Como funciona uma bomba de calor
A bomba de calor baseia-se no exclusivo ciclo de Carnot, com o seu próprio processo circular. De acordo com este esquema, a bomba de calor é capaz de bombear em círculo o calor dissipado retirado do solo, água ou ar.
Esta abordagem permite recolher quase 75% da energia térmica pela bomba de calor, mas 25% da energia é necessária para o funcionamento do próprio equipamento. Por esta razão, uma bomba de calor não pode prescindir do consumo de eletricidade, que é necessário para o seu funcionamento eficiente. Ao mesmo tempo, consumindo apenas 1 kW de eletricidade, a bomba de calor é capaz de fornecer 5-7 vezes mais.
O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é muito semelhante ao de um frigorífico ou ar condicionado convencional, que estamos habituados a utilizar no dia-a-dia. Por exemplo, nas profundezas do subsolo (abaixo de congelamento do nível do solo) ou no fundo de um reservatório, os tubos são colocados de acordo com o esquema de pisos quentes, através dos quais o refrigerante circula o tempo todo.
A temperatura subterrânea, na profundidade da qual os tubos são colocados, é sempre constante, com uma marca positiva. Portanto, o refrigerante não aquece muito, apenas alguns graus. Então, entrando no evaporador da bomba de calor, ele libera o calor coletado para o circuito interno, e aqui começa a diversão.
No circuito interno da bomba de calor está o freon (refrigerante), que entra no evaporador sob alta pressão e retira parte do calor liberado pelo refrigerante para as paredes do evaporador. Em seguida, o refrigerante entra no compressor da bomba de calor, onde é comprimido, aquecido e empurrado para o condensador.
Já no condensador da bomba de calor, o calor é levado diretamente para o sistema de aquecimento ou abastecimento de água quente da casa (através de um trocador de calor). O ciclo de transferência de calor se repete várias vezes, que é como funciona uma bomba de calor.
Tipos de bombas de calor
Hoje, existem vários tipos de bombas de calor, por exemplo, uma bomba de calor terra-água ou uma bomba de calor ar-ar. Considere brevemente os tipos existentes de bombas de calor:
Bomba de calor terra-água: São bombas de calor geotérmicas concebidas para retirar o calor do solo e transferi-lo para a casa, transferindo-o através do refrigerante que circula no sistema de aquecimento.
Bomba de calor água-água: O calor, ao usar uma bomba de calor água-água, é extraído neste caso de um poço ou poço. Para fazer isso, uma unidade hidráulica especial instalada na bomba de calor bombeia a água subterrânea, pega o calor e o despeja de volta no poço. Este tipo de bomba de calor destaca-se pelo facto de ser possível utilizar um poço existente no local para fazer aquecimento geotérmico na sua casa.
Bomba de calor ar-água: A fonte de calor neste tipo de bomba de calor é o ar ambiente. Consumindo apenas 1 kW de eletricidade, uma bomba de calor de fonte de ar pode aumentar para 5 kW para aquecimento e água quente.
Bomba de calor ar-ar: A bomba de calor ar-ar funciona da mesma forma que um ar condicionado doméstico que aquece os quartos. A diferença está apenas na eficiência da operação, uma vez que as bombas de calor ar-ar são quase 3 vezes mais eficientes do que qualquer ar condicionado com função de aquecimento.
Claro que as bombas de calor, assim como outras fontes de energia alternativa, são o futuro. Quando as reservas de petróleo e gás da Terra se esgotarem, será necessário reiniciar, e então a energia do sol, da terra e do vento virá em socorro, permitindo que toda a humanidade sobreviva.
O princípio de funcionamento da bomba de circulação
Para entender como funciona uma bomba de circulação, você não precisa ser um grande especialista. Sua tarefa é superar o atrito dentro do sistema de aquecimento e organizar o movimento ininterrupto do refrigerante. O motor empurra o líquido através dos tubos com a ajuda de um rotor. Se a bomba de circulação não funcionar, o refrigerante se moverá pelo sistema por inércia por algum tempo e depois parará completamente. Em escala industrial, as bombas são produzidas com dois tipos de rotor, os chamados secos ou úmidos. O primeiro tipo de rotor é usado para aquecimento de instalações industriais de grande área, onde o nível de ruído de uma bomba em funcionamento não é de importância fundamental. O alto nível de desempenho do dispositivo compensa a necessidade de lubrificação constante das partes móveis da bomba. Uma bomba com um tipo de rotor úmido é usada para aquecer instalações residenciais. O líquido de arrefecimento no qual o rotor está imerso lubrifica e resfria simultaneamente o motor. A ausência de um ventilador e a presença de uma caixa protetora tornam o funcionamento da unidade tão silencioso que é quase inaudível o funcionamento da bomba de circulação.
O princípio de funcionamento da bomba de circulação de rotor úmido é tal que a unidade pode operar em uma sala com baixa poluição do ar e bombear água purificada ou uma mistura água-clicol. O óleo não é usado como transportador de calor em um sistema de aquecimento com bomba de circulação.
Apesar do princípio aparentemente simples de operação da bomba de circulação, é possível selecionar o dispositivo desejado apenas com a ajuda de um funcionário especialmente treinado que pode calcular corretamente os parâmetros da unidade necessária e conectá-la ao sistema de aquecimento. Uma bomba com potência excessiva criará ruídos desagradáveis no sistema de aquecimento, causados pelo aumento da velocidade do refrigerante e consumirá mais energia.
A questão da necessidade de uma reserva de potência da bomba permanece controversa entre os especialistas até agora. Alguns acreditam que a bomba opera em plena capacidade apenas alguns dias por ano, e o resto do tempo consome energia adicional, o que absolutamente não é racional. Outros argumentam que trabalhando no limite de suas capacidades, a unidade irá rapidamente se desgastar e falhar.
Para corrigir o funcionamento da bomba, são produzidos dispositivos com controle de potência. A bomba pode ser ajustada manualmente ou automaticamente. O ajuste manual tem três modos de velocidade do rotor, cada um dos quais afeta a velocidade do refrigerante. Em climas mais quentes, você pode economizar energia ajustando a bomba para a configuração mais baixa.
Bombas modernas mais caras com controle automático de potência podem ser usadas com sucesso em um sistema de aquecimento de piso ou em um sistema de aquecimento com controladores de temperatura de aquecimento em radiadores. A automação é capaz de detectar as menores alterações no sistema e corrigir as configurações correspondentes da bomba.
Como instalar uma bomba de circulação para aquecimento
Para os proprietários de casas de campo com sistema de aquecimento local, a questão da distribuição uniforme do calor entre todos os cômodos é especialmente aguda. Para isso, são utilizados sistemas de circulação natural do refrigerante.
A bomba de circulação fica quente
Nos sistemas de aquecimento, as bombas de circulação são usadas para circulação uniforme do refrigerante. As bombas transferem o fluido de trabalho da caldeira para os aquecedores e, quando o fluido esfria, volta para a caldeira. Tudo.
Centrífuga
O tipo mais comum de dispositivo de alimentação em caldeiras é a bomba centrífuga. As bombas centrífugas de alimentação são fabricadas em um ou vários estágios, dependendo da vazão e da pressão de operação, e são acionadas por um motor elétrico ou por uma turbina a vapor.
A bomba consiste em rotores girando em um eixo e uma carcaça em voluta. Antes de iniciar, a bomba é enchida com água.Durante a operação da bomba, a água entra através de uma tubulação de sucção com uma válvula de sucção e uma malha que protege a válvula contra entupimento. Entrando nas pás do impulsor na direção axial, a água é captada pelas pás e, sob a ação da força centrífuga, é lançada no canal em forma de voluta que envolve a roda giratória e depois na tubulação de descarga.
Quando a água é ejetada do rotor, é criado um vácuo em sua parte central, devido ao qual, sob pressão externa, a água entra na bomba através da tubulação de sucção. Assim, com a rotação contínua do impulsor, a água se move continuamente pela bomba.
À medida que a água sai da bomba, a velocidade da água aumenta e a pressão diminui. Para que a água entre na caldeira, a pressão de descarga deve ser maior que a pressão do vapor na caldeira. Para reduzir a velocidade de movimento e aumentar a pressão de descarga, uma palheta guia (e aqui sobre trocadores de calor) é montada na maioria das bombas, que é um disco com pás dobradas na direção oposta à direção da dobra das pás do rotor. As seções de saída das lâminas do disco guia se expandem.
Para aumentar a vazão da bomba, o rotor é feito com sucção bilateral, ou seja, a água é fornecida a ele pelos dois lados. A pressão criada por um impulsor geralmente não excede 50 m. Para criar altas pressões, as bombas centrífugas são feitas com vários impulsores dispostos em série um após o outro em um eixo comum. A água passa sequencialmente de uma roda para outra. A pressão gerada por uma bomba multiestágio é igual à soma das pressões geradas por cada impulsor.
Na bomba centrífuga, são instalados manômetros e válvulas nas tubulações de sucção e descarga, uma válvula de retenção na tubulação de descarga, válvulas de liberação de ar na parte superior da carcaça de cada estágio.
Em comparação com as bombas centrífugas de pistão, elas têm um grande fluxo, dimensões gerais menores e criam um abastecimento de água mais uniforme (sem choques).
As desvantagens das bombas centrífugas são o enchimento obrigatório da bomba com água antes da partida, o alto custo de operação em altas pressões, a dependência da altura de sucção da temperatura da água.
Como o VVN funciona
A bomba de vácuo de anel líquido é o tipo mais popular de equipamento usado para bombear meios gasosos de espaços fechados. Para a operação de tais dispositivos, é necessário um meio de trabalho líquido, que é usado principalmente como água (com menos frequência - óleo, anticongelante, álcalis, ácidos e outras substâncias). O esquema de design de bombas desse tipo inclui uma roda com lâminas, que é o principal corpo de trabalho desses dispositivos.
O princípio pelo qual o VVN funciona é bastante simples. Consiste no seguinte.
- Sob a influência da rotação da roda de pás, que cria força centrífuga, o líquido é lançado nas paredes da câmara de trabalho, formando um anel de água ao longo de seu perímetro interno.
- Na parte central da câmara de trabalho, como resultado do processo acima, é criada uma zona de rarefação, que garante a sucção do meio gasoso evacuado para tal câmara através do tubo de entrada.
O princípio de operação e os principais detalhes da bomba VVN
Deve-se ter em mente: o princípio de operação de bombas de vácuo desse tipo implica que o meio de trabalho líquido seja constantemente aquecido, portanto, deve ser trocado regularmente.
O dispositivo e o princípio de operação das bombas de vácuo de anel líquido são bastante simples, o que garante alta confiabilidade desses equipamentos, além de facilidade de operação, manutenção e reparo.
As bombas de vácuo de anel líquido não requerem purificação de gases bombeados e maneiras de trabalhar 24 horas por dia
Como funciona uma bomba de circulação
As casas particulares em que nossos pais moram foram construídas com as próprias mãos, o que é perceptível pelos layouts analfabetos das instalações, nem sempre janelas e portas, e paredes sujas. Todos instalaram o aquecimento como entendiam, o princípio era o mesmo: a inclinação deve ser mantida para que a água possa circular constantemente pelo sistema.
A operação da bomba de circulação nos leva a uma nova era de sistemas de aquecimento. Sua presença no sistema o torna muito mais econômico. O diâmetro do tubo pode ser significativamente menor, o que reduz significativamente o volume do refrigerante. O líquido se move pelo sistema de aquecimento a uma certa velocidade, o que permite aquecer uniformemente as instalações, manter a temperatura mais confortável nelas e aquecer, se necessário, rapidamente. O modo de funcionamento automático da bomba de circulação permite que o dispositivo responda instantaneamente a várias alterações no sistema, alterando as configurações do dispositivo e tornando mais econômica a operação do equipamento de aquecimento. O aquecimento de uma casa com vários andares é impensável sem essa bomba, e a circulação contínua do refrigerante, além de todas essas vantagens, também protege a caldeira de aquecimento da erosão.
Reparação e manutenção de bombas
Antes de adquirir um kit de reparo para revisão da bomba, preste atenção no desenho da vedação e no tamanho dos rolamentos de rotação do eixo, pois as dimensões das peças diferem conforme o ano de fabricação da bomba. Tipos de kits de reparo da bomba de água MTZ 80
Tipos de kits de reparo da bomba de água MTZ 80
Desmontagem de montagem
O inconveniente do processo de desmontagem da bomba está na estreita distância entre o bloco e o radiador do trator MTZ 80. O sucesso de uma desconexão rápida depende da disponibilidade de um arsenal de chaves de caixa e botões correspondentes ao design características da montagem, bem como o profissionalismo do serralheiro.
Para desconectar o nó do bloco, as operações são realizadas na seguinte sequência:
- Levante o capô do trator
- Solte a fixação da tensão e suporte de montagem do gerador
- Remova a correia de acionamento
- Desaperte o difusor do radiador
- Desconecte as mangueiras da bomba
- Afrouxe os três parafusos que prendem a bomba ao bloco e remova o conjunto.
Desmontagem da bomba
A presença de barras de serralheria para fixação e um saca-parafusos para pressionar o cubo da polia e o eixo com rolamentos garantem uma desmontagem rápida e confortável da unidade.
A bomba é desmontada na seguinte ordem:
- Solte o parafuso de fixação e remova o impulsor com vedações do eixo
- Os parafusos de montagem no cubo da polia de acionamento são desaparafusados, desconectando o ventilador
- A porca central que fixa a polia no eixo é desaparafusada
- Tendo fixado a carcaça da bomba em um aperto firme, usando um extrator de parafuso ou golpes suaves na circunferência da coroa da polia interna, remova a peça da chaveta do eixo
- Desmonte o anel de retenção que fixa o eixo com rolamentos no furo da caixa
- O eixo com rolamentos é pressionado para fora usando um saca-parafusos ou por golpes cuidadosos na extremidade do eixo do lado do impulsor, aparafusando-se previamente o parafuso de fixação no eixo para não salpicar a extremidade da peça com um parafuso interno fio.
Pressionando o eixo da bomba
Após a desmontagem, limpe o corpo e o impulsor de sujeira e escamas
Atenção especial é dada às superfícies de contato das vedações e gaxetas. Com a ajuda de uma lixa, os depósitos de calcário e pequenas conchas são limpos nos planos de contato com vedações, especialmente na carcaça da bomba ao redor do orifício do eixo
Remoção da polia e do freio
Em caso de detecção de grandes buracos ou conchas que não podem ser limpas, o corpo do conjunto deve ser substituído. Um eixo com um desgaste inaceitável nos espaços de pouso, rolamentos com folga axial nas gaiolas também são trocados. Para obter um resultado positivo ao eliminar um vazamento da bomba, o uso secundário de vedações e vedações é inaceitável.
Montagem e instalação
O processo de montagem é realizado na ordem inversa. Todas as partes da bomba devem ocupar seus lugares. O resultado de uma montagem adequada é a livre rotação manual do impulsor sem distorções e ganchos na carcaça, sem folga axial no eixo e sedes do impulsor. O momento crucial na montagem do conjunto é o pouso do cubo da polia na chaveta do eixo
Ao pressionar a peça no eixo, é importante não deslocar a chaveta da ranhura de montagem e garantir uma conexão confiável sem folga radial e axial. A conexão é realizada com superfícies de contato cuidadosamente limpas do bloco e da bomba através de uma nova junta
Para uma confortável revisão futura do conjunto, em vez do parafuso de montagem do impulsor padrão, operadores de trator experientes instalam uma peça de latão semelhante, evitando assim a formação de corrosão, o que dificulta a desmontagem.
Serviço
As operações de manutenção da bomba incluem a verificação da tensão da correia de transmissão e a lubrificação oportuna dos rolamentos do conjunto. A lubrificação programada é realizada por injeção através da graxeira durante a manutenção 1. A tensão da correia é alterada pela posição do gerador quando o suporte de montagem é girado.
A tensão correta garante que a correia funcione com deslizamento mínimo e é controlada pela deflexão do meio do ramo grande do acionamento “polia do alternador - polia do virabrequim” quando pressionada com uma força de 30 ... 50 N por 10 ... 15 milímetros. O controle é realizado a cada 60 horas de operação. Ao colocar um motor novo em funcionamento, a tensão é verificada o mais tardar após 2 a 3 turnos de trabalho. A tensão excessiva aumenta a carga nos rolamentos de suporte das unidades de acionamento e acelera seu desgaste.
Mau funcionamento da bomba
A razão para o desgaste das peças e a subsequente falha da montagem é uma violação do aperto das vedações. A destruição das vedações ocorre como resultado da ação da temperatura, das cargas mecânicas durante a rotação, bem como do atrito quando partículas sólidas de óxido e incrustações entram na camisa d'água do motor.
Caso seja detectado um leve vazamento da bomba, recomenda-se realizar uma auditoria com a substituição das vedações do conjunto. Ignorar leva a um desgaste inaceitável de peças, o que posteriormente aumenta o orçamento de reparo. Um infeliz resultado da manutenção intempestiva é a descoberta, durante a desmontagem da bomba, de cavacos mecânicos e buracos da carcaça de ferro fundido nos locais onde a vedação se encaixa. Muitas vezes, a substituição de vedações em uma carcaça danificada não produz um efeito positivo e a bomba continua vazando. No final, você precisa comprar e instalar um novo nó.
Esquema de montagem MTZ 80
Alguns "kulibins", para prolongar a vida operacional da bomba, fazem um furo para o eixo no caracol para um diâmetro maior. Uma bucha de aço inoxidável com anéis de borracha externos é instalada no orifício perfurado e vedações de óleo autotravantes são selecionadas na ranhura final da bucha do lado do impulsor. O sucesso de tal restauração depende da precisão do ajuste da luva e do aperto das vedações.
Além disso, um risco adicional no caso de folgas axiais inaceitáveis nos rolamentos de rotação do eixo da bomba pode ser dano ao radiador pelas pás do ventilador. O desvio durante o desgaste do rolamento pode causar a destruição da conexão da chaveta e do assento da polia com o eixo. Dada a carga axial constante da força de tensão da correia de transmissão, ao desenvolver folgas inaceitáveis, a polia com o ventilador se move em direção ao radiador, danificando assim o trocador de calor com lâminas.
Dispositivo de bomba
A unidade é montada numa carcaça de ferro fundido 14, constituída por dois compartimentos: a parte de água em forma de caracol, onde está instalado o impulsor 9 da bomba; óleo - com dois mancais de suporte do eixo 4. O caracol é fixado com uma superfície de conexão fresada através de uma junta ao bloco com três parafusos, combinando a cavidade de descarga de trabalho da bomba com a linha longitudinal da camisa de água do bloco de cilindros.
O impulsor é assentado nas ranhuras do eixo e fixado com um parafuso de extremidade através de uma arruela e um anel de vedação de borracha. A cavidade de água do caracol com o impulsor é separada da cavidade de óleo do conjunto por uma divisória e uma vedação, cuja estanqueidade é garantida por uma arruela de textolite 12 adjacente à extremidade cuidadosamente retificada da manga de impulso pressionada no corpo , bem como por uma mola 8 da manga de borracha 11, encerrada numa gaiola.
Esquema da bomba do dispositivo MTZ 80 (82)
O vácuo criado pela rotação do impulsor suga o refrigerante do tubo que vem do banco inferior do radiador. O líquido captado pelas lâminas da câmara receptora do caracol entra no bloco com aceleração, retirando calor dos cilindros.
O eixo da bomba gira sobre dois rolamentos de esferas instalados no compartimento de óleo da carcaça, isolados das laterais externas com vedações 13.16. O movimento axial do rolamento externo e do eixo é limitado pelo anel de retenção 6 instalado no rebaixo da carcaça. Os rolamentos são lubrificados através do lubrificador 7 na parte superior do alojamento. Um cubo flangeado 2 é instalado na parte frontal do eixo através da chaveta 3, na qual a polia de acionamento 5 e o ventilador 1 são fixados. A aparência de um vazamento através do orifício é um sinal de falha na vedação.
Bomba de água com vedação de fibra MTZ 80
Os componentes originais fabricados pela MTZ são confirmados por um cartão de garantia e um passaporte certificado por selos úmidos. Também no mercado de peças de reposição para MTZ, existem várias versões do conjunto de vários fabricantes. Uma característica distintiva dessas bombas é um projeto livre de manutenção, onde o impulsor é feito de textolite ou polímero e é conectado ao eixo por um ajuste de contração sem parafuso de fixação.
1 Características de desempenho das bombas de deslocamento positivo.
Básico
o valor que determina o tamanho do volume
bomba (motor hidráulico de deslocamento)
é o seu volume de trabalho. Trabalhador
volume da bomba e frequência de sua operação
ciclos determinam a altura ideal.
Bomba de deslocamento ideal
é chamado de fluxo por unidade de tempo
fluido incompressível na ausência
vaza pelas frestas. Média acima
tempo perfeito servir
onde é o volume de trabalho da bomba, ou seja, ideal
entrega da bomba por ciclo (uma revolução
eixo da bomba); - a frequência dos ciclos da bomba (por
velocidade das bombas rotativas
eixo); - a alimentação ideal de cada
câmaras num ciclo; - o número de câmaras de trabalho na bomba; - a frequência da bomba, ou seja, o número
turnos de cada câmara para um trabalho
ciclo (uma volta do eixo). Desta maneira
volume de trabalho da bomba.
Mais frequente,
mas em alguns projetos mais. Fluxo real da bomba
abaixo do ideal devido a vazamentos
através de aberturas de câmaras de trabalho e cavidades
injeção e a altas pressões
bomba também devido à compressibilidade do fluido.
A razão entre a alimentação real e a alimentação ideal é chamada de coeficiente
abastecimento: onde é a vazão de vazamentos; é a vazão de compressão. Quando a compressão do fluido
desprezível, taxa de alimentação
igual à eficiência volumétrica da bomba ():Full
incremento de energia do fluido no volume
passose é geralmente referido como uma unidade de volume
e, portanto, expresso em unidades
pressão. Uma vez que as bombas de deslocamento positivo
projetado principalmente para criar
incrementos de pressão significativos, então
incremento de energia cinética em
a bomba é geralmente negligenciada. assim
pressão da bomba é
a diferença entre a pressão na saída da bomba e a pressão na entrada para ela:,
e a cabeça da bombaÚtil
bomba Potência,
absorvido pela bomba rotativa
(gasto pelo motor de acionamento), onde é o momento no eixo da bomba; é a velocidade angular do seu eixo. eficiência da bomba
é a razão entre a potência útil e
potência consumida pela bomba
(1).
Como
do jeito que é habitual para lâminas
bombas, para bombas de deslocamento positivo existem
hidráulico
,
eficiência volumétrica e mecânica, tendo em conta três tipos de perdas de energia:
hidráulico - perda de carga
(pressão), volumétrica - perda pa
fluxo de fluido através de lacunas, e
mecânica - perdas por atrito em
mecanismo de bomba:
onde é a pressão indicadora criada
na câmara de trabalho da bomba e o correspondente
cabeça teórica na lâmina
bomba; - perda de potência por atrito no mecanismo
bomba; - potência do indicador,
