Jak určit požadovaný průtok a dopravní výšku čerpadla

Při zajišťování dodávky vody a vytápění venkovských domů a letních chat je jedním z nejnaléhavějších problémů výběr čerpadla. Chyba při výběru čerpadla je spojena s nepříjemnými důsledky, mezi nimiž je nejjednodušší nadměrná spotřeba elektrické energie a nejčastější porucha ponorného čerpadla. Nejdůležitějšími charakteristikami, podle kterých musíte zvolit jakékoli čerpadlo, jsou průtok vody nebo kapacita čerpadla, stejně jako hlava čerpadla nebo výška, do které může čerpadlo dodávat vodu. Čerpadlo není druh zařízení, které lze brát s rezervou – „pro růst“. Vše by mělo být přísně kontrolováno podle potřeb. Ti, kteří byli příliš líní provést příslušné výpočty a vybrali čerpadlo „od oka“, mají téměř vždy problémy v podobě selhání. V tomto článku se budeme zabývat tím, jak určit hlavu a kapacitu čerpadla, poskytnout všechny potřebné vzorce a tabulková data. Rovněž objasníme jemnosti výpočtu oběhových čerpadel a charakteristiky odstředivých čerpadel..

Jak určit průtok a dopravní výšku ponorného čerpadla

Čerpadla do vrtů

Ponorná čerpadla se obvykle instalují do hlubokých vrtů a studní, kde si samonasávací povrchové čerpadlo nedokáže poradit. Takové čerpadlo se vyznačuje tím, že pracuje zcela ponořené ve vodě, a pokud hladina vody klesne na kritickou úroveň, vypne se a nezapne se, dokud hladina vody stoupne. Provoz ponorného čerpadla bez „suché“ vody je plný poruch, proto je nutné vybrat čerpadlo s takovou kapacitou, aby nepřekročilo debet studny.

Výpočet výkonu / průtoku ponorného čerpadla

Ne nadarmo se někdy výkonu čerpadla říká průtok, protože výpočty tohoto parametru přímo souvisejí s průtokem vody ve vodovodním systému. Aby bylo čerpadlo schopné uspokojit potřeby vody obyvatel, musí být jeho výkon stejný nebo mírně vyšší než průtok vody ze současně zapnutých spotřebičů v domě.

Tuto celkovou spotřebu lze určit sečtením nákladů všech spotřebitelů vody v domě. Abyste se neobtěžovali zbytečnými výpočty, můžete použít tabulku přibližných hodnot spotřeby vody za sekundu. Tabulka zobrazuje všechny druhy spotřebitelů, jako je umyvadlo, toaleta, dřez, pračka a další, a také spotřebu vody v l / s prostřednictvím nich.

Tabulka 1. Spotřeba spotřebitelů vody.

Spotřeba spotřebitelů vody

Poté, co jsou sečteny náklady všech požadovaných spotřebitelů, je nutné zjistit odhadovanou spotřebu systému, bude o něco nižší, protože pravděpodobnost současného použití absolutně všech instalatérských zařízení je extrémně malá. Odhadovanou spotřebu můžete zjistit z tabulky 2. Ačkoli někdy, pro zjednodušení výpočtů, je výsledná celková spotřeba jednoduše vynásobena faktorem 0,6 – 0,8 za předpokladu, že současně bude použito pouze 60 – 80% instalatérských přípravků čas. Tato metoda ale není zcela úspěšná. Například ve velkém sídle s mnoha instalatérskými výrobky a spotřebiteli vody mohou žít pouze 2 – 3 lidé a spotřeba vody bude mnohem nižší než celková. Důrazně proto doporučujeme použít tabulku.

Tabulka 2. Odhadovaná spotřeba vodovodního systému.

Odhadovaná spotřeba vodovodu

Výsledkem bude skutečná spotřeba vodovodního systému domu, který musí být pokryt kapacitou čerpadla. Ale protože v charakteristikách čerpadla se kapacita obvykle neuvažuje v l / s, ale v m3 / h, musí být průtok, který jsme získali, vynásoben faktorem 3,6.

Příklad výpočtu průtoku ponorného čerpadla:

Zvažte možnost dodávky vody pro venkovský dům, který má následující vodovodní armatury:

  • Sprcha se směšovačem – 0,09 l / s;
  • Elektrický ohřívač vody – 0,1 l / s;
  • Dřez v kuchyni – 0,15 l / s;
  • Umyvadlo – 0,09 l / s;
  • Toaletní mísa – 0,1 l / s.

Shrnujeme spotřebu všech spotřebitelů: 0,09 + 0,1 + 0,15 + 0,09 + 0,1 = 0,53 l / s.

Jelikož máme dům se zahradním pozemkem a zeleninovou zahradou, nezaškodí sem přidat zalévací kohoutek, jehož průtok je 0,3 m / s. Celkem 0,53 + 0,3 = 0,83 l / s.

Z tabulky 2 zjistíme hodnotu návrhového toku: hodnota 0,83 l / s odpovídá 0,48 l / s.

A poslední věc – převedeme l / s na m3 / h, za to 0,48 * 3,6 = 1,728 m3 / h.

Důležité! Někdy je kapacita čerpadla udávána v l / h, pak musí být výsledná hodnota v l / s vynásobena 3600. Například 0,48 * 3600 = 1728 l / h.

Výstup: průtok vodovodního systému našeho venkovského domu je 1,728 m3 / h, proto musí být výkon čerpadla větší než 1,7 m3 / h. Vhodná jsou například taková čerpadla: 32 AQUARIUS NVP-0,32-32U (1,8 m3 / h), 63 AQUARIUS NVP-0,32-63U (1,8 m3 / h), 25 SPRUT 90QJD 109-0,37 (2 m3 / h), 80 AQUATICA 96 (80 m) (2 m3 / h), 45 PEDROLLO 4SR 2m / 7 (2 m3 / h) atd..

Výpočet hlavy ponorného čerpadla

Instalace vrtného čerpadla

Hlava čerpadla nebo vodní výška se vypočítá podle níže uvedeného vzorce. Je třeba vzít v úvahu, že čerpadlo je zcela ponořeno do vody, a proto nejsou brány v úvahu parametry jako výškový rozdíl mezi zdrojem vody a čerpadlem.

Výpočet hlavy čerpadla vrtu

Vzorec pro výpočet hlavy čerpadla vrtu:

Hlava vývěvy

Kde,

Htr – hodnota požadované výšky čerpadla vrtu;

Hgeo – výškový rozdíl mezi umístěním čerpadla a nejvyšším bodem vodovodního systému;

Hloss – součet všech ztrát v potrubí. Tyto ztráty jsou spojeny s třením vody o materiál potrubí, stejně jako s poklesem tlaku v ohybech potrubí a v T -kusech. Určeno podle tabulky ztrát.

Hfree – volná hlava na hubici. Aby bylo možné pohodlně používat vodovodní instalace, musí být tato hodnota odebrána 15 – 20 m, minimální přípustná hodnota je 5 m, ale poté bude voda dodávána tenkým proudem.

Všechny parametry se měří ve stejných jednotkách, jako se měří hlava čerpadla – v metrech.

Výpočet ztrát potrubí lze vypočítat prozkoumáním níže uvedené tabulky. Vezměte prosím na vědomí, že v tabulce ztrát normální písmo udává rychlost, kterou voda protéká potrubím odpovídajícího průměru, a zvýrazněné písmo udává ztrátu hlavy na každých 100 m rovného vodorovného potrubí. Ve spodní části tabulek jsou uvedeny ztráty v T -kusech, loktech, zpětných ventilech a šoupátkách. Pro přesný výpočet ztrát je přirozeně nutné znát délku všech úseků potrubí, počet všech odpališť, ohybů a ventilů..

Tabulka 3. Ztráta hlavy v potrubí vyrobeném z polymerních materiálů.

Ztráta hlavy v potrubí vyrobeném z polymerních materiálů

Tabulka 4. Ztráta hlavy v potrubí vyrobeném z ocelových trubek.

Ztráta hlavy v potrubí z ocelových trubek

Příklad výpočtu hlavy čerpadla vrtu:

Zvažte tuto možnost pro zásobování vodou venkovského domu:

  • Hloubka studny 35 m;
  • Statická hladina vody ve studni – 10 m;
  • Dynamická hladina vody ve studni – 15 m;
  • Well debet – 4 m3 / hod;
  • Studna se nachází ve vzdálenosti od domu – 30 m;
  • Dům je dvoupodlažní, koupelna je ve druhém patře – 5 m vysoká;

Nejprve uvažujeme Hgeo = dynamická úroveň + výška druhého patra = 15 + 5 = 20 m.

Dále uvažujeme ztrátu H. Předpokládejme, že naše horizontální potrubí je vyrobeno z 32 mm polypropylenové trubky do domu a v domě s 25 mm trubkou. K dispozici je jeden rohový ohyb, 3 zpětné ventily, 2 T -kusy a 1 uzavírací ventil. Vezmeme si produktivitu z předchozího výpočtu průtoku 1,728 m3 / hod. Podle navrhovaných tabulek je nejbližší hodnota 1,8 m3 / h, zaokrouhlíme tedy na tuto hodnotu nahoru.

Hloss = 4,6 * 30/100 + 13 * 5/100 + 1,2 + 3 * 5,0 + 2 * 5,0 + 1,2 = 1,38 + 0,65 + 1,2 + 15 + 10 + 1,2 = 29,43 m ≈ 30 m.

Vezmeme 20 m.

Celkem je požadovaná dopravní výška čerpadla:

Htr = 20 + 30 + 20 = 70 m.

Výstup: s přihlédnutím ke všem ztrátám v potrubí potřebujeme čerpadlo s dopravní výškou 70 m. Také jsme z předchozího výpočtu určili, že jeho kapacita by měla být vyšší než 1,728 m3 / h. Pro nás jsou vhodná následující čerpadla:

  • 80 AQUATICA 96 (80 m) 1,1 kW – výkon 2 m3 / h, dopravní výška 80 m.
  • 70 PEDROLLO 4BLOCKm 2/10 – výkon 2 m3 / h, dopravní výška 70 m.
  • 90 PEDROLLO 4BLOCKm 2/13 – výkon 2 m3 / h, dopravní výška 90 m.
  • 90 PEDROLLO 4SR 2m / 13 – výkon 2 m3 / h, výtlak 88 m.
  • 80 SPRUT 90QJD 122-1,1 (80 m) – výkon 2 m3 / h, dopravní výška 80 m.

Konkrétnější výběr čerpadla již závisí na finančních možnostech majitele dachy.

Výpočet membránové nádrže (akumulátoru) pro zásobování vodou

Hydroakumulátory

Přítomnost hydraulického akumulátoru činí čerpadlo stabilnějším a spolehlivějším. Kromě toho to umožňuje, aby se čerpadlo méně často zapínalo, aby čerpalo vodu. A ještě jedna výhoda akumulátoru – chrání systém před hydraulickými rázy, které jsou nevyhnutelné, pokud je čerpadlo silné.

Objem membránové nádrže (akumulátoru) se vypočítá podle následujícího vzorce:

Objem membránové nádrže pro zásobování vodou

Kde,

PROTI – objem nádrže v l.

Otázka – jmenovitý průtok / výkon čerpadla (nebo maximální výkon mínus 40%).

ΔP – rozdíl mezi ukazateli tlaku pro zapnutí a vypnutí čerpadla. Spínací tlak se rovná – maximální tlak minus 10%. Mezní tlak se rovná – minimální tlak plus 10%.

Pon – spínací tlak.

nmax – maximální počet spuštění čerpadla za hodinu, obvykle 100.

k – koeficient rovný 0,9.

K provedení těchto výpočtů potřebujete znát tlak v systému – tlak při zapnutí čerpadla. Hydraulický akumulátor je nenahraditelná věc, a proto jsou jím vybaveny všechny čerpací stanice. Standardní objemy skladovacích nádrží jsou 30 l, 50 l, 60 l, 80 l, 100 l, 150 l, 200 l a více.

Jak vypočítat dopravní výšku povrchového čerpadla

Povrchové čerpadlo

K zásobování vodou z mělkých studní a vrtů, ale i otevřených zdrojů a skladovacích nádrží slouží samonasávací povrchová čerpadla. Instalují se přímo do domu nebo technické místnosti a do studny nebo jiného zdroje vody se spustí potrubí, kterým se voda čerpá až k čerpadlu. Sací výška těchto čerpadel obvykle nepřesahuje 8 – 9 m, ale dodává vodu do výšky, tj. hlava může mít 40 m, 60 m a více. Je také možné čerpat vodu z hloubky 20 – 30 m pomocí ejektoru, který je spuštěn do vodního zdroje. Ale čím větší je hloubka a vzdálenost zdroje vody od čerpadla, tím více klesá výkon čerpadla..

Instalace povrchového čerpadla do studny

Výkon samonasávacího čerpadla je považován za stejný jako u ponorného čerpadla, takže se na to nebudeme znovu soustředit a okamžitě přejdeme k tlaku.

Výpočet hlavy čerpadla umístěné pod zdrojem vody. Například nádrž na vodu je umístěna v podkroví domu a čerpadlo je v přízemí nebo v suterénu.

Hlava povrchového čerpadla umístěná pod zdrojem vody

Kde,

Ntr – požadovaná výška čerpadla;

Ngeo – výškový rozdíl mezi umístěním čerpadla a nejvyšším bodem vodovodního systému;

Ztráta – ztráty v potrubí v důsledku tření. Vypočítáno stejným způsobem jako pro čerpadlo ve vrtu, není brán v úvahu pouze svislý řez od nádrže, která je umístěna nad čerpadlem, k samotnému čerpadlu.

Nsvob – volná hlava od vodovodních armatur, je také nutné vzít 15 – 20 m.

Výška nádrže – výška mezi zásobníkem vody a čerpadlem.

Výpočet hlavy čerpadla umístěné nad zdrojem vody – studna nebo nádrž, kapacita.

Hlava povrchového čerpadla umístěná nad zdrojem vody

V tomto vzorci jsou naprosto stejné hodnoty jako v předchozím

Nadmořská výška zdroje – výškový rozdíl mezi zdrojem vody (studna, jezero, hloubicí otvor, nádrž, sud, příkop) a čerpadlem.

Příklad výpočtu hlavy samonasávacího povrchového čerpadla.

Zvažte tuto možnost pro zásobování vodou venkovského domu:

  • Studna se nachází ve vzdálenosti – 20 m;
  • Hloubka studny – 10 m;
  • Vodní zrcadlo – 4 m;
  • Trubka čerpadla je spuštěna do hloubky 6 m.
  • Dům je dvoupodlažní, koupelna ve druhém patře je vysoká 5 m;
  • Čerpadlo je instalováno přímo vedle studny.

Počítáme Ngeo – výška 5 m (od čerpadla po vodovodní instalace ve druhém patře).

Ztráty – předpokládáme, že vnější potrubí je vyrobeno z potrubí 32 mm a vnitřní 25 mm. Systém má 3 zpětné ventily, 3 T -kusy, 2 uzavírací ventily, 2 ohyby potrubí. Potřebný výkon čerpadla by měl být 3 m3 / h.

Ztráta = 4,8 * 20/100 + 11 * 5/100 + 3 * 5 + 3 * 5 + 2 * 1,2 + 2 * 1,2 = 0,96 + 0,55 + 15 + 15 + 2, 4 + 2,4 = 36,31≈37 m.

Nfree = 20 m.

Výška zdroje = 6 m.

Celkem Нтр = 5 + 37 + 20 + 6 = 68 m.

Výstup: je vyžadováno čerpadlo s dopravní výškou 70 m nebo více. Jak ukázal výběr čerpadla s takovým přívodem vody, prakticky neexistují žádné modely povrchových čerpadel, které by splňovaly požadavky. Má smysl uvažovat o možnosti instalace ponorného čerpadla.

Jak určit průtok a dopravní výšku oběhového čerpadla

Cirkulační čerpadla se používají v domácích topných systémech k zajištění nuceného oběhu chladicí kapaliny v systému. Takové čerpadlo je také vybráno na základě požadované kapacity a hlavy čerpadla. Jeho hlavní charakteristikou je graf závislosti hlavy na výkonu čerpadla. Protože existují jedno-, dvou-, třírychlostní čerpadla, pak jejich vlastnosti jsou jedna, dvě, tři. Pokud má čerpadlo plynule se měnící rychlost rotoru, pak existuje mnoho takových charakteristik.

Výpočet oběhového čerpadla je zodpovědný úkol, je lepší ho svěřit těm, kteří budou provádět projekt topného systému, protože pro výpočty je nutné znát přesné tepelné ztráty doma. Volba oběhového čerpadla se provádí s přihlédnutím k objemu chladicí kapaliny, kterou bude muset čerpat.

Výpočet výkonu oběhového čerpadla

Oběhové čerpadlo

Pro výpočet výkonu oběhového čerpadla topného okruhu potřebujete znát následující parametry:

  • Vyhřívaná plocha budovy;
  • Výkon zdroje tepla (kotel, tepelné čerpadlo atd.).

Známe -li jak vytápěnou oblast, tak výkon zdroje tepla, pak můžeme okamžitě přistoupit k výpočtu výkonu čerpadla.

Kapacita oběhového čerpadla

Kde,

– průtok / kapacita čerpadla, m3 / hod.

Qneobx – tepelný výkon zdroje tepla.

1.16 – měrná tepelná kapacita vody, W * hodina / kg * ° K.

Měrná tepelná kapacita vody je 4,196 kJ / (kg ° K). Převod joulů na watty

1 kW / hod = 865 kcal = 3600 kJ;

1 kcal = 4,187 kJ. Celkem 4,196 kJ = 0,001165 kW = 1,16 W.

tg – teplota chladicí kapaliny na výstupu ze zdroje tepla, ° С.

tx – teplota chladicí kapaliny na vstupu do zdroje tepla (zpětný tok), ° С.

Ten teplotní rozdíl Δt = tg – tx závisí na typu topného systému.

Δt = 20 ° С – pro standardní topné systémy;

Δt = 10 ° С – pro topné systémy nízkoteplotního plánu;

Δt = 5 – 8 ° С – pro systém „teplá podlaha“.

Příklad výpočtu kapacity oběhového čerpadla.

Zvažte tuto možnost pro systém vytápění domu: dům o rozloze 200 m2, dvoutrubkový topný systém, vyrobený s trubkou 32 mm, dlouhou 50 m. Teplota chladicí kapaliny v okruhu má takový cyklus 90/70 ° C Tepelné ztráty doma jsou 24 kW.

Kapacita oběhového čerpadla

Graf závislosti hlavy a produktivity čerpadla

Výstup: pro topný systém s těmito parametry je vyžadováno čerpadlo s průtokem / výkonem větším než 2,8 m3 / h.

Výpočet dopravní výšky oběhového čerpadla

Je důležité vědět, že výška oběhového čerpadla nezávisí na výšce budovy, jak je popsáno v příkladech pro výpočet ponorného a povrchového čerpadla pro zásobování vodou, ale na hydraulickém odporu v topném systému.

Proto je před výpočtem hlavy čerpadla nutné určit odpor systému.

Hlava oběhového čerpadla

Kde,

Ntr – požadovaná dopravní výška oběhového čerpadla, m.

R. – ztráty v přímém potrubí v důsledku tření, Pa / m.

L – celková délka celého potrubí topného systému pro nejvzdálenější prvek, m.

ρ – hustota přetékajícího média, pokud je to voda, pak je hustota 1000 kg / m3.

G – gravitační zrychlení, 9,8 m / s2.

Z – bezpečnostní faktory pro další prvky potrubí:

  • Z = 1,3 – pro armatury a tvarovky.
  • Z = 1,7 – pro termostatické ventily.
  • Z = 1,2 – pro směšovač nebo zařízení proti oběhu.

Jak bylo prokázáno experimenty, odpor v přímém potrubí je přibližně roven R = 100 – 150 Pa / m. To odpovídá čerpací hlavě přibližně 1 – 1,5 cm na metr..

Je určena větev potrubí – nejnepříznivější, mezi zdrojem tepla a nejvzdálenějším bodem soustavy. Je nutné přidat délku, šířku a výšku větve a vynásobit dvěma.

L = 2 * (a + b + h)

Příklad výpočtu dopravní výšky oběhového čerpadla. Data si vezmeme z příkladu výpočtu výkonu.

Nejprve vypočítáme větev potrubí

L = 2 * (50 + 5) = 110 m.

Htr = (0,015 * 110 + 20 * 1,3 + 1,7 * 20) 1000 * 9,8 = (1,65 + 26 + 34) 9800 = 0,063 = 6 m.

Pokud je kování a dalších prvků méně, bude zapotřebí méně hlavy. Například Нтр = (0,015 * 110 + 5 * 1,3 + 5 * 1,7) 9800 = (1,65 + 6,5 + 8,5) / 9800 = 0,017 = 1,7 m.

Výstup: tento topný systém vyžaduje oběhové čerpadlo o výkonu 2,8 m3 / h a dopravní výšce 6 m (v závislosti na počtu armatur).

Jak určit průtok a dopravní výšku odstředivého čerpadla

Kapacita / průtok a dopravní výška odstředivého čerpadla závisí na počtu otáček oběžného kola.

Například teoretická výška odstředivého čerpadla se bude rovnat rozdílu tlaků na vstupu do oběžného kola a na výstupu z něj. Kapalina vstupující do oběžného kola odstředivého čerpadla se pohybuje v radiálním směru. To znamená, že úhel mezi absolutní rychlostí na vstupu do kola a obvodovou rychlostí je 90 °.

Teoretická výška odstředivého čerpadla

Kde,

NT – teoretická výška odstředivého čerpadla.

u – obvodová rychlost.

C – rychlost kapaliny.

α – výše uvedený úhel, úhel mezi rychlostí na vstupu do kola a obvodovou rychlostí, je 90 °.

Teoretická výška oběhového čerpadla 2

Kde,

β= 180 ° -α.

ty. hodnota hlavy čerpadla je úměrná druhé mocnině počtu otáček v oběžném kole, protože.

u =π* D * n.

Skutečná výška odstředivého čerpadla bude menší než teoretická, protože část energie tekutiny bude vynaložena na překonání odporu hydraulického systému uvnitř čerpadla.

Stanovení hlavy čerpadla se proto provádí podle následujícího vzorce:

Skutečná výška oběhového čerpadla

Kde,

ɳg – hydraulická účinnost čerpadla (ɳg = 0,8- 0,95).

ε – koeficient, který zohledňuje počet lopatek v čerpadle (ε= 0,6-0,8).

Výpočet hlavy odstředivého čerpadla potřebného k zajištění dodávky vody v domě se vypočítá podle stejných vzorců, které byly uvedeny výše. Pro ponorné odstředivé čerpadlo podle vzorců pro ponorné čerpadlo do vrtu a pro povrchové odstředivé čerpadlo – podle vzorců pro povrchové čerpadlo.

Určení požadovaného tlaku a výkonu čerpadla pro letní chatu nebo venkovský dům nebude obtížné, pokud k problému přistoupíte s trpělivostí a správným přístupem. Správně zvolené čerpadlo zajistí trvanlivost studny, stabilní provoz vodovodního systému a absenci vodního rázu, což je hlavní problém při výběru čerpadla „s velkým okrajem oka“. Výsledkem je neustálé vodní kladivo, ohlušující hluk v potrubí a předčasné opotřebení tvarovek. Nebuďte proto líní, vše si předem spočítejte.

About the author