Выбор насоса

Выбор насоса (Рис.34)

Предположим что, расчет расхода тепла для отопительной установки жилого блока дал итоговую мощ­ность системы Q_N = 632 кВт. При разнице температур между подаю­щим и обратным трубопроводами величиной 20 К требуется произво­дительность насоса V = 27,2 м³/ч. В качестве сопротивления потоку жидкости был определен напор ве­личиной Н = 3,90 м. Для этой рабочей точки нужно те­перь выбрать подходящий насос. При этом нужно заметить, что это было бы чистой случайностью, ес­ли бы мы нашли в каталоге насос, идеально удовлетворяющий требо­ваниям расчета.

На рисунке 34 получены две рабо­чие характеристики насоса, которые дают рабочие точки В₁, и В₂ и рас­положены над и под вычисленной рабочей точкой. Точки пересечения кривой характеристики сети трубо­проводов с обеими характеристика­ми насосов дают в итоге следующие рабочие точки:

Насос PU₁: V₁ - 30,7 м³/ч при Н₁= 5,00м

Насос PU₂: V₂ = 23,8 м³/ч при Н₂ = 2,80 м

Отклонения dV от желаемого объ­емного потока жидкости составля­ют, таким образом, для:

насоса PU₁: dV₁ = + 3,5 м³/ч, т.е.+ 12,9%

насоса PU₂: dV₂ = - 3,4 м³/ч, т.е. -12,5%.

Рассчитанная рабочая точка, как описано выше, представляет собой состояние системы при максималь­ной нагрузке. Но такие условия случаются крайне редко. Наиболь­шую часть отопительного сезона необходима незначительная по­требность в тепловой энергии.

Рекомендуемые материалы

Поэтому, если есть сомнения, то всегда выбирают меньший цирку­ляционный насос для системы ото­пления. И вследствии этого выбора достигаются нижеследующие пре­имущества:

1.

1. меньший насос означает меньшую стоимость;

2. он будет потреблять меньшее количество электроэнергии;

3. более низкая скорость движения жидкости уменьшает шумы:

4. В насосе

5. В сети трубопровода

6. В термостатических вентилях.

Страх перед выбором насоса с ниж­ними параметрами является не­обоснованным.

Потребляемая мощность циркуляционных насосов

Электродвигатель вырабатывает энергию, как описано выше, для вращения вала насоса, на котором установлено рабочее колесо. Про­изведенное в насосе повышение давления и подача объема жидкости являются результатом перехода электрической энергии в гидравли­ческую энергию.

Вырабатываемая мотором энергия является потребляемой мощностью насоса.

Характеристика потребляемой мощности насосов

Характеристика потребляемой мощ­ности циркуляционных насосов так­же представляются на графике:

На вертикальной оси, ординате, находится потребляемая мощность Р насоса в Ваттах (Вт).На горизон­тальной оси, абсциссе, наносится, точно так же как на характеристике насоса, производительность V насо­са в кубометрах в час (м³/ч). Шкала графика выбирается, при этом, в одинаковом масштабе. Оба этих графика часто представляются в каталогах вместе, чтобы была возможность (рисунок 26), наблю­дать связь между параметрами на­соса.

Зависимость между потребляемой мощностью и объемом перекачи­ваемой жидкости указывает на сле­дующее отношение: При незначительном объемном по­токе мотор потребляет минималь­ное количество электроэнергии. По­требляемая мощность растет с воз­растанием перекачиваемого объема. При этом эта зависимость возраста­ния выполняется в определенном соотношении.

Влияние частоты вращения

Если изменяют частоту вращения вала насоса при неизменных техни­ческих условиях системы, то по­требляемая мощность Р изменяется в третьей степени к частоте враще­ния n.

Р₁ / Р₂ =(n₁ / n₂)³

где n₁ и n₂ в (об/мин), соответствен­но, различная частоты вращения на­соса и Р₁ и Р₂ в (Вт), соответствен­но, различные потребляемые мощ­ности.

Зная это и описанную в прежней главе связь, можно рационально ре­гулировать насос и оптимально приспосабливать его к потребно­стям системы в тепловой энергии.

Если удвоить частоту вращения, то производительность повышается в таком же соотношении. Сопро­тивления движению жидкости воз­растет в четыре раза. Необходимое количество энергии возрастает, в этом случае, приблизительно в во­семь раз (таблица 7).

Если уменьшают частоту враще­ния, то уменьшаются производи­тельность, сопротивление протека­ния жидкости в сети трубопроводов и потребляемая мощность согласно условиям описанным выше.

Рис.35

Сравнение частоты вращения

В таблице 7 находится, в первую очередь, сравнение между высокоскоростным насосом ( n < 2800 об/мин), например, типа RS/TOP-S и низкоскоростной насос (n < 1400 об/мин), например, типа RP/P. Знания, полученные выше, являются результатом этого сравне­ния.

Разумеется, конструкция мотора низкоскоростного насоса несколько дороже и, соответственно, несколь­ко выше цена этих насосов. Однако там, где по техническим требовани­ям к контуру отопления необходи­мо использовать низкоскоростной насос, управление высокоскорост­ным насосом, возможно, приведет к более высокому потреблению элек­троэнергии.

И наоборот, стоимость насоса со снижением частоты вращения бо­лее высокая, но это приводит к зна­чительной экономии потребляемой электроэнергии. Дополнительные капитальные затраты будут быстро компенсированы.

Второе сравнение в таблице 7 рассматривает отрегулированное снижение частоты вращения со­гласно требованиям отопительной мощности. В этом случае посте­пенное переключение на понижен­ные обороты или бесступенчатое регулирование с помощью электро­ники насосов отчетливо показывает эффект экономии.

Таблица 7

Коэффициент полезного дей­ствия насоса

Коэффициент полезного действия любой машины, или уже упомяну­тый коэффициент эффективности, является отношением полученной мощности к выданной мощности. Это отношение обозначается грече­ской буквой η (eta).

Адаптация насосов к системе трубопроводов

Известно, что производитель­ность, которую должен обеспечи­вать циркуляционный насос сис­темы отопления, зависит от необ­ходимого количества тепла для отопления здания. Напор опреде­ляется существующим сопротив­лением на трение в трубах. При установке новой системы отопле­ния значения параметров легко рассчитываются по компьютер­ным программам, которые сегодня выпускаются высокого качества.

При реконструкции уже суще­ствующих отопительных устано­вок этот расчет будет произвести уже сложнее. Отопительную на­грузку еще можно определить по различным приблизительным рас­четом до некоторой степени точ­ности; для расчета же потерь в системе трубопроводов нет по­добного приближенного метода.

Производительность насосов

Рис.36

Если в отопительной системе ус­тановлен новый насос с мокрым ротором, то значение его произво­дительности можно определить по следующей формуле:

V = 0,86 · Q_N / Δv

где,

V - производительность насоса в рабочей точке в (м3/ч)

Q_N - тепловая потребность зда­ния по DIN 4701 в (кВт)

Δv - разница температур между подающим и обратным трубопроводами в (К)

Умножающий коэффициент 0,86 для пересчета размерностей 860 ккал = 1 кВт.

В некоторых книгах по специаль­ности отопление можно найти и обратную величину 1,163х10^-³ кВт/ккал в качестве дробного ко­эффициента. Кроме того, умно­жающий коэффициент содержится в формуле для учета десятичной степени.

Расчетное значение или"Нормальные условия " берется к расчету для нормальной наружной температуры в месте обогрева здания или оценивается с прием­лемым допуском.

Пример расчета

Тепловая потребность среднего дома для одной семьи старой по­стройки, согласно выполненному расчету, составляет 23,25 кВт. При разнице температур 20К (v_V = 90°С, v_R =70°С) необходимая по­дача получается из:

V = 0,86 · 23,25 / 20 = 1,0 м³/час

Если такое же здание отапливать с меньшей разницей температур, например 5 К с системой обогрева пола, то циркуляционный насос должен давать четырехкратную производительность, т.е. 4 м³/ч, чтобы подавать необходимое ко­личество тепловой энергии от ис­точника производства тепла к ис­точнику потребления тепла.

Допустимое отклонение от расчетных параметров

Если тепловая потребность здания с неизвестной системой трубо­проводов может определиться только с помощью приближенных вычислений, то возникает вопрос правильности расчетов после по­лучения результата .

Рекомендация для Вас - 14 Показатели надежности невосстанавливаемых элементов электрических систем.

Рис.37

На этом рисунке показана следую­щая зависимость: если уменьша­ется производительность V при­мерно на 10 %, то нагревательный элемент получает тепловую энер­гию Q всего примерно на 2 % меньше. Если увеличить произво­дительность V примерно на 10 %, то нагревательные элементы бу­дут получать примерно на 2 % больше тепловой энергии.

Причина этого лежит в том, что скорость воды в нагревательном элементе находиться в непосред­ственной зависимости от произ­водительности. Более высокая скорость потока означает более короткое время взаимодействия жидкости в нагревательном эле­менте. При снижении скорости потока остается большее количе­ство энергии переданной жидко­стью и больше времени для пере­дачи тепла в помещение.

Ошибочным является мнение, что необходимо выбирать насос, на основе так называемого «чувстава страха», с большими параметрами.

Выбор насоса с нижними параметрами, при сравнении, имеет незначительную разницу, т.к. даже при производительности, равной 50% от максимальной, отопительный прибор будет отдавать в помещение около 85% тепловой энергии.