冷凍水泵揚(yáng)程實(shí)用估算方法
這里所談的是閉式空調(diào)冷水系統(tǒng)的阻力組成,因?yàn)檫@種系統(tǒng)是量常用的系統(tǒng)。
1.冷水機(jī)組阻力:由機(jī)組制造廠提供,一般為60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中單位長(zhǎng)度的磨擦阻力即比摩組取決于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。若取值大則管徑小,初投資省,但水泵運(yùn)行能耗大;若取值小則反之。目前設(shè)計(jì)中冷水管路的比摩組宜控制在150~200Pa/m范圍內(nèi),管徑較大時(shí),取值可小些。
3.空調(diào)未端裝置阻力:末端裝置的類(lèi)型有風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組,組合式空調(diào)器等。它們的阻力是根據(jù)設(shè)計(jì)提出的空氣進(jìn)、出空調(diào)盤(pán)管的參數(shù)、冷量、水溫差等由制造廠經(jīng)過(guò)盤(pán)管配置計(jì)算后提供的,許多額定工況值在產(chǎn)品樣本上能查到。此項(xiàng)阻力一般在20~50kPa范圍內(nèi)。
根據(jù)以上所述,可以粗略估計(jì)出一幢約100m高的高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)的壓力損失,也即循環(huán)水泵所需的
1.冷水機(jī)組阻力:取80 kPa(8m水柱);
2.管路阻力:取冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50 kPa;取輸配側(cè)管路長(zhǎng)度300m與比摩阻200 Pa/m,則磨擦阻力為300*200=60000 Pa=60 kPa;如考慮輸配側(cè)的局部阻力為磨擦阻力的50%,則局部阻力為60 kPa*0.5=30 kPa;系統(tǒng)管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa(14m水柱);
3.空調(diào)末端裝置阻力:組合式空調(diào)器的阻力一般比風(fēng)機(jī)盤(pán)管阻力大,故取前者的阻力為45 kPa(4.5水柱);
4.二通調(diào)節(jié)閥的阻力:取40 kPa(0.4水柱)。
5.于是,水系統(tǒng)的各部分阻力之和為:80 kPa+140kPa+45 kPa+40 kPa=305 kPa(30.5m水柱)
6.水泵揚(yáng)程:取10%的安全系數(shù),則揚(yáng)程H=30.5m*1.1=33.55m。
根據(jù)以上估算結(jié)果,可以基本掌握類(lèi)同規(guī)模建筑物的空調(diào)水系統(tǒng)的壓力損失值范圍,尤其應(yīng)防止因未經(jīng)過(guò)計(jì)算,過(guò)于保守,而將系統(tǒng)壓力損失估計(jì)過(guò)大,水泵揚(yáng)程選得過(guò)大,導(dǎo)致能量浪費(fèi)。
開(kāi)式水系統(tǒng) Hp=hf+hd+hm+hs (10-12)
閉式水系統(tǒng) Hp=hf+hd+hm (10-13)
式中 hf、hd——水系統(tǒng)總的沿程阻力和局部阻力損失,Pa;
hm——設(shè)備阻力損失,Pa;
hs——開(kāi)式水系統(tǒng)的靜水壓力,Pa。
hd/ hf值,小型住宅建筑在1~1.5之間;大型高層建筑在0.5~1之間;遠(yuǎn)距離輸送管道(集中供冷)在0.2~0.6之間。設(shè)備阻力損失如下:
1)冷卻塔冷卻水量
設(shè)備阻力損失
設(shè)備名稱(chēng)
|
阻力(kPa)
|
備注離心式冷凍機(jī)
|
蒸發(fā)器
|
30~80
|
按不同產(chǎn)品而定
|
冷凝器
|
50~80
|
按不同產(chǎn)品而定
|
吸收式冷凍機(jī)
|
||
蒸發(fā)器
|
40~100
|
按不同產(chǎn)品而定
|
冷凝器
|
50~140
|
按不同產(chǎn)品而定
|
冷卻塔
|
20~80
|
不同噴霧壓力
|
冷熱水盤(pán)管
|
20~50
|
水流速度在0.8~1.5m/s左右
|
熱交換器
|
20~50
|
|
風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組
|
10~20
|
風(fēng)機(jī)盤(pán)管容量愈大,阻力愈大,最大30kPa左右
|
自動(dòng)控制閥
|
30~50
|
W=Q/c(tw1-tw2) kg/s (10-14)
式中Q——冷卻塔排走熱量,kW;壓縮式制冷機(jī),取制冷機(jī)負(fù)荷1.3倍左右;吸收式制冷機(jī),去制冷機(jī)負(fù)荷的2.5左右;
c——水的比熱,kJ/(kg· oC),常溫時(shí)c=4.1868 kJ/(kg·oC);
tw1-tw2——冷卻塔的進(jìn)出水溫差,oC;壓縮式制冷機(jī),取4~5 oC;吸收式制冷機(jī),去6~9 oC。
2)水泵揚(yáng)程
冷卻水泵所需揚(yáng)程Hp=hf+hd+hm+hs+ho
式中hf,hd——冷卻水管路系統(tǒng)總的沿程阻力和局部阻力,mH2O;
hm——冷凝器阻力,mH2O;
hs——冷卻塔中水的提升高度(從冷卻盛水池到噴嘴的高差),mH2O;
ho——冷卻塔噴嘴噴霧壓力,mH2O,約等于5 mH2O冷水機(jī)組阻力:取80 kPa(8m水柱);
2.管路阻力:取冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50 kPa;取輸配側(cè)管路長(zhǎng)度300m與比摩阻200 Pa/m,則磨擦阻力為300x200=60000 Pa=60 kPa;如考慮輸配側(cè)的局部阻力為磨擦阻力的50%,則局部阻力為60 kPax0.5=30 kPa;系統(tǒng)管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa(14m水柱);
3.空調(diào)末端裝置阻力:組合式空調(diào)器的阻力一般比風(fēng)機(jī)盤(pán)管阻力大,故取前者的阻力為45 kPa(4.5水柱);
4.二通調(diào)節(jié)閥的阻力:取40 kPa(0.4水柱)。
5.水系統(tǒng)的各部分阻力之和為:80 kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(30.5m水柱)
6.水泵揚(yáng)程:取10%的安全系數(shù),則揚(yáng)程H=30.5m*1.1=33.55m
特別補(bǔ)充:當(dāng)設(shè)計(jì)流量在設(shè)備的額定流量附近時(shí),上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大過(guò)設(shè)備的額定流量很多。同樣,水管的水流速建議計(jì)算后,查表取阻力值。
關(guān)于水泵揚(yáng)程過(guò)大問(wèn)題。設(shè)計(jì)選取的水泵揚(yáng)程過(guò)大,將使得富裕的揚(yáng)程換取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。特別的,流量增加還使得水泵電機(jī)負(fù)荷加大,電流加大,發(fā)熱加大,“換過(guò)無(wú)數(shù)次軸承”還是小事,有很大可能還要燒電機(jī)的。
另外“水泵出口壓力只有0.22兆帕”能說(shuō)明什么呢?水泵進(jìn)出口壓差才是問(wèn)題的關(guān)鍵。例如將開(kāi)式系統(tǒng)的水泵放在100米高的頂上,出口壓力如果是0.22MPa,就這個(gè)系統(tǒng)將水泵放在地上向100米高的頂上送,出口壓力就是0.32MPa了!