Výpočet průtoku vodního čerpadla
Na základě navrženého objemu vody a počtu čerpadel lze vypočítat návrhový průtok jednoho čerpadla. Výpočtový vzorec je následující:
Q = Qcelkový / n
Kde,
Q-Návrhový průtok jednoho čerpadla (m3/h);
Qcelkový-Průměrný hodinový průtok projektu (m3/h);
n-Počet čerpadel.
Stojí za zmínku, že pro projekty s malými průtoky se obecně používají dvě čerpadla, jedno v provozu a jedno v pohotovostním režimu; pro projekty s velkými průtoky lze použít tři čerpadla, dvě v provozu a jedno v pohotovostním režimu.
Během provozu běží obě čerpadla současně. Pokud dojde k poruše čerpadla v provozu, je nahrazeno záložním čerpadlem. Vadné čerpadlo lze vyjmout a opravit. Investice do záložního čerpadla je proto ekonomičtější než to, které je v provozu a jedno v pohotovostním režimu.
Nakonec je třeba poznamenat, že při použití více čerpadel by měla být vybrána co nejvíce čerpadla stejného modelu pro snadnou údržbu a správu.
Výpočet hlavy čerpadla
Jak je dobře známo, celková dopravní výška čerpadla je určena třemi faktory: sací výškou čerpadla, čerpací výškou a tlakovou ztrátou potrubí. Jakmile je tedy určen průtok čerpadla, průměr potrubí a uspořádání potrubí, lze určit konstrukční výšku čerpadla.
H Větší nebo rovno h1 + h2 + h3 + h4
Kde,
H-Celková výška čerpadla (m);
h1-Ztráta hlavy sacího potrubí (m), obecně včetně ústí sacího zvonu, 90stupňového kolena, přímé části, ventilu, reduktoru atd.;
h2-ztráta hlavy výtlačného potrubí (m), obecně včetně reduktoru, zpětného ventilu, ventilu, krátkého potrubí, 90stupňového kolena (nebo T-kusu), rovné části atd.;
h3-Rozdíl mezi nejnižší pracovní hladinou vody v jímce a nejvyšší požadovanou hladinou zvedací vody (m);
h4-Bezpečnostní výška (m), kterou lze při odhadu výšky odhadnout na 0,5 m~1,0 m. Při použití této hodnoty v podrobných výpočtech je však třeba postupovat opatrně, aby nedošlo k odchylce od pracovního bodu.
Stojí za zmínku, že u projektů čištění odpadních vod je hlavní funkcí čerpadla zvýšit nadmořskou výšku spíše než dodávat vodu na velké vzdálenosti. Vodovodní potrubí je obecně krátké a ztráty třením podél potrubí jsou zanedbatelné.
Ztrátu hlavy je proto třeba vypočítat pouze na základě místní ztráty odporu. Konkrétní vzorec výpočtu je následující:
hx=ξx·[(Vx^2)/(2g)]
Kde,
x-1, 2 (1 sací potrubí, 2 výtlačné potrubí);
h-součet místních ztrát hlavy (m);
ξ-součet místních koeficientů odporu;
v-rychlost proudění v potrubí (vypočtená na základě průtoku čerpadla a průměru potrubí);
g-gravitační zrychlení, 9,81 m/s².
Je třeba poznamenat, že pokud je použito ponorné čerpadlo, nelze brát v úvahu tlakovou ztrátu sacího potrubí h1 (1 sací potrubí).
Zásady pro výběr čerpadla
Výrobci čerpadel obecně poskytují křivky nadmořské výšky-průtokové charakteristiky (H-Q) a křivky-průtoku účinnosti (η-Q) pro každé čerpadlo, které vyrábí. Pro každý konkrétní projekt je vypočtena požadovaná výška čerpadla (Hc) a průtok (Qc), reprezentované konkrétním souřadnicovým bodem C ve výše uvedeném diagramu.
Zásady pro výběr čerpadla jsou následující:
1) Křivka H-Q vybraného čerpadla musí současně splňovat požadavky na průtok i dopravní výšku.
V ideálním případě by měl bod C ležet na křivce, ale to je ve skutečných projektech vzácné. V takových případech musí být výška provozního bodu čerpadla o něco vyšší než návrhová dopravní výška při zajištění průtoku (křivka H-Q vybraného čerpadla musí být o něco vyšší než požadovaný bod C).
2) Obecně platí, že provozní bod čerpadla nebude bodem jeho nejvyšší účinnosti, ale měl by být blízko něj, aby byl zajištěn účinný provoz (Qc by se mělo nacházet blízko vrcholu křivky η-Q).
Kromě toho, protože hladina vody v nádrži se během provozu čerpadla mění, čerpadlo nebo čerpací jednotka by měly během těchto změn pracovat v rámci své vysoké-účinnosti.