DOBÓR POMPY I OBLICZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH POMPY

DOBÓR POMPY I OBLICZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH POMPY

DOBÓR POMPY I OBLICZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH POMPY

Ze względu na brak instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych w wielu częściach kraju właściciele posesji często zmuszani są do budowy własnych ujęć wody i samodzielnego odprowadzania ścieków. Bardzo często konieczne wtedy staje się stosowanie specjalnych urządzeń pompowych. Na rynku dostępnych jest wiele tego typu rozwiązań, dostosowanych do różnych zadań, które ma pełnić instalacja.

Charakter pompowanej cieczy w instalacji

Pierwszą zasadniczą kwestią jest odpowiedź na pytanie czy pompowana ma być woda czysta, woda brudna czy ścieki. Pompowanie klarownej wody czystej jest znacznie prostszą kwestią i do tego celu sprawdza się większość typoszeregów pomp odśrodkowych. Zadanie będą spełniać zarówno pompy powierzchniowe jak i głębinowe. W przypadku wody zanieczyszczonej czy ścieków zalecane jest zastosowanie pomp z wirnikiem Vortex lub pomp zatapialnych z rozdrabniaczem. Rozdrabniarka stosowana jest, żeby mielić wszystkie trwałe elementy i włókna obecne w cieczy tłoczonej.

Dobór typu pompy oraz źródła poboru

Kolejnym zagadnieniem ważnym do doboru odpowiedniej pompy jest określenie źródła, z którego będzie czerpana woda. Jeżeli woda ma być pompowana z powierzchniowego ujęcia wody stosuje się pompy nawierzchniowe lub zatapialne.

Pompy powierzchniowe
Z kolei pompy nawierzchniowe mogą być elementami instalacji zarówno ssącej jak i tłoczącej. Jeżeli pompa jest umiejscowiona powyżej poziomu zwierciadła wody jest to pompa ssąca. Natomiast tłoczenie wody następuje w sytuacji gdy pompa usytuowana jest poniżej poziomu wody w źródle (nie głębiej niż 9 m poniżej poziomu pompy).
Pompa powierzchniowa GardenCom 82m

Schemat przykładowej instalacji ssącej wyposażonej w pompę nawierzchniową. Pompa umieszczona jest powyżej poziomu zwierciadła wody.

 

Schemat przykładowej instalacji tłoczącej wyposażonej w pompę nawierzchniową. Pompa umieszczona jest powyżej poziomu zwierciadła wody.

Pompy zatapialne
Warto zwrócić uwagę, żeby pompa zatapialna wyposażona była w pływak powodujący jej wyłączenie, będące zabezpieczeniem przed pracą na sucho.


Pompa zatapialna Top Multi Tech

Pompy głębinowe
W przypadku poboru wody ze studni wierconej, w której poziom zwierciadła wody znajduje się poniżej 9 m od poziomu umiejscowienia pompy niezbędne jest zastosowanie pompy z typoszeregu pomp głębinowych.

Schemat instalacji z pompą zatapialna głębinowa

Schemat przykładowej instalacji wyposażonej w pompę zatapialną głębinową. Zwierciadło wody znajduje przynamniej 9 m pod poziomem pompy.



Pompa głębinowa IBO OL


Określenie „punktu pracy” pompy

Trzecim etapem, po dokonaniu wyboru układu całej instalacji, jest określenie „punktu pracy” pompy. W tym celu niezbędne jest określenie parametrów takich jak nominalny przepływ Q czyli ilość wody pompowanej w jednostce czasu oraz całkowita manometryczna wysokość podnoszenia Hm. Na tej podstawie można określić moc pobieraną przez silnik pompy.

Ustalenie wysokości manometrycznej podnoszenia Hm

Manometryczna wysokość podnoszenia jest wartością wynikającą z sumy wysokości podnoszenia wody do góry. Na wartość tą składa się wysokość geometryczna Hg, czyli suma wysokości ssania Ha i wysokości wypływu wody z pompy Hi oraz straty powstające podczas przepływu wody przez instalację. 

 Wysokosc geometryczna w instalacji ssacej


Instalacja ssąca z pompą umiejscowioną powyżej poziomu wody w zbiorniku Hg = Hi + Ha

 Wysokosc geometryczna instalacji tlocznej


Instalacja tłoczna z pompą umiejscowioną poniżej poziomu wody w zbiorniku Hg = Hi - Ha

Określenie wielkości strat hydraulicznych w instalacji

Straty liniowe będące wynikiem przepływu wody przez instalację wynikają z sił tarcia. Wartość strat równa jest wielkości słupa wody odpowiadającego ciśnieniu potrzebnego do ich zrównoważenia. Na wartość tą mają wpływ czynniki takie jak prędkość przepływu wody, długość przewodów oraz ich chropowatość. Straty miejscowe są to straty będące wynikiem zmiany kierunku lub prędkości przepływu. Składa się na nie cała zainstalowana armatura na poszczególnych odcinkach taka jak zawory czy filtry oraz złączki, np. kolana, trójniki i redukcje. W uproszczeniu przyjmuje się, że zmiana kierunku przepływu o 90 stopni, powoduje wzrost wysokości strat równoważny przepływowi wody przez odcinek instalacji o długości 5 m, a zainstalowanie zaworu odpowiada zwiększeniu oporów przepływu równoważnemu odcinkowi rury o długości 10 m.

Praktyczny przykład obliczeniowy
Tabela wysokości strat dla rur z tworzyw sztucznych np. PCV lub z polietylenu (PE).

Natężenie przepływuŚrednica rur nominalna (powyżej) i wewnętrzna (poniżej) [mm]
m3/hl/min25324050637590110125140160180
20,426,232,640,851,461,473,690,0102,2114,6130,8147,2
Prędkość przepływu w m/s (powyżej) i wysokość strat ciśnienia w m dla rury o długości 100 m (poniżej)
0,6100,49
1,80		0,30
0,66		0,19
0,27		0,12
0,09
0,9150,76
4,00		0,46
1,14		0,30
0,60		0,19
0,18		0,12
0,63
1,2201,00
6,40		0,61
2,20		0,39
0,90		0,25
0,28		0,16
0,11
1,5251,30
10,00		0,78
3,50		0,50
1,40		0,32
0,43		0,20
0,17		0,14
0,07
1,8301,53
13,00		0,93
4,60		0,60
1,90		0,38
0,57		0,24
0,22		0,17
0,09
2,1351,77
16,00		1,08
6,00		0,69
2,00		0,44
0,70		0,28
0,27		0,20
0,12
2,4402,05
22,00		1,24
7,50		0,80
3,30		0,51
0,93		0,32
0,35		0,23
0,16		0,16
0,06
3,0502,54
37,00		1,54
11,00		0,99
4,80		0,63
1,40		0,40
0,50		0,28
0,22		0,20
0,09
3,6603,06
43,00		1,85
15,00		1,20
6,50		0,76
1,90		0,48
0,70		0,34
0,32		0,24
0,13		0,16
0,05
4,2703,43
50,00		2,08
18,00		1,34
8,00		0,86
2,50		0,54
0,83		0,38
0,38		0,26
0,17		0,18
0,07
4,8802,47
25,00		1,59
10,50		1,02
3,00		0,64
1,20		0,45
0,50		0,31
0,22		0,20
0,08
5,4902,78
30,00		1,80
12,00		1,15
3,50		0,72
1,30		0,51
0,57		0,35
0,26		0,24
0,09		0,18
0,05
6,01003,10
39,00		2,00
16,00		1,28
4,60		0,80
1,80		0,56
0,73		0,39
0,30		0,26
0,12		0,20
0,07
7,51253,86
50,00		2,49
24,00		1,59
6,60		1,00
2,50		0,70
1,10		0,49
0,50		0,33
0,18		0,25
0,10		0,20
0,06
9,01503,00
33,00		1,91
8,60		1,20
3,50		0,84
1,40		0,59
0,63		0,39
0,24		0,30
0,13		0,24
0,08
10,51753,50
38,00		2,23
11,00		1,41
4,30		0,99
1,80		0,69
0,78		0,46
0,30		0,36
0,18		0,28
0,09
122003,99
50,00		2,55
14,00		1,60
5,50		1,12
2,40		0,78
1,00		0,52
0,40		0,41
0,22		0,32
0,12		0,25
0,07
152503,19
21,00		2,01
8,00		1,41
3,70		0,98
1,50		0,66
0,57		0,51
0,34		0,40
0,18		0,31
0,11		0,25
0,06
183003,82
28,00		2,41
10,50		1,69
4,60		1,18
1,95		0,78
0,77		0,61
0,45		0,48
0,25		0,37
0,13		0,29
0,09
244003,21
19,00		2,25
8,00		1,57
3,60		1,05
1,40		0,81
0,78		0,65
0,44		0,50
0,23		0,39
0,15
305004,01
28,00		2,81
11,50		1,96
5,00		1,31
2,00		1,02
1,20		0,81
0,63		0,62
0,33		0,49
0,21
366004,82
37,00		3,38
15,00		2,35
6,60		1,57
2,60		1,22
2,60		0,97
0,82		0,74
0,45		0,59
0,28
427005,64
47,00		3,95
24,00		2,75
8,00		1,84
3,50		1,43
1,90		1,13
1,10		0,87
0,60		0,69
0,40
488004,49
26,00		3,13
11,00		2,09
4,50		1,62
2,60		1,29
1,40		0,99
0,81		0,78
0,48
549005,07
33,00		3,53
13,50		2,36
5,50		1,83
3,20		1,45
1,70		1,12
0,95		0,08
0,58
6010005,64
40,00		3,93
16,00		2,63
6,70		2,04
3,90		1,62
2,20		1,24
1,20		0,96
0,75
7512504,89
25,00		3,27
9,00		2,54
5,00		2,02
3,00		1,55
1,60		1,22
0,95
9015005,88
33,00		3,93
13,00		3,05
8,00		2,42
4,10		1,86
2,30		1,47
1,40
10517506,86
44,00		4,59
17,5		3,56
9,70		2,83
5,70		2,17
3,20		1,72
1,90
12020005,23
23,00		4,06
13,00		3,23
7,00		2,48
4,00		1,96
2,40
15025006,55
34,00		5,08
18,00		4,04
10,50		3,10
6,00		2,45
3,50
18030007,86
45,00		6,10
27,00		4,85
14,00		3,72
7,60		2,94
4,40
24040008,13
43,00		6,47
24,00		4,96
13,00		3,92
7,50
30050008,08
33,00		6,20
18,00		4,89
11,00

Uwaga:

Dla rur z innych materiałów (o większej chropowatości powierzchni wewnętrznej) opory strat będą większe. Aby je określić, należy pomnożyć wartości z tabeli o współczynnik odpowiednio np:
1,2 - dla rur z wibrobetonu,
1,5 - dla rur stalowych.

Przykład obliczeniowy

Dobierzmy pompę do instalacji, w której czerpiemy wodę ze zbiornika otwartego i tłoczymy ją do zbiornika umieszczonego wyżej. Wymagana wydajność wynosi 7 000 l/godz = 7 m3/h.

Schemat instalacji pompowej

Uwaga praktyczna:

prędkość wody w rurach instalacji nie powinna być większa niż 1,5-1,8 m/s.
Możemy ją sprawdzić wg. prostego wzoru:

V = 0,278 Q/S = 0,354 Q/D2
gdzie:
V - prędkość przepływu w m/s,
Q - wydajność w l/h,
S - powierzchnia przekroju wewnętrznego rury w mm2,
D - średnica wewnętrzna rury w mm.
 
Podstawowe dane dotyczące instalacji:

wysokość geometryczna
(wysokość ssania + wysokość tłoczenia): 17 m,
całkowita długość rur instalacji: 43 m,
średnica wewnętrzna rur instalacji: 38 mm.

Dane dotyczące ssania:

wysokość ssania: 2 m,
długość odcinka ssawnego: 8 m,
ilość zaworów: 1 (zwrotny),
ilość kolanek 90 stop.: 1.

Dane dotyczące tłoczenia:

wysokość tłoczenia: 15 m,
długość rur odcinka tłocznego: 35 m,
ilość zaworów przelotowych: 1,
ilość zaworów kontrolnych: 1,
ilość kolanek 90 stop.: 2.

Obliczenia instalacji:

Wysokość strat po stronie ssania:

Długość rury: 8 m,
straty jednostkowe: 
10 m (zawór zwrotny),
5 m (kolanko 90 stop.)

zastępcza długość rury ssącej: 23 m.

Z załączonej tablicy odczytujemy wysokość strat wynikających z przepływu wody o wydatku 7000 l/godz przez rurę o średnicy wewnętrznej 38 mm.

Uzyskana wartość wynosi 7,8 m i odpowiada wysokości strat dla rury o długości 100 m.

Aby przeliczyć ją dla rury o długości 23 m, dzielimy przez 100 i mnożymy przez 23: 7,8 x 23/100 = 1,79 m.

Wysokość strat po stronie tłocznej:

długość rury: 35 m
straty jednostkowe: 
10 m (zawór przelotowy),
10 m (zawór kulowy),
10 m (2 kolana 90 stop.)

Zastępcza długość rury tłocznej: 65 m

Analogicznie, jak wyżej, odczytujemy z tabeli wysokość strat wynikającą z przepływu wody o wydatku 7000 l/godz przez rurę o długości 100 m i średnicy wewnętrznej 38 mm. W tym przypadku jest to wartość 7,8 m. Rzeczywista wielkość strat dla rury o długości 65 m wynosi 7,8 x 65/100 = 5,07 m.

Ostatecznie:

Suma wysokości manometrycznej = wysokość ssania + wysokość podnoszenia + wysokość strat ssania + wysokość strat tłoczenia = 2 + 15+ 1,79 + 5, 07 = 23,86 m.

W oparciu o uzyskane wyniki wiemy, że prawidłowo dobrana pompa powinna pracować w punkcie pracy określonym przez

wydajność: Q = 7000 l/godz = 7 m3/h, 

wysokość podnoszenia: Hm = 23,86 m.

Powyższe wyniki naniesiono na wykres charakterystyki pompy.

Wykres charakterystyki pompy

Określony przez nas punkt pracy znajduje się pomiędzy charakterystykami dwóch pomp. W takim wypadku należy przemyśleć, który wariant będzie odpowiedniejszy dla konkretnej instalacji. Jeżeli użytkownik może sobie pozwolić na wybór mniejszej pompy i nieco mniejszą wartość podnoszenia pompy równą 22 m, zyska pod względem ekonomicznym poprzez niższe koszty zakupu oraz koszty eksploatacyjne związane z poborem energii elektrycznej przez silnik pompy. Wybór większej pompy skutkował będzie wyższymi wydatkami, ale też wyższym ciśnieniem (32 m). Każdy przypadek powinien być rozpatrywany indywidualnie przez użytkownika, jednakże w tym konkretnym wypadku rozsądniejszą decyzją byłoby wybranie mniejszej pompy. 

Oferta na zestawy Hydroforowe

Komentarze (2)

    • Adam Skibicki
    • 2022-06-15 08:57:44
    Dzień dobry we wzorze jest błąd jest : Q - wydajność w l/godz, a powinno być : Q - wydajność w m3/godz.
    • Marao
    • 2024-06-24 15:10:53
    nie no, w l/godz był gicik, bo teraz wychodzą bzdury. Ewentualnie teraz wynik trzeba przemnożyć przez tysiąc.

Nowy komentarz