Obliczenia parametrów pompy
Aby umożliwić wykonanie typowych obliczeń parametrów pomp, opracowaliśmy przegląd wzorów z krótkim wyjaśnieniem każdego z nich. Wszystkie wymienione wzory opierają się na teoretycznych zasadach tłoczenia i mają służyć jako pomoc w obliczeniach parametrów pomp. W praktyce wpływ mogą mieć dodatkowe czynniki, co może prowadzić do odchyleń od wartości teoretycznych. Jeśli masz pytania lub nie potrafisz rozwiązać swojego problemu, skontaktuj się z nami, aby uzyskać osobistą poradę dotyczącą pompy.Obliczanie mocy pompy
Moc pompy jest uwidoczniona w charakterystyce lub specyfikacjach pompy. Moc przenoszona pompy, zwana także mocą na wale, wyrażana jest w kW i można ją łatwo obliczyć za pomocą poniższego wzoru: P = (Q x H x SG) ÷ (η x 3670)P = moc pompy kW
Q = wydajność pompy m3/godz.
H = wysokość podnoszenia pompy mwcSG = masa czynnika kg/m3
η = sprawność pompy %
3670 = stały współczynnik
Prawa powinowactwa dla pomp
Prawa powinowactwa dla pomp wyrażają zależność pomiędzy kilkoma zmiennymi opisującymi ich wydajność. Poniższe obliczenia dotyczą pomp odśrodkowych i dobrze obrazują różnice w zakresie wydajności, wysokości podnoszenia i mocy przenoszonej przy zmianie prędkości, ale przy niezmienionej średnicy wirnika pompy.- Wydajność zmienia się proporcjonalnie do prędkości pompy: Q1 ÷ Q2 = N1 ÷ N2
- Podnoszenie jest proporcjonalne do kwadratu prędkości pompy: H1 ÷ H2 = (N1 ÷ N2)2
- Moc jest proporcjonalna do sześcianu prędkości pompy P1 ÷ P2 = (N1 ÷ N2)3
Q = wydajność pompy m3/godz.
H = wysokość podnoszenia pompy mwc
P = moc pompy kW
N = prędkość pompy obr./min
Obliczanie sprawności pompy
Najczęściej stosowany wzór na obliczenie sprawności pompy w dowolnym punkcie pracy w obrębie charakterystyki pompy to: Ƞ = (Q x H) ÷ (3,67 x P)η = sprawność pompy %
Q = wydajność pompy m3/godz.
H = wysokość podnoszenia pompy mwc
P = moc pompy kW
3,67 = stały współczynnik
Rozszerzony wzór na obliczenie całkowitej sprawności pompy: η = ηh x ηv x ηm
- Sprawność pompy hydraulicznej ηh. Jest to stosunek wysokości manometrycznej i teoretycznej wysokości podnoszenia pompy spowodowany tarciem wewnętrznym i stratami wirowymi.
- Sprawność objętościowa pompy ηv. Rzeczywisty przepływ pompy jest niższy od teoretycznego przepływu objętościowego, ponieważ niewielka część cieczy powraca wewnętrznie do strony ssawnej.
- Sprawność mechaniczna pompy ηm. Jest to stosunek teoretycznej i faktycznie przeniesionej mocy pompy na skutek strat związanych z tarciem w łożyskach i tarciem tocznym (opór wirnika w otaczającym płynie).
Obliczanie zużycia paliwa przez pompy napędzane silnikiem wysokoprężnym
W obliczeniach zużycia paliwa przez pompy napędzane silnikiem wysokoprężnym przyjmujemy, że ciężar właściwy litra oleju napędowego wynosi 835 gramów (w temperaturze 15°C). Wzór na obliczenie zużycia paliwa w punkcie pracy pompy: L/h = P x BSFC ÷ 835P = moc pompy w kW
BSFC = zużycie właściwe paliwa w g/kWh (określone przez producenta silnika)
835 = ciężar właściwy oleju napędowego w g/L
Urządzenia zużywające paliwo: sam silnik wysokoprężny jest również wyposażony w kilka dodatkowych urządzeń zużywających paliwo, takich jak alternator czy wentylator chłodzący. Aby dokładnie obliczyć zużycie paliwa przez pompy napędzane silnikiem wysokoprężnym, zalecamy dodanie 5–6% na te elementy.
Wzór na obliczanie emisji CO2 przez pompy napędzane silnikiem wysokoprężnym
W procesie spalania paliw kopalnych powstaje CO2. Skrót ten oznacza dwutlenek węgla, będący związkiem węgla i tlenu. Uwalniane do powietrza nadmiernej ilości CO2 ma bardzo szkodliwy wpływ na klimat planety. Warto więc wiedzieć, jak obliczyć emisje CO2 dla pomp napędzanych silnikiem wysokoprężnym.W obliczeniach emisji CO2 przyjmujemy, że ciężar właściwy litra oleju napędowego wynosi 835 gramów. Zwykły olej napędowy składa się w 86,2% z węgla (C), dlatego przyjmujemy, że na litr oleju napędowego przypada 720 gramów węgla. Proces spalania wymaga 1920 gramów tlenu (O2) na litr. Łącznie na litr oleju napędowego przypada 720 + 1920 = 2640 gramów CO2.
W związku z tym wzór na obliczenie emisji CO2 pompy napędzanej silnikiem wysokoprężnym to: rzeczywiste zużycie paliwa w l/godz. x 2640 g ÷ 1000 = CO2 kg/godz.
Przykładowe wyliczenie emisji CO2:
Pompa odśrodkowa napędzana silnikiem wysokoprężnym znajduje się w punkcie pracy, w którym silnik zużywa obecnie 8 litrów oleju napędowego na godzinę. Emisje CO2 = 8 x 2640 ÷ 1000 = 21 kg/godz.
Obliczenie maksymalnej wysokości ssania pompy
Szczególnie w przypadku pomp przenośnych przydatna jest umiejętność łatwego obliczenia maksymalnej wysokości ssania pompy. Do tego celu potrzebne są następujące informacje:- Rzeczywiste ciśnienie powietrza (masa powietrza)
- Charakterystyka NPSHr pompy
- Opór rury ssawnej
Rzeczywiste ciśnienie powietrza P(h), nazywane także ciśnieniem atmosferycznym, które w Holandii wynosi średnio 1000 hPa = 1,0 bar = 10 mwc. W górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe, a jego wartość zależy od różnicy wysokości w stosunku do poziomu morza. Rzeczywiste ciśnienie powietrza determinuje również teoretyczną maksymalną osiągalną wysokość ssania pompy.
Wartość NPSHr można znaleźć w charakterystykach parametrów pompy. Można z nich odczytać wewnętrzne straty na ssaniu pompy, tak aby uzyskać pracę bez kawitacji. Wartość zależy od wydajności tłoczenia.
Wartość oporu hf w rurze ssawnej jest sumą strat tarcia w wężu lub rurze i całkowitego oporu wykorzystanych akcesoriów.
Maksymalna wysokość ssania L oznacza pionową różnicę wysokości pomiędzy tłoczoną cieczą a osią pompy odśrodkowej.
Istnieje kilka innych czynników, które wpływają na maksymalną wysokość ssania pompy, a które nie zostały uwzględnione w obliczeniach. Istotna jest na przykład temperatura cieczy: powyżej 20°C dostępna wysokość ssania zaczyna gwałtownie spadać.
Obliczenia dla agregatu prądotwórczego do pomp elektrycznych z przetwornicą częstotliwości
Wiele pomp elektrycznych podlega sterowaniu za pomocą przetwornicy częstotliwości, zwanej także napędem o zmiennej częstotliwości. Przenośne pompy elektryczne często wymagają zainstalowania (rezerwowego) agregatu prądotwórczego. Ile mocy kVA powinien oferować agregat prądotwórczy? Wszystko zależy od rodzaju przetwornicy częstotliwości.Wzór dla 6-impulsowej przetwornicy częstotliwości: kVA = P ÷ (0,65 x 1,25)
Wzór dla 12-impulsowej przetwornicy częstotliwości: kVA = P ÷ (0,8 x 1,25)
kVA = agregat prądotwórczy
P = moc pompy w kW
