Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Możliwości i ograniczenia zwiększania sprawności pomp samozasysających

Possibilities and limitations of increasing efficiency of self-priming pumps
Realizacja procesu samozasysania w pompach krążeniowych odbywa się na ostatnim stopniu pompy, który wyposażony jest w specjalnie ukształtowany kanał do zintensyfikowania procesu odpompowywania gazu.
Realizacja procesu samozasysania w pompach krążeniowych odbywa się na ostatnim stopniu pompy, który wyposażony jest w specjalnie ukształtowany kanał do zintensyfikowania procesu odpompowywania gazu.
Rys. redakcja RI

Zastosowanie zmodyfikowanych pomp odśrodkowych zamiast krążeniowych pozwala na oszczędności ok. 35% energii zużywanej na pompowanie. Tym samym w instalacjach przemysłowych, w których wymagana jest zdolność do samozasysania cieczy, pompy krążeniowe zastępowane są pompami odśrodkowymi z członami krążeniowymi. Takimi instalacjami są w szczególności bazy paliw płynnych, w tym gazu skroplonego.

W artykule:

• Krótka charakterystyka klasycznych pomp samozasysających
• Sprawność pomp krążeniowych bocznokanałowych
• Pompy wielostopniowe odśrodkowe ze zdolnością samozasysania cieczy
• Sprawność samozasysających pomp wielostopniowych

Prawidłowe działanie pomp wirowych wymaga całkowitego zalania pompy oraz instalacji ssawnej. Jest to łatwe do uzyskania w przypadku pomp pracujących z napływem, ponieważ ciecz grawitacyjnie spływa do pompy. W przypadku pomp pracujących ze ssaniem, dla których swobodne lustro cieczy w zbiorniku ssawnym znajduje się poniżej pompy, istnieje możliwość dostania się do rurociągu ssawnego oraz samej pompy oparów cieczy lub powietrza np. z nieszczelnej instalacji. Dla takich aplikacji wymaga się zastosowania zaworu stopowego zatrzymującego ciecz w instalacji w trakcie postoju pompy.

Należy jednak pamiętać, że zawór stopowy generuje określone opory przepływu i powoduje obniżenie dostępnej w układzie nadwyżki antykawitacyjnej. Dodatkowo w trakcie eksploatacji może dojść do rozszczelnienia układu lub samego zaworu, co powoduje, że cały układ należy na nowo zalać. Alternatywą dla zaworu stopowego jest zastosowanie układu próżniowego, który przed każdym uruchomieniem pompy będzie kontrolował stopień zalania instalacji. Jest to jednak układ złożony, wymagający poniesienia większych kosztów inwestycji.

Zaliczane do grupy pomp specjalnych wybrane konstrukcje pomp wirowych są projektowane w sposób umożliwiający samozasysanie cieczy. Można je podzielić na dwie grupy: pompy krążeniowe oraz pompy krętne (w szczególności odśrodkowe) z dodatkowym układem samozasysającym.

Klasyczne pompy samozasysające

Pompy krążeniowe – z kanałami bocznymi, peryferalne oraz z pierścieniem cieczowym – mają naturalną zdolność samozasysania pod warunkiem ich odpowiedniego zaprojektowania.

Pompy z pierścieniem cieczowym charakteryzują się na tyle dobrymi własnościami ssawnymi, że wykorzystuje się je powszechnie jako pompy próżniowe, np. w układach zalewania rurociągów lub odsysania oparów z procesów technologicznych.

Najbardziej rozpowszechnione, szczególnie w indywidualnych systemach wodociągowych oraz do przetłaczania cieczy łatwo parujących, są pompy samozasysające krążeniowe z kanałami bocznymi. Stopień pompy krążeniowej składa się z wielołopatkowego wirnika oraz kanału bocznego o zmiennym przekroju. Energia do cieczy przekazywana jest stopniowo poprzez tworzące się wiry, krążące między łopatkami wirnika i kanałem bocznym. Taki sposób przekazywania energii powoduje, że cząstka cieczy kilkukrotnie wpływa do wirnika danego stopnia i za każdym razem dostaje impulsowo pewną dawkę energii. Proces można przyrównać do pomp wielostopniowych, w których ciecz przepływa przez ustawione szeregowo wirniki. W pompach krążeniowych uzyskujemy podobny efekt w obrębie pojedynczego wirnika i kanału bocznego, z tego względu wysokość podnoszenia z jednego stopnia pompy krążeniowej o zadanej średnicy wirnika jest kilkukrotnie wyższa niż w pompie odśrodkowej.

Realizacja procesu samozasysania w pompach krążeniowych odbywa się na ostatnim stopniu pompy, który wyposażony jest w specjalnie ukształtowany kanał do zintensyfikowania procesu odpompowywania gazu. Warunkiem poprawnej pracy jest zalanie pompy cieczą roboczą. Mieszanina cieczy i gazu zasysana jest do stopnia samozasysającego, w którym na skutek siły odśrodkowej tworzy się pierścień cieczowy w pobliżu zewnętrznych ścian stopnia. Ze względu na kanał boczny o zmiennym przekroju tworzący się „tłok cieczowy” wypycha gaz gromadzący się w pobliżu piasty wirnika przez dodatkowy kanał do korpusu tłocznego pompy.

Czytaj też: Systemy awaryjne odwadniania dachów płaskich >>>

Sprawność pomp krążeniowych bocznokanałowych

Istotnym ograniczeniem stosowania pomp krążeniowych jest ich niska sprawność. W literaturze przedmiotu [1, 5] można znaleźć matematyczne uzasadnienie braku możliwości uzyskania wysokiej sprawności pomp krążeniowych. Wyliczono, że teoretyczna moc użyteczna dla przypadku bez tarcia i strat mechanicznych wynosi:

(1)

gdzie:

γ – ciężar właściwy pompowanej cieczy,
Qk – natężenie przepływu w kanale bocznym,
Hk – wysokość podnoszenia uzyskiwana w kanale bocznym,
Qf – natężenie przepływu ruchu krążeniowego,
fk – pole przekroju kanału bocznego,
cwu – składowa obwodowa prędkości krążenia w wirniku,
cku = Qk/fk – składowa obwodowa prędkości krążenia w kanale bocznym.

Wymiana impulsowa energii pomiędzy wirnikiem i kanałem bocznym jest największa dla przypadku, kiedy prędkość obwodowa krążenia w kanale bocznym cku jest równa zeru. Wymiana energii nie zachodzi w momencie, gdy prędkość obwodowa krążenia w kanale bocznym i wirniku są sobie równe cku = cwu, ponieważ ciecz w obu elementach obraca się jako jedna całość. Powyższe powoduje, że funkcja (1) osiąga maksimum dla cku = 0,5 cwu, czyli dla połowy teoretycznie maksymalnej wydajności stopnia Qk = 0,5 Qkmax.

Moc wewnętrzna teoretyczna określona jest zależnością:

  (2)

wówczas sprawność wewnętrzna w kanale bocznym wynosi:

  (3)

gdzie:

φ – wydajność względna pompy krążeniowej.

Moc strat mechanicznych w pompie krążeniowej praktycznie nie zależy od wydajności, natomiast moc wewnętrzna zmienia się z wysokością podnoszenia w sposób liniowy, a ich zależność można określić w sposób następujący:

(4)

Ze względu na liniową zależność wysokości podnoszenia od wydajności oraz fakt, że maksymalną moc wewnętrzną uzyskuje się dla wydajności Qk = 0,5 Qkmax, dla której sprawność wewnętrzna w kanale bocznym równa jest wydajności względnej φ, jej wartość nie może przekroczyć 50%.

W rzeczywistości sprawność całkowita pompy zależy jeszcze od strat mechanicznych i hydraulicznych na wejściu i wyjściu z kanału, strat tarcia w wirniku i kanale bocznym, a także strat objętościowych. Powoduje to w praktyce ograniczenie sprawności pomp krążeniowych do ~45% oraz zakresu stosowania do wydajności kilkudziesięciu m3/h i mocy silników do ~30 kW.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[woda, pompy samozasysające, sprawność pomp]

   29.01.2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Gdzie produkowane są komponęty do klimatyzacji i wentylacji » Zapoznaj się z nowymi technologiami w systemach ogrzewania podłogowego »
kompotenety do wentylacji ogrzewanie podłogowe
czytam więcej » przeczytam dziś »

 


Naczynie przeponowe – dlaczego jest aż tak ważne? »

projektowanie

 



Czy warto inwestować w wentylację mechaniczną? » Jak bezproblemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
 wentylacja mechaniczna pomoc w projektowaniu
wiem więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj udogodnienia montażowe w produktach ogrzewań podłogowych» Czy ogrzewanie wpływa na nasze zdrowie? »
wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Metody klimatyzacji - czy znasz je wszytkie »

klimatyzacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
12/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Automatyka kotłów na pelety
  • - Zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl