INSTALACJE SANITARNE WYKŁAD 2

INSTALACJE SANITARNE WYKŁAD 2

Dr inż. Agnieszka Ludwińska

Urządzenia

hydroforowe z kilkoma

pompami roboczymi

Urządzenie z 1 pompą roboczą

 Konieczny jest dobór pompy, która w momentach włączenia będzie w stanie pokryć największe sekundowe zapotrzebowanie wody - q ;

 Konieczny jest dobór hydroforu o wielkości dostosowanej do średniej wydajności pompy i mocy jej silnika – zbiornik duży(!)

Możliwości zmniejszenia objętości ZH

zwiększenie częstotliwości włączeń pompy

 silnik o mniejszej mocy oraz jednoczesne zmniejszenie średniej wydajności pompy



zastąpienie jednej pompy o dużej wydajności kilkoma o wydajności mniejszej, tak aby łącznie dostarczały taką samą ilość wody  równoległa współpraca pomp

] 4 [

4

min m3

n G T

V G

dop śr

U śr   



Możliwości zmniejszenia objętości ZH

kilka pomp z silnikami o mniejszej mocy i ich równoległa współpraca  skrócenie Tmin

kolejne uruchamianie/ wyłączanie pomp w miarę wzrostu/spadku rozbioru w instalacji  skrócenie G_śr

] 4 [

min m3

T V_U G^śr 



Równoległa praca pomp włączanych kaskadowo

Zapewnienie kaskadowego włączania/

wyłączania pomp w stacji podwyższania ciśnienia pozwala na odniesienie wartości n_dop i G_śr do jednej tylko pompy o niedużej wydajności i wyposażonej w silnik o niewielkiej mocy.

Kolejne włączanie/ wyłączanie pomp wymaga instalowania dla każdej z nich

odrębnego przekaźnika

ciśnieniowego.

Równoległa współpraca pomp

Krzywe współpracy dwóch pomp o jednakowej charakterystyce przepływu, połączonych równolegle

I – charakterystyka przepływu pojedynczej pompy

I+II – sumaryczna

charakterystyka przepływu dwóch pomp

h = f(G) – charakterystyka hydrauliczna przewodu współpracującego z

pompami

Charakterystyki układów przewodów

 Podczas jednoczesnego działania kilku pomp w układzie współpracujących z nimi przewodów powstaje kombinacja szeregowo i równolegle połączonych odcinków.

Układ szeregowy

 Typowy układ występujący w urządzeniach z 1 pompą pracującą

 W każdym z przewodów natężenie przepływu G_i jest jednakowe i równe aktualnej wydajności pompy G, a straty ciśnienia są różne

 Sumaryczna strata ciśnienia w takim układzie jest sumą strat w poszczególnych przewodach

Układ szeregowy

k_s – oporność układu szeregowo połączonych przewodów

2 1

2 2

1 1

)

( k G G k k G

h

h

i i

i n

i i

n

i i

s

         











 

 n

i i

s

k

k

1

Układ szeregowy

Sumowanie charakterystyk przepływu układu trzech różnych przewodów połączonych szeregowo

Układ równoległy

 Ilość wody G, dostarczanej przez pompę i dopływającej do układu (oraz z niego wypływającej), rozdziela się na kilka przewodów

 W każdym z przewodów natężenie przepływu G_i jest inne , natomiast straty ciśnienia hi są jednakowe i równe stratom hr całego układu

Układ równoległy

Mają miejsce następujące zależności:

 dla każdego przewodu

 dla całego układu

) 1

2

(

r i

i

i

k G h

h 

   

) 3 (

) 2 (

1

2

G G

G k

h

n

i i

r r

 









Układ równoległy

 Z rozwiązania układu równań (1) i (2) otrzymuje się:

Podstawiając otrzymaną wartość do równania (3), otrzymuje się wartość szukanej oporności układu::

i r

i G k k

G 1







2

1

1 1











 



 n

i i

r

k k

Układ równoległy

 Sumaryczną charakterystykę układu równolegle połączonych przewodów przedstawia zatem następujące równanie:

 Przez równoległe rozgałęzienie przewodów osiąga się zmniejszenie strat energetycznych w układzie

2 2

1

1

1 G

k h

n

i i

r 











 







Układ równoległy

Sumowanie charakterystyk przepływu układu trzech różnych przewodów połączonych równolegle

Układ równoległy

 Najczęściej w praktyce stosowany układ n równoległych gałęzi o jednakowych opornościach k przy ogólnym natężeniu przepływu G przez układ powoduje straty:

2 2

2 2

2 2

1

1 1

1 1

1 k G

G n k n

G

k h

n

i i











 



 















 







Równoległa współpraca jednakowych pomp w

urządzeniach hydroforowych

Równoległa współpraca pomp

 Pompy są jednakowe;

 Każda z pomp ma inne ciśnienie włączenia i wyłączenia;

 Każda pompa ma odrębny przekaźnik ciśnieniowy;

Warunki pracy urządzenia

 Ciśnienie włączania ostatniej pompy (N-tej) powinno umożliwiać pobór żądanych ilości wody z n.p.cz. w instalacji podczas występowania przepływu obliczeniowego _{,[ ]}

) .(

. .

1 h p p kPa

p N  gz  w   zH n p cz qs

Warunki pracy urządzenia

 Sumaryczna wydajność wszystkich pomp w momentach włączania powinna pokrywać obliczeniowe zapotrzebowanie wody dla instalacji (q_s)

] / [

, ³

0 q m h

G  _s

Wartość p

 Dla przekaźników ciśnieniowych:

p = 1 – 2 mH₂O

 Dla przekaźników manometrycznych:

Wielkość elementarnej działki manometru

Schemat urządzenia z 3 pompami

PI: p1I =p1II+ p

p2I – jak dla jednej pompy

PII: p1II = p1III +p p2II = p2I - p

PIII: p1III jak dla jednej pompy

p2III = p2II - p

Wykres pracy urządzenia

hydroforowego z 3 jednakowymi pompami połączonymi równolegle

Praca PI

H pA=h A+p 1I

H pB=h B+p 2I

2 4

0 , 1 5

, 0

2

min śrI

śrI I UI

A B

B śrI A

q Q Q przy

T V

Q kiedy Q

Q Q Q



 









 

Praca PI+PII

śrI II

śrI II uII

śrI sII uII

II śrI

rII uII

A śrI B

UII

D II C

śrI

UII

II D

pD

II C

pC pA

Q Q

T V

pracy cykl

najkrótszy Q q

t V

PII spoczynku

czas

q Q

t V

PII ruchu

czas

Q Q Q

V poj opróż

Q Q Q

V poj nap

p h

H

p h

H H

' 4

: '

: :

2 ' ' '

: .

.

2 : .

.

min

2

1 '



 

 

 

 

 

















Praca PI+PII+PIII

II śrI

III II

śrI

III Q uIIIQ

T V

pracy cykl

najkrótszy





 

 

' 4

:

min

Różnice poziomów wody w hydroforze

h_B-h_D<h_D-h_F<h_A-h_C<h_C-h_E Dla p=1 mH2O i krajowych hydroforów:

hB-hD ≈hD-hF ≈ 20 mm hA-hC ≈hC-hE ≈ 40 mm

Stąd można te różnice przy niewielkiej liczbie pomp pominąć, zatem:

h_F≈h_D≈h_B oraz h_A≈h_C≈h_E Stąd wysokości potencjalne:

HpA≈hE+p1I HpB≈hE+hu+p2I

HpC≈hE+p1II HpD≈hE+hu+p2II

HpE≈hE+p1III HpF≈hE+hu+p2III

hU=0,5m – wysokość warstwy wody zawartej między poziomami B-B i E-E

Wymagana wielkość hydroforu przy równoległej współpracy kilku pomp

 Podstawę dla ustalenia wymaganej wielkości zbiornika hydroforowego stanowi ta z objętości użytkowych V_uI, V_uII, V_uIII, która prowadzi do największej częstotliwości włączeń pompy.

4

) '

(

4

) '

(

4

min min

min

III II

śrI III

II uIII śrI

II śrI

II uII śrI

I uI śrI

T Q

V Q

T Q

V Q

T V Q



 



 

 









Wymagana wielkość hydroforu przy równoległej współpracy kilku pomp

 Niezależnie od przyjętej wielkości P zawsze ma miejsce nierówność:

 Jeśli spełniony będzie warunek

co ma miejsce dla pomp wirowych o stromych charakterystykach, wtedy częstotliwość włączeń pompy PI będzie zawsze większa od częstotliwości włączeń pozostałych pomp

uIII uII

uI

V V

V  

5 ,

 0

A B

Q Q

Wymagana wielkość hydroforu przy równoległej współpracy kilku pomp

 Wobec tego wielkość pojemności użytkowej V_uI, określona wg zależności:

stanowi podstawę dla określenia wymaganej pojemności hydroforu w urządzeniu z kilkoma jednakowymi pompami roboczymi.

4

min I uI śrI

T V Q 



Pojemność czynna hydroforu

 Potrzebną pojemność czynną

zbiornika hydroforowego ustala wzór:

N I I

I UI I

P P P

P V P

V

1 1 1

2

1 2



 

Wymagana pojemność użytkowa hydroforu

 Potrzebną pojemność użytkową

zbiornika hydroforowego ustala wzór:

N I I

I

II UI I

U

P

P P

P

P V P

V

1 1 1

2

1

2





 