Jak funguje tepelné čerpadlo
Tepelné čerpadlo je založeno na unikátním Carnotově cyklu s vlastním kruhovým procesem. Podle tohoto schématu je tepelné čerpadlo schopno čerpat v kruhu rozptýlené teplo odebrané ze země, vody nebo vzduchu.
Tento přístup umožňuje odebírat téměř 75 % tepelné energie tepelným čerpadlem, ale 25 % energie je potřeba pro provoz samotného zařízení. Z tohoto důvodu se tepelné čerpadlo neobejde bez spotřeby elektrické energie, která je nezbytná pro jeho efektivní provoz. Při spotřebě pouze 1 kW elektrické energie je tepelné čerpadlo schopno dát 5-7x více.
Princip fungování tepelného čerpadla je velmi podobný běžné lednici nebo klimatizaci, kterou jsme zvyklí denně používat. Například hluboko pod zemí (pod bodem mrazu) nebo na dně nádrže jsou potrubí položena podle schématu teplých podlah, kterými chladicí kapalina neustále cirkuluje.
Teplota pod zemí, v jejíž hloubce jsou trubky uloženy, je vždy konstantní se znaménkem plus. Chladicí kapalina se tedy příliš neohřívá, jen pár stupňů. Poté, co se dostane do výparníku tepelného čerpadla, odevzdá nashromážděné teplo vnitřnímu okruhu a zde začíná zábava.
Ve vnitřním okruhu tepelného čerpadla je freon (chladivo), který pod vysokým tlakem vstupuje do výparníku a odvádí část tepla odevzdávaného chladivem stěnám výparníku. Poté chladivo vstupuje do kompresoru tepelného čerpadla, kde je stlačováno, ohříváno a vytlačováno do kondenzátoru.
Již v kondenzátoru tepelného čerpadla je teplo odebíráno přímo do topného systému nebo zásobování teplou vodou domu (přes výměník tepla). Cyklus přenosu tepla se pak neustále opakuje, tak funguje tepelné čerpadlo.
Typy tepelných čerpadel
Dnes existují různé typy tepelných čerpadel, například tepelné čerpadlo země-voda nebo tepelné čerpadlo vzduch-vzduch. Zvažte krátce existující typy tepelných čerpadel:
Tepelné čerpadlo země-voda: Jedná se o geotermální tepelná čerpadla, která jsou navržena tak, aby odebírala teplo ze země a přenášela je do domu a předávala je prostřednictvím chladiva, které cirkuluje v topném systému.
Tepelné čerpadlo voda-voda: Teplo při použití tepelného čerpadla voda-voda je v tomto případě odebíráno ze studny nebo studny. K tomu speciální hydraulická jednotka instalovaná v tepelném čerpadle čerpá spodní vodu, odebírá teplo a odvádí ho zpět do vrtu. Tento typ tepelného čerpadla je pozoruhodný tím, že je možné využít stávající studnu na místě pro geotermální vytápění vašeho domova.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda: Zdrojem tepla u tohoto typu tepelného čerpadla je okolní vzduch. Vzduchové tepelné čerpadlo spotřebuje pouze 1 kW elektrické energie a dokáže ji zvýšit na 5 kW pro vytápění a ohřev vody.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch: Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch funguje stejně jako domácí klimatizace, která vytápí místnosti. Rozdíl je pouze v účinnosti provozu, protože tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou téměř 3x účinnější než jakákoliv klimatizace s funkcí vytápění.
Tepelná čerpadla, stejně jako další zdroje alternativní energie, jsou samozřejmě budoucností. Až budou zásoby ropy a zemního plynu na Zemi vyčerpány, bude potřeba restart, a pak přijde na záchranu energie slunce, země a větru, která umožní celému lidstvu přežít.
Princip činnosti oběhového čerpadla
Abyste pochopili, jak oběhové čerpadlo funguje, nemusíte být velký specialista. Jeho úkolem je překonat tření uvnitř topného systému a organizovat nepřetržitý pohyb chladicí kapaliny. Motor tlačí kapalinu potrubím pomocí rotoru. Pokud oběhové čerpadlo nefunguje, chladicí kapalina se bude nějakou dobu pohybovat systémem setrvačnosti a poté se úplně zastaví. V průmyslovém měřítku se vyrábí čerpadla se dvěma typy rotoru, tzv. suchým nebo mokrým. První typ rotoru se používá pro vytápění průmyslových prostor s velkou plochou, kde hlučnost běžícího čerpadla nemá zásadní význam. Vysoká úroveň výkonu zařízení kompenzuje nutnost neustálého mazání pohyblivých částí čerpadla. Pro vytápění obytných prostor se používá čerpadlo s mokrým typem rotoru. Chladicí kapalina, ve které je rotor ponořen, současně maže a ochlazuje motor. Absence ventilátoru a přítomnost ochranného krytu činí chod jednotky tak tichým, že není téměř slyšet, jak oběhové čerpadlo funguje.
Princip činnosti oběhového čerpadla s mokrým rotorem je takový, že jednotka může pracovat v místnosti s nízkým znečištěním ovzduší a čerpat vyčištěnou vodu nebo směs voda-klikol. V topném systému s oběhovým čerpadlem se jako nosič tepla nepoužívá olej.
I přes zdánlivě jednoduchý princip činnosti oběhového čerpadla je možné vybrat požadované zařízení pouze s pomocí speciálně vyškoleného pracovníka, který dokáže správně vypočítat parametry požadované jednotky a připojit ji k otopné soustavě. Čerpadlo s nadměrným výkonem způsobí v topném systému nepříjemné zvuky způsobené zvýšenou rychlostí chladicí kapaliny a spotřebuje více energie.
Otázka potřeby výkonové rezervy čerpadla zůstává mezi odborníky kontroverzní i nyní. Někteří se domnívají, že čerpadlo pracuje na plný výkon pouze několik dní v roce a po zbytek času spotřebovává další energii, což není absolutně racionální. Jiní tvrdí, že při práci na hranici svých možností se jednotka rychle opotřebuje a selže.
Pro korekci chodu čerpadla se vyrábějí zařízení s regulací výkonu. Čerpadlo lze nastavit ručně nebo automaticky. Ruční nastavení má tři režimy rychlosti rotoru, z nichž každý ovlivňuje rychlost chladicí kapaliny. V teplejším počasí můžete ušetřit energii nastavením čerpadla na nejnižší stupeň.
Dražší moderní čerpadla s automatickou regulací výkonu lze s úspěchem použít v systému podlahového vytápění nebo systému vytápění s regulátory teploty vytápění na radiátorech. Automatizace je schopna zachytit sebemenší změny v systému a korigovat odpovídající nastavení čerpadla.
Jak nainstalovat oběhové čerpadlo pro vytápění
Pro majitele venkovských domů s lokálním topným systémem je otázka rovnoměrného rozložení tepla mezi všemi místnostmi obzvláště akutní. K tomu se používají systémy přirozené cirkulace chladicí kapaliny.
Oběhové čerpadlo se zahřívá
V topných systémech se pro rovnoměrnou cirkulaci chladicí kapaliny používají oběhová čerpadla. Čerpadla přenášejí pracovní kapalinu z kotle do ohřívačů, a když kapalina vychladne, zpět do kotle. Všechno.
Odstředivý
Nejběžnějším typem podávacího zařízení v kotelnách je odstředivé čerpadlo. Odstředivá napájecí čerpadla se vyrábí jako jedno nebo vícestupňová v závislosti na průtoku a provozním tlaku a jsou poháněna elektromotorem nebo parní turbínou.
Čerpadlo se skládá z oběžných kol rotujících na hřídeli a spirální skříně. Před spuštěním se čerpadlo naplní vodou.Při provozu čerpadla se do něj voda dostává sacím potrubím se sacím ventilem a síťkou, která chrání ventil před ucpáním. Voda, která se dostane v axiálním směru na lopatky oběžného kola, je lopatkami nabírána a působením odstředivé síly je vrhána do spirálovitého kanálu obklopujícího rotující kolo a následně do výtlačného potrubí.
Při vypouštění vody z oběžného kola vzniká v jeho střední části podtlak, díky kterému pod vnějším tlakem voda vstupuje do čerpadla sacím potrubím. Při nepřetržité rotaci oběžného kola se tedy voda nepřetržitě pohybuje čerpadlem.
Jak voda opouští čerpadlo, rychlost vody se zvyšuje a tlak klesá. Aby se voda dostala do kotle, musí být výstupní tlak větší než tlak páry v kotli. Pro snížení rychlosti pohybu a zvýšení výtlačného tlaku je na většině čerpadel namontována vodicí lopatka (a zde o výměnících tepla), což je kotouč s lopatkami zahnutými v opačném směru, než je směr ohybu lopatek oběžného kola. Výstupní části lopatek vodicích kotoučů se rozšiřují.
Pro zvýšení průtoku čerpadla je oběžné kolo vyrobeno s oboustranným sáním, to znamená, že voda je k němu přiváděna ze dvou stran. Tlak vytvářený jedním oběžným kolem obvykle nepřesahuje 50 m. Pro vytvoření vysokých tlaků se odstředivá čerpadla vyrábí s několika oběžnými koly uspořádanými za sebou na jedné společné hřídeli. Voda postupně přechází z jednoho kola na druhé. Tlak generovaný vícestupňovým čerpadlem se rovná součtu tlaků generovaných každým oběžným kolem.
Na odstředivém čerpadle jsou instalovány tlakoměry a ventily na sacím a výtlačném potrubí, zpětný ventil na výtlačném potrubí, odvzdušňovací ventily v horní části skříně každého stupně.
Oproti pístovým odstředivým čerpadlům mají velký průtok, menší celkové rozměry, vytvářejí rovnoměrnější přívod vody (bez rázů).
Nevýhodou odstředivých čerpadel je povinné plnění čerpadla vodou před spuštěním, vysoká cena provozu při vysokých tlacích, závislost sací výšky na teplotě vody.
Jak funguje VVN
Kapalinokruhová vývěva je nejoblíbenějším typem zařízení používaného pro čerpání plynných médií z uzavřených prostor. Pro provoz takových zařízení je zapotřebí kapalné pracovní médium, které se používá hlavně jako voda (méně často - olej, nemrznoucí kapalina, zásady, kyseliny a další látky). Konstrukční schéma čerpadel tohoto typu zahrnuje kolo s lopatkami, které je hlavním pracovním orgánem takových zařízení.
Princip, na kterém VVN funguje, je celkem jednoduchý. Spočívá v následujícím.
- Vlivem rotace lopatkového kola, které vytváří odstředivou sílu, je kapalina vrhána na stěny pracovní komory a vytváří vodní prstenec podél jejího vnitřního obvodu.
- Ve střední části pracovní komory se v důsledku výše uvedeného procesu vytvoří zóna zředění, která zajišťuje nasávání odsátého plynného média do takové komory vstupním potrubím.
Princip činnosti a hlavní detaily čerpadla VVN
Je třeba mít na paměti: princip fungování vakuových čerpadel tohoto typu znamená, že kapalné pracovní médium se neustále zahřívá, takže musí být pravidelně vyměňováno.
Zařízení a princip činnosti vakuových čerpadel s kapalinovým prstencem jsou poměrně jednoduché, což zajišťuje vysokou spolehlivost takového zařízení, stejně jako snadnou obsluhu, údržbu a opravy.
Tekutinové vývěvy nevyžadují čištění čerpaných plynů a způsoby práce 24 hodin denně
Jak funguje oběhové čerpadlo
Soukromé domy, ve kterých žijí naši rodiče, byly postaveny vlastníma rukama, což je patrné negramotným uspořádáním prostor, ne vždy ani okny a dveřmi, a špinavými stěnami. Každý si nainstaloval topení, jak pochopil, princip byl stejný: sklon musí být zachován, aby voda mohla soustavou neustále cirkulovat.
Provoz oběhového čerpadla nás přivádí do nové éry topných systémů. Jeho přítomnost v systému je mnohem ekonomičtější. Průměr potrubí může být výrazně menší, což výrazně snižuje objem chladicí kapaliny. Kapalina se pohybuje topným systémem určitou rychlostí, což vám umožňuje rovnoměrně ohřívat prostory, udržovat v nich nejpohodlnější teplotu a v případě potřeby se zahřívá poměrně rychle. Automatický režim provozu oběhového čerpadla umožňuje zařízení okamžitě reagovat na různé změny v systému, měnit nastavení zařízení a zefektivnit provoz topného zařízení. Vytápění domu s několika podlažími je nemyslitelné bez takového čerpadla a nepřetržitá cirkulace chladicí kapaliny kromě všech těchto výhod také chrání topný kotel před erozí.
Opravy a údržba čerpadel
Před zakoupením opravné sady pro revizi čerpadla věnujte pozornost konstrukci těsnění a velikosti ložisek otáčení hřídele, protože rozměry dílů se liší v závislosti na roku výroby čerpadla. Typy sad na opravu vodní pumpy MTZ 80
Typy sad na opravu vodní pumpy MTZ 80
Montážní demontáž
Nepříjemnost procesu demontáže čerpadla spočívá v úzké vzdálenosti mezi blokem a chladičem traktoru MTZ 80. Úspěch rychlého odpojení závisí na dostupnosti arzenálu nástrčných klíčů a knoflíků pro ně odpovídajících konstrukci vlastnosti montáže, stejně jako profesionalita zámečníka.
Pro odpojení uzlu od bloku se operace provádějí v následujícím pořadí:
- Zvedněte kapotu traktoru
- Povolte upevnění napínacího a montážního držáku generátoru
- Odstraňte hnací řemen
- Odšroubujte difuzor chladiče
- Odpojte hadice od čerpadla
- Povolte tři šrouby zajišťující čerpadlo k bloku a sejměte sestavu.
Demontáž čerpadla
Přítomnost zámečnických tyčí pro upevnění a stahováku šroubů pro lisování náboje řemenice a hřídele s ložisky zajistí rychlou a pohodlnou demontáž jednotky.
Čerpadlo se demontuje v následujícím pořadí:
- Uvolněte upevňovací šroub a sejměte oběžné kolo s těsněním z hřídele
- Odšroubují se upevňovací šrouby na náboji hnací řemenice, čímž se odpojí ventilátor
- Centrální matice upevňující řemenici na hřídeli je odšroubována
- Po pevném upevnění tělesa čerpadla pomocí šroubového stahováku nebo jemných úderů na obvod korunky vnitřní kladky vyjměte díl z drážky pro pero hřídele
- Demontujte pojistný kroužek, který upevňuje hřídel s ložisky v otvoru pouzdra
- Hřídel s ložisky se vytlačí pomocí šroubového stahováku nebo opatrnými údery na konec hřídele ze strany oběžného kola, po předchozím zašroubování upevňovacího šroubu do hřídele tak, aby nedošlo k potřísnění konce dílu vnitřním vlákno.
Vylisování hřídele čerpadla
Po demontáži očistěte těleso a oběžné kolo od nečistot a vodního kamene
Zvláštní pozornost je věnována kontaktním plochám těsnění a těsnění. Pomocí brusného papíru se čistí usazeniny vodního kamene a malé skořepiny na kontaktních plochách s těsněním, zejména v tělese čerpadla kolem otvoru hřídele
Demontáž řemenice a pojistného kroužku
V případě zjištění velkých výmolů nebo skořepin, které nelze vyčistit, je nutné vyměnit těleso sestavy. Mění se také hřídel s nepřípustným opotřebením v dosedacích prostorech, ložiska s axiální vůlí v klecích. Pro dosažení pozitivního výsledku při eliminaci netěsnosti čerpadla je sekundární použití těsnění a těsnění nepřijatelné.
Montáž a instalace
Proces montáže se provádí v opačném pořadí. Všechny části čerpadla musí zaujmout svá místa. Výsledkem správné montáže je volné otáčení oběžného kola rukou bez deformací a háčků na skříni, bez axiální vůle v hřídeli a sedlech oběžného kola. Rozhodujícím momentem při montáži sestavy je dosednutí náboje řemenice na pero hřídele
Při nalisování dílu na hřídel je důležité nevysunout pero z montážní drážky a zajistit spolehlivé spojení bez radiální a axiální vůle. Připojení se provádí s pečlivě očištěnými kontaktními plochami bloku a čerpadla přes nové těsnění
Pro pohodlnou budoucí revizi sestavy nainstalují zkušení traktoristé místo standardního upevňovacího šroubu oběžného kola podobný mosazný díl, čímž se zabrání tvorbě koroze, která ztěžuje demontáž.
Servis
Operace údržby čerpadla zahrnují kontrolu napnutí hnacího řemene a včasné mazání ložisek sestavy. Plánované mazání se provádí vstřikováním mazacím šroubením během údržby 1. Napnutí řemene se mění podle polohy generátoru při otáčení montážní konzoly.
Správné napnutí zajišťuje chod řemenu s minimálním prokluzem a je řízeno průhybem středu velké větve pohonu „řemenice alternátoru – řemenice klikového hřídele“ při stlačení silou 30 ... 50 N o 10 ... 15 mm. Kontrola se provádí každých 60 hodin provozu. Při uvádění nového motoru do provozu se kontroluje napnutí nejpozději po 2 až 3 pracovních směnách. Přílišné napětí zvyšuje zatížení nosných ložisek pohonných jednotek a urychluje jejich opotřebení.
Poruchy čerpadla
Důvodem opotřebení dílů a následného selhání montáže je porušení těsnosti těsnění. Ke zničení těsnění dochází v důsledku působení teploty, mechanického zatížení během otáčení a také tření, když pevné částice oxidu a vodního kamene vniknou do vodního pláště motoru.
Při zjištění mírné netěsnosti čerpadla se doporučuje provést audit s výměnou těsnění sestavy. Ignorování vede k nepřijatelnému opotřebení dílů, což následně zvyšuje rozpočet na opravu. Neblahým důsledkem včasné údržby je zjištění při demontáži čerpadla mechanických třísek a výmolů litinového pláště v místech uložení těsnění. Výměna těsnění v poškozené skříni často nedává pozitivní účinek a čerpadlo stále uniká. Nakonec musíte zakoupit a nainstalovat nový uzel.
Montážní schéma MTZ 80
Některé "kulibiny" pro prodloužení životnosti čerpadla vyvrtají do šneka otvor pro hřídel na větší průměr. Do vyvrtaného otvoru je instalováno nerezové pouzdro s vnějšími pryžovými kroužky a ze strany oběžného kola jsou v koncové drážce pouzdra vybrány samosvorné olejové ucpávky. Úspěch takové náhrady závisí na přesnosti lícování objímky a těsnosti těsnění.
Dalším rizikem v případě nepřijatelných axiálních vůlí v rotačních ložiskách hřídele čerpadla může být poškození chladiče lopatkami ventilátoru. Házení při opotřebení ložiska může způsobit zničení spojení pera a sedla řemenice s hřídelí. Při konstantním axiálním zatížení od napínací síly hnacího řemene se při vytváření nepřijatelných mezer řemenice s ventilátorem pohybuje směrem k chladiči a poškozuje tak výměník tepla s lopatkami.
Čerpací zařízení
Jednotka je sestavena v litinové skříni 14, sestávající ze dvou oddílů: vodní část ve formě hlemýždě, kde je instalováno oběžné kolo 9 čerpadla; olej - se dvěma nosnými ložisky hřídele 4. Šnek je upevněn frézovanou spojovací plochou přes těsnění k bloku pomocí tří šroubů, které kombinují pracovní výtlačnou dutinu čerpadla s podélnou linií vodního pláště bloku válců.
Oběžné kolo je usazeno na drážkách hřídele a upevněno koncovým šroubem přes podložku a těsnící pryžový kroužek. Vodní dutina šneka s oběžným kolem je od olejové dutiny sestavy oddělena přepážkou a těsněním, jehož těsnost zajišťuje textolitová podložka 12 přiléhající k pečlivě broušenému konci přítlačné objímky zalisované do tělesa. a také pružinou 8 pryžové manžety 11, uzavřené v kleci.
Schéma čerpadla zařízení MTZ 80 (82)
Podtlak vzniklý rotací oběžného kola nasává chladicí kapalinu z potrubí přicházející ze spodní řady chladiče. Kapalina zachycená lopatkami z komory pro příjem šneků vstupuje do bloku se zrychlením a odebírá teplo z válců.
Hřídel čerpadla se otáčí na dvou kuličkových ložiskách instalovaných v olejové komoře skříně, izolovaná z vnějších stran těsněními 13.16. Axiální pohyb vnějšího ložiska a hřídele je omezen pojistným kroužkem 6 nainstalovaným v podříznutí skříně. Ložiska jsou mazána maznicí 7 v horní části skříně. Na přední části hřídele je přes pero 3 namontován přírubový náboj 2, ke kterému je připevněna hnací řemenice 5 a ventilátor 1. Objevení se úniku skrz otvor je signálem selhání těsnění.
Vodní čerpadlo s vláknovým těsněním MTZ 80
Originální komponenty vyrobené MTZ jsou potvrzeny záručním listem a pasem certifikovaným mokrou pečetí. Také na trhu náhradních dílů pro MTZ existuje řada verzí sestavy od různých výrobců. Charakteristickým znakem těchto čerpadel je bezúdržbová konstrukce, kdy oběžné kolo je vyrobeno z textolitu nebo polymeru a je spojeno s hřídelí smršťovacím uložením bez upevňovacího šroubu.
1 Výkonové charakteristiky objemových čerpadel.
Základní
hodnota, která určuje velikost volumetrického
čerpadlo (objemový hydromotor)
je jeho pracovní objem. Pracovník
objem čerpadla a četnost jeho provozu
cykly určují ideální výšku tónu.
Ideální objemové čerpadlo
se nazývá průtok za jednotku času
nestlačitelná tekutina v nepřítomnosti
prosakuje mezerami. Zprůměrováno
čas perfektní podání
kde je pracovní objem čerpadla, tedy ideální
dodávka čerpadla za cyklus (jedna otáčka
hřídel čerpadla); - frekvence cyklů čerpadla (např
otáčky rotačních čerpadel
hřídel); - ideální posuv z každého obrábění
komor v jednom cyklu; - počet pracovních komor v čerpadle; - frekvence čerpadla, tj.
směna z každé komory za jednu pracovní
cyklus (jedna otáčka hřídele). Takto
pracovní objem čerpadla.
Nejčastěji,
ale v některých provedeních více. Skutečný průtok čerpadla
méně než ideální kvůli netěsnostem
přes mezery z pracovních komor a dutin
vstřikováním a při vysokých tlacích
čerpadlo také kvůli stlačitelnosti kapaliny.
Poměr skutečného krmiva k ideálnímu krmivu se nazývá koeficient
přívod: kde je průtok netěsností, je průtok komprese. Při stlačení tekutiny
zanedbatelný, rychlost posuvu
rovná objemové účinnosti čerpadla ():Plná
přírůstek energie tekutiny v objemovém
pasose se obvykle označuje jako jednotka objemu
a tedy vyjádřeno v jednotkách
tlak. Od objemových čerpadel
určený především k tvorbě
pak výrazné zvýšení tlaku
přírůstek kinetické energie v
čerpadlo bývá zanedbáváno. Tak
tlak čerpadla je
rozdíl mezi tlakem na výstupu z čerpadla a tlakem na vstupu do čerpadla:,
a hlava čerpadla Užitečné
výkon čerpadla,
absorbován rotačním čerpadlem
(vynaložené hnacím motorem), kde je moment na hřídeli čerpadla, je úhlová rychlost jeho hřídele. účinnost čerpadla
je poměr užitečného výkonu k
energie spotřebované čerpadlem
(1).
Jako
jak je to u čepelí obvyklé
čerpadla, pro objemová čerpadla existují
hydraulické
,
objemová a mechanická účinnost při zohlednění tří typů energetických ztrát:
hydraulické - ztráta hlavy
(tlakové), objemové - ztrátové pa
proudění tekutiny mezerami a
mechanické - ztráty třením v
mechanismus pumpy:
kde se vytváří tlak indikátoru
v pracovní komoře čerpadla a odpovídající
teoretická hlava v čepeli
čerpadlo; - ztráta výkonu v důsledku tření v mechanismu
čerpadlo; - indikátor výkonu,
