinetikus: ez az az energia, amelyet a folyadék mozgási sebessége miatt birtokol;

? áramlás: összefügg a benne lévő nyomással;

? gravitációs: a folyadék magassága miatt.

Az energia ezen három összetevője ugyanazokkal a feltételekkel áll összefüggésben, amelyek meghatározzák Bernoulli alapelvét:

+ P + ρ · g · h = állandó

v, a folyadék sebessége;

ρ, a folyadék sűrűsége;

P, a folyadék nyomása az áramvonal mentén;

g, a gravitáció gyorsulása (9,81 m/s 2 );

h, az a magasság, amelyet a folyadék a gravitációs irányban elért egy referenciaponttól.

Nos, a vízpumpa olyan hidraulikus gép, amely képes energiát továbbítani a rajta áthaladó folyadékra, a tengelyén keresztül kapott mechanikai energiát a folyadék "hidraulikus" energiájává alakítva, növelve annak sebességét, nyomását vagy magasság, vagy az összes alkatrész egyidejűleg, a Bernoulli-elv szerint.

1.2- A vízszivattyúk típusai

Működési elvük szerint a vízszivattyúkat két nagy csoportba sorolják:

? Térfogat- vagy pozitív térfogatú szivattyúk

? Rotodinamikus szivattyúk

- Térfogatú vagy pozitív térfogatú szivattyúk:

Azért hívják őket, mert működésüket egy hajtóanyagra alapozzák, amely pozitívan generál térfogatot vagy elmozdulást. Ennek a szivattyútípusnak van egy kamrája, ahol a folyadék van elhelyezve, és amelynek térfogata változik, amikor a szivattyú megkezdi működését.

Valóban, amikor a kamra falai nyomják a benne lévő folyadékot, ez nyomásnövekedést okoz, növelve a folyadék energiáját.

Az ilyen típusú szivattyúkat viszont fel lehet osztani:

Alternatíváklehetnek dugattyúk vagy membránok, és ahol a folyadékot korlátozó térfogat változik a dugattyú vagy a membrán hatására. Az ilyen típusú szivattyúkban a folyadék mozgása szakadatlan, lüktetésekben, ahol a víz szívását és ürítését a szelepek összehangolt működése végzi.

létesítmények

1. ábra Membrán vagy membránszivattyú. Működési séma

Forgó: az ilyen típusú szivattyúban a folyadék a kamra belsejében mozog, egy alacsony nyomású zónából egy másik nagynyomású zónába, ahol a kimenet van. A folyadékot mozgató hajtóanyagtól függően lehetnek lapát-, lebeny-, csavar- vagy fogaskerék-szivattyúk.

2. ábra Fogaskerék-szivattyú. Működési séma

- Rotodinamikus szivattyúk:

Az ilyen típusú szivattyúkban egy vagy több járókerék van, amely nagy sebességgel forog és beszívja a folyadékot. A járókerék közli a forgási kinematikai energiát a folyadékkal, amelyet nagy sebességgel dobnak az áram falai felé, amely ütközéskor a folyadékot nyomássá alakító kinematikai energia egy részét átalakítja.

3. ábra A futók típusai

Ez a típusú gép folyamatos folyadékot állít elő, amelyet közepes nyomású nagy áramlási sebességek biztosítására használnak.

A járókerék által indított folyadék útjától függően többféle szivattyút különböztetünk meg:

- Radiális vagy centrifugális: amikor a folyadék mozgása a járókerék tengelyére merőleges utat követi.

4. ábra: Centrifugális szivattyú. Működési séma

- Axiális: amikor a folyadék áthalad a lapátok csatornáin egy hengerben lévő utat követve. Nagy mennyiségű víz mozgatására használják.

5. ábra: Axiális szivattyú

- Átlós vagy spirális alakú: amikor a folyadék útját a fentiek között egy másik irányban hajtják végre, vagyis a járókerék tengelyével koaxiális kúpban.

2- Működési paraméterek

2.1- A szivattyú teljesítménye

Egy szivattyúberendezésben az általa fogyasztott teljesítmény nem egyenlő azzal a teljesítménnyel, amelyet végül átadnak a folyadéknak, és ez az igazán hasznos teljesítmény.

Valójában az elméleti vagy hasznos erő (Pu), amelyet egy folyadékba továbbítanak, legyen az víz vagy bármely más, és amelyet az áramlás biztosításába fektetnek be (Q) és a manometrikus magasság (H), amikor áthalad a szivattyúberendezésen, a következő kifejezés adja:

Pu = ρ · g · Q · H

Pu, a folyadék energiája, in W;

Q, a folyadék áramlása a szivattyún, in m 3/s;

H, a manometrikus fej, amelyet a folyadék nyer, amikor áthalad a szivattyún m;

ρ, a folyadék sűrűsége, in kg/m 3;

g, a gravitáció gyorsulása: 9,81 m/s 2 .

A termékhez (ρg) fajlagos súlynak (γ), tehát az előző kifejezés a következő lenne:

γ, a folyadék fajsúlya, in N/m 3 .

Az alábbi táblázatban a víz esetében a fajsúly ​​(γ ban ben kg (erő)/dm 3 ) és a gőznyomás (Pv), más néven gőzfeszültség (tévé Valamiben kifejezve kg (erő)/cm 2 ) különböző vízhőmérsékletekre:

1. táblázat: A víz fajsúlya és gőzfeszültsége

Az előző kifejezés által kiszámított teljesítmény az elméleti vagy hasznos teljesítmény (Pu), hogy a folyadék a szivattyúberendezésen áthaladva nyereséget nyer. A szivattyúberendezést azonban maga a szivattyú mellett egy hajtómotor alkotja (amely lehet elektromos vagy égéses), amely tengelyen keresztül kapcsolódik a szivattyúhoz és a segédrendszerekhez.

Végül elfogyasztott energia (Pe) az összes szivattyúberendezésnél nagyobb, mint a hasznos teljesítmény (Pu), mivel figyelembe kell venni a beavatkozó komponensek veszteségeit és megtérülését.

6. ábra: Elektromos motor-szivattyú

Először is, megvan az az erő, amelyet a szivattyú tengelyének el kell nyelnie (Pb), az áramlás biztosítására (Q) és a manometrikus magasság (H), és amelynek értéke az alábbi kifejezések által megadott, az alkalmazott mértékegységek szerint:

Q, az az áramlás, amely a szivattyút hajtja m 3/h;

H, a manometrikus fej, amelyet a folyadék nyer, amikor áthalad a szivattyún m;

γ, a folyadék fajsúlya, in kg/dm 3;

ηH, a hidraulikus hatékonyság százalékban kifejezve є/1;

ηV, a térfogati hozam százalékban kifejezve є/1.

Hidraulikus teljesítmény (ηH) a szivattyú gyártója által szolgáltatott adatok, és ezzel figyelembe veszik a szivattyú falai, szelepei és járókerékei által a folyadék súrlódása miatti nyomásveszteségeket. Ez megegyezik a manometrikus magasság hányadával, amelyet a folyadék ténylegesen elér, és annak a hányadának, amelyet ezen veszteségek nélkül elérne.

A hidraulikus teljesítmény a következő értékekkel becsülhető meg:

? 0,95 és 0,97 között nagy szivattyúk esetén, kedvező lefolyási viszonyokkal;

? 0,85 és 0,88 között kisebb szivattyúk és nem túl bonyolult kialakítású.

Térfogati hatékonyság (ηV) szintén a szivattyú gyártója által szolgáltatott adat, és ezzel figyelembe veszik a szivattyú testén belüli folyadék szivárgás miatti veszteségeket.

A térfogati hatékonyság a következő értékekkel becsülhető meg:

їMit gondol erről a weboldalról?

Küldje el észrevételeit és javaslatait

? 0,97 és 0,98 között jól kivitelezett szivattyúk és nagy áramlási sebességek esetén;

? 0,94 és 0,96 között jól megtervezett szivattyúk és alacsony áramlási sebességek esetén;

? 0,89 és 0,92 között a normál teljesítményű és kis áramlási sebességű szivattyúk esetén.

A térfogati hatékonyságot nagymértékben befolyásolja az a hőmérséklet, amelyen a folyadék kering a szivattyú belsejében (mivel a hőmérséklet befolyásolja a szivattyú részei közötti hézagokat és ezért a folyadék szivárgását, és mindenekelőtt annak viszkozitási fokát). Nagyon magas hőmérséklet esetén a térfogati hatékonyság 0,65 és 0,70 értékre csökkenhet.

Hasonlóképpen, a szivárgás és ezért a térfogati hatékonyság a szivattyú üzemi nyomásától függ. A nyomás növekedésével nő a szivárgás, és ezért csökken a szivattyú térfogati hatékonysága.

Ezért és a szivattyú hatékonyságát csökkentő korábbi veszteségek figyelembevétele után a hasznos teljesítmény (Pu), amelyet a szivattyúnak meg kell kapnia a meghajtó bemeneti tengelyén (Pb), az előző előadások mindegyike szerint a következő:

(ηH) Y (ηV) a szivattyú hidraulikus és térfogati teljesítménye.

Egy másik értelemben, és egy villanymotorral hajtott vízszivattyú esetében a hálózatról fogyasztott villamos energia (Pe) vagy az aktív teljesítmény az, amit igazán érdekes tudni, mert kifejezi a fogyasztást és a létesítmény kialakításának feltételeit. Ezt az erőt a következő készítmények fejezik ki:

- Egyfázisú motoroknál:

- Háromfázisú motorok esetén:

√3 · U · I · cosφ

VAGY, az elektromos hálózat üzemi feszültsége voltban (V);

én, az aktuális húzás az állórészben, amperben (NAK NEK);

cosφ, a teljesítménytényező.

Az elektromos motor által kínált teljesítmény (Délután) a tengely kimeneténél kisebb, mint az elfogyasztott elektromos teljesítmény (Pe), a motor erőátviteli szerveiben bekövetkező mechanikai veszteségek miatt. Ily módon megkapjuk, hogy:

hol (ηM) a motor mechanikai teljesítménye, amely figyelembe veszi a tengelycsapágyak súrlódása miatti mechanikai veszteségeket, a vezérlő és az erőátviteli szervek veszteségeit stb.

A mechanikai teljesítmény a következő értékeken becsülhető meg:

? 0,94 és 0,96 között a közvetlenül a motor tengelyéhez kapcsolt szivattyúkhoz, nagy áramlási sebességgel, gondos tervezéssel és karbantartással;

? 0,83 és 0,86 között kicsi szivattyúknál és szíjakkal vagy fogaskerekekkel történő átvitellel a szivattyú és a motor között.

Végül, és figyelembe véve az összes korábbi veszteséget, a hasznos teljesítmény (Pu) és a villamos hálózatból elfogyasztott teljes teljesítmény (Pe) a szivattyú által a következőképpen függne össze:

lény (ηG) a szivattyúberendezés teljes teljesítménye, amely magában foglalja a fenti alkatrészek különböző teljesítményeinek (hidraulikus, térfogati és mechanikai) hatását.

2.2 - NPSH (ANPA)

Más néven ANPA, vagy Nettó pozitív szívófej (angolul, NPSH nettó pozitív szívófej) egy olyan paraméter, amely meghatározza a járókerék tengelyében lévő folyadék nyomása és a szivattyúzási hőmérsékleten kialakuló gőznyomás közötti különbséget.

Az NPSH két típusát vesszük figyelembe:

- NPSH elérhető (NPSHd): Ez minden egyes berendezés jellemző paramétere, függetlenül az alkalmazott szivattyútól. A kifejezést, amely meghatározza a NPSH elérhető a következő, amelyet a folyadék szabad felülete és a szívási pont közötti energiatakarékosság elvének alkalmazásával nyertünk:

Pa, a légköri nyomás vagy a szívótartály nyomása, in kg/cm 2;

Neki van, a geometriai szívófej, in méter;

Pc, a szívás által okozott nyomásveszteség (magában foglalja a szívókört alkotó összes elemet: csöveket, szelepeket, kanyarokat, tartozékokat stb.), méter;

Pv, a folyadék gőznyomása a szivattyúzási hőmérsékleten, in kg/cm 2;

γ, a folyadék fajsúlya, in kg/dm 3 .

Légköri nyomás (Pa), amelyeket a szívótartályban lévő víz felszínén tartanak, azoknak a légkör számára nyitott tartályoknak, mint például kutak, víztározók, uszodák stb. Változó a föld topográfiai magasságával, amelyen a tartály ül. A légköri nyomás hatása (Pa) magassággal a következő kifejezéssel határozható meg:

Pa (m) = 10,33 - Magasság (m)/900

- NPSH szükséges (NPSHr): A használt szivattyú típusának jellemző paramétere, a szivattyú gyártója által szolgáltatott adatok. A kifejezést, amely meghatározza a NPSH szükséges a következő,

Hz, a minimális nyomást jelenti, amely a területen közvetlenül a szivattyú járókerék lapátjai előtt szükséges méter;

ő, a folyadék belépési sebessége a szivattyúba, in Kisasszony. Kifejezés megy 2/2g a folyadék dinamikus fejét (nyomását) jelenti a szivattyú bemeneténél, in méter.

Ezeknek a paramétereknek az ismerete elengedhetetlen a szivattyú megfelelő működésének biztosításához, és ez lehetővé teszi a legkritikusabb probléma felismerését, amely a szivattyú normál működése során felmerülhet, amely a kavitáció, vagy buborékok képződése a szívásban.

Valójában egy vízszivattyú úgy működik, hogy a járókerék bemenetén nyomásesést (vákuum) hoz létre, amely lehetővé teszi a víz beszívását és a kimenet felé történő vezetését. Ennek a nyomásesésnek, amely a szivattyú szívásából származik, van egy korlátja, és ezt a határértéket a folyadék, jelen esetben a víz, gőznyomása határozza meg azon a hőmérsékleten, amelyen a folyadék maga a szivattyúzás során van.

Másrészt, ha a szivattyú szívásakor keletkező vákuum olyan, hogy a víz gőznyomása alatt marad, akkor a víz elpárolog, és olyan gőzbuborékokat hoz létre, amelyek megnehezítik a szivattyúba való bejutást. Ezen túlmenően, amikor ezek a buborékok összeomlanak, nyomáscsúcsokat generálnak, amelyek a járókerék lapátjaiban lyukadást, valamint rezgéseket és zajokat eredményeznek, amelyek végül súlyos mechanikai károsodásokat okoznak a szivattyúban. Ezért létfontosságú elkerülni a kavitációs jelenségeket a szivattyú szívásában.

Nos, van egy kapcsolat, amely biztosítja a szivattyú megfelelő működését anélkül, hogy ezek a kavitációs problémák felmerülnének. Ehhez szükséges, hogy a telepítésből elérhető NPSH nagyobb legyen, mint az előírt NPSH a szivattyú teljes működési tartományában. Ha a szükséges NPSH-nél 0,5 méteres biztonsági tartalékot tartalmaznak, a kavitáció nélküli állapot a következő lenne:

NPSHd ≥ NPSHr + 0,5 m.

2.3- Az aspiráció megtervezése

Ebben a szakaszban néhány ajánlást fogalmazunk meg a szivattyú szívó zónájával a teljesítmény maximalizálása érdekében. Általánosságban és a bevált gyakorlat szabályaként ajánlott:

? A lehető legnagyobb mértékben korlátozza a könyök, az irányváltás, a szelepek és a tartozékok jelenlétét a szívószakaszban;

? Végezze el a felfelé irányuló tolóerőt a levegő felszabadulásának megkönnyítése érdekében;

? Helyezzen rugalmas csatlakozásokat a rezgések terjedésének elkerülése érdekében;

? Rendeljen visszacsapó szelepet vagy lábszelepet a szívócsőben, hogy megakadályozza annak kiürülését, amikor a szivattyú leáll.

Fontos szempont, hogy mindenáron elkerüljük a turbulencia és örvények kialakulását a szivattyú szívása közelében, mivel ezek kiválthatják a légbuborékok bejutását a szívón keresztül.

Ennek betartása érdekében ajánlatos betartani az alábbi táblázatban feltüntetett minimális mélységeket, amelyekhez a szívócső belépő száját a víz felszínéhez képest el kell meríteni, a víz sebességének megfelelően. átveszi a szívócsatornát.

2. táblázat: A szívó száj minimális bemerített mélysége