Как правильно подобрать насос для чиллера

Подбор гидромодуля для промышленного чиллера

Чтобы правильно подобрать насос для чиллера, нужны два числа: расход хладоносителя — из холодопроизводительности и перепада температур, и напор — сумма потерь во всасывающей и нагнетательной линиях, в испарителе и у потребителя. Ниже — формулы для обоих расчётов; короткая методика с примером — в статье подбор насоса в системах охлаждения воды.

Для правильного выбора центробежного насоса требуется знать его необходимый расход и напор.

4.1. Определение расхода хладоносителя.

G_V = Формула 1 подбора насоса для чиллера

где: G_V – объёмный расход хладоносителя, м³/ч

Q₀ – холодопроизводительность установки, кВт

С_Рх – теплоёмкость хладоносителя, кДж/(кг´К)

∆Т – температурный перепад промежуточного хладоносителя в испарителе (cм. раздел 2, схема 2)

- плотность хладоносителя, кг/м³

4.2. Определение необходимого напора насоса.

4.2.1. Определение гидравлических потерь

∆Р_вс = (λ_вс · L_вс/d_вс + Σζ_i) · ρ_х · v_вс²/210⁵, бар

∆Р_н = (λ_н · L_н/d_н + Σζ_i) · ρ_х · v_н²/210⁵, бар

где:

∆Р_вси ∆Р_н – гидравлические потери всасывающего и нагнетательного трубопровода, Bar

L_вс и L_н – протяжённость всасывающего и нагнетательного трубопровода, м

d_вс и d_н – внутренний диаметр всасывающего и нагнетательного трубопровода, м

- коэффициент местного сопротивления трубопровода

и - средняя скорость движения жидкости во всасывающем и нагнетательном трубопроводе, м/с

v = 4 · G_V3600 · π · d², м/с

≈ 1…3м/с

λ_вс и λ_н – коэффициент гидравлического сопротивления.

Для гладких труб λ ≈ 0,03…0,04.

При этом критерий R_e = Формула 9 подбора насоса для чиллера должен быть ≥ 10⁴

где: - коэффициент динамической вязкости хладоносителя, Pa×s

4.2.2 Полный перепад давления в трубопроводе

∆Р = ρ_х · g · h10⁵ + ΔP_вс + ΔP_н + ΣΔP_т, бар

где: ∆Р – полный перепад давления в трубопроводе, Bar

g – ускорение свободного падения 9,81 м/с²

h – геометрическая высота подъёма хладоносителя, м. Если хладоноситель циркулирует по замкнутому контуру то h = 0.

- сумма гидравлических потерь в теплообменных аппаратах, Bar. Определяются по каталогом изготовителей теплообменных аппаратов.

Значения коэффициента ζ для различных местных сопротивлений

Внезапное расширение		f₁/f₂	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
		ζ	0	0,01	0,04	0,08	0,16	0,25
		f₁/f₂	0,4	0,3	0,2	0,1	0
		ζ	0,36	0,49	0,64	0,81	1
Внезапное сужение		f₁/f₂	0	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8
Внезапное сужение		ζ	0,5	0,49	0,4	0,3	0,2	0,1
Постепенное сужение		φ	7	15	25	40	50	60
Постепенное сужение		ζ	0,16	0,18	0,22	0,24	0,3	0,34
Вход в трубу	Острый край	ζ	0,5
Вход в трубу	скруглённый край	ζ	0,02…0,1
Резкий поворот		α	30	40	50	60	70	80
Резкий поворот		ζ	0,2	0,3	0,5	0,55	0,7	0,9
Плавный поворот		d/R	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
		ζ	0,13	0,14	0,18	0,21	0,29	0,44
		d/R	1,4	1,6	1,8	2
		ζ	0,66	0,98	1,41	1,88
Дроссельный клапан		α	5	10	15	20	30	40
		ζ	0,24	0,52	0,9	2,54	3,91	10,8
		α	50	60
		ζ	32,6	118
Пробковый кран		α	5	10	15	20	30	40
		ζ	0,05	0,29	0,75	1,56	3,47	47,3
		α	50	60
		ζ	52,6	206
Вентиль нормальный		ζ	2,9
Задвижка открыта		ζ	0,12

Если для вашей задачи нужен чиллер 255 кВт (вариант с конденсатором на улице — чиллер 255 кВт с выносным конденсатором), модель и характеристики можно подобрать онлайн по расходу и температуре воды.

4.3. Выбор насоса

Насос выбирается по каталогам изготовителей насосов так что бы рабочая точка насоса лежала как можно ближе к рассчитанным характеристикам.

Рабочая характеристика центробежного насоса: рабочая точка (Gр, Hр) лежит на пересечении характеристики насоса и характеристики системы.

4.4. Определение мощности электродвигателя насоса.

Если выбранный насос не комплектуется электродвигателем, то мощность электродвигателя определяется из выражения:

N_э= Формула 21 подбора насоса для чиллера

где:

N_э - мощность электродвигателя, кВт

K_эл – коэффициент запаса по мощности:

если N_э = до 2кВт то K_эл = 1,5

если N_э = 2…5кВт то K_эл = 1,5…1,25

если N_э = 5…50кВт то K_эл = 1,25…1,1

ή – полный КПД насоса, выбирается по рабочим характеристикам выбранного насоса или ориентировочно определяется из выражения:

ή =

где: ή_г – гидравлический КПД насоса

для маловязких жидкостей ή_г = 0,7…0,9

для вязких жидкостей:

ή_г = ή_г1k

где: ή_г1 – коэффициент учитывающий вязкость жидкости

где:

- коэффициент статической вязкости жидкости, cSt

- коэффициент динамической вязкости жидкости, Pa×s

- плотность жидкости, кг/м³

k = 0.83 если < 500cSt

k = 0.74 если > 500cSt

Значения коэффициента ή_г1

частота вращения ротора насоса 2900…3500 об/мин
G_v, м³/ч	Коэффициент статической вязкости , cSt
G_v, м³/ч	100	200	300	500	750	1000
25	0,65	0,57	0,52	0,5	0,49	0,47
50	0,7	0,65	0,59	0,56	0,54	0,52
75	0,75	0,71	0,66	0,63	0,6	0,57
100	0,8	0,76	0,73	0,68	0,65	0,62
125	0,85	0,8	0,77	0,73	0,69	0,66
150	0,87	0,83	0,81	0,77	0,72	0,7
175	0,88	0,85	0,82	0,79	0,75	0,72
200	0,89	0,86	0,83	0,8	0,77	0,74

Значения коэффициента ή_г1

частота вращения ротора насоса 1450…1750 об/мин
G_v, м³/ч	Коэффициент статической вязкости , cSt
G_v, м³/ч	100	200	300	500	750	1000
25	0,7	0,65	0,59	0,56	0,54	0,52
50	0,8	0,76	0,73	0,68	0,65	0,62
75	0,87	0,83	0,81	0,77	0,72	0,7
100	0,89	0,86	0,83	0,8	0,77	0,74
125	0,893	0,87	0,84	0,81	0,78	0,76
150	0,9	0,88	0,85	0,82	0,795	0,78
175	0,91	0,89	0,86	0,83	0,81	0,8
200	0,92	0,895	0,865	0,825	0,815	0,805

Гидравлический контур чиллера: статьи серии

Все узлы контура на одной схеме — в разделе устройство чиллера и схема работы. В чиллерах ВМТ-Ксирон насос, бак и арматура собраны в корпусе — это гидромодуль для чиллера; модель под ваш расход покажет онлайн-подбор чиллера.

Пример: подбор насоса для чиллера 50 кВт

Насос для чиллера 50 кВт на воде с перепадом 5 K должен дать около 8,6 м³/ч и напор 14–16 м вод. ст., если трасса до потребителя 30 м в одну сторону. Ниже — тот же расчёт по шагам с подстановкой чисел в формулы раздела 4; потери в теплообменниках взяты как типовые, в реальном проекте их берут из каталогов.

Расчёт насоса для чиллера 50 кВт
Шаг	Расчёт	Результат
Расход воды	G = 50 / (4,19 · 5) = 2,39 кг/с	8,6 м³/ч
Диаметр трубы	DN50, внутр. 50 мм, скорость v = G / (ρ · S)	1,2 м/с
Потери по длине	λ/d · ρv²/2 = 0,025/0,05 · 1000 · 1,2²/2 ≈ 370 Па/м × 60 м	22 кПа
Местные сопротивления	≈ 30 % от потерь по длине	7 кПа
Испаритель чиллера	по каталогу	40 кПа
Теплообменник потребителя	по паспорту оборудования	50 кПа
Фильтр, арматура	грязный фильтр	10 кПа
Итого с запасом 10 %	129 кПа · 1,1 = 142 кПа	≈ 14,5 м вод. ст.

N = ρ · g · Q · H / η = 1000 · 9,81 · 0,00239 · 14,5 / 0,55 ≈ 0,62 кВт → двигатель 0,75–1,1 кВт

Насос выбирают так, чтобы точка 8,6 м³/ч × 14,5 м легла на середину рабочей кривой, а не на её край: при работе на краю кривой падает КПД и растёт риск кавитации. Если потребитель стоит выше чиллера и контур открытый (с баком без давления), к напору добавляют геометрическую высоту подъёма; в замкнутом контуре она не учитывается.

Какие ошибки делают при подборе насоса для чиллера

Насос «с запасом» в 2 раза. Избыточный расход увеличивает потери в испарителе, шум и износ; лишний напор гасят балансировочным клапаном, тратя электроэнергию.
Не учтён гликоль. Раствор гликоля вязче воды и имеет меньшую теплоёмкость: расход растёт на 10–15 %, потери давления — на 20–40 % при низких температурах.
Скорость в трубе больше 2–2,5 м/с. Растут потери и шум, на поворотах появляется эрозия; оптимум 0,8–1,5 м/с.
Насос на всасывании из открытого бака без подпора. При малом уровне воды над насосом и тёплой воде начинается кавитация.

В чиллерах для охлаждения воды от производителя насос уже подобран под испаритель и типовую трассу: например, чиллер 50 кВт комплектуется гидромодулем со свободным напором для подключения потребителей, и отдельный расчёт нужен только при длинных трассах и больших сопротивлениях.

Частые вопросы

Как рассчитать расход насоса для чиллера?

G = Q / (c · ΔT): холодопроизводительность в кВт делят на теплоёмкость хладоносителя и перепад температур. Для чиллера 50 кВт на воде с перепадом 5 K это 2,39 кг/с, или около 8,6 м³/ч.

Как рассчитать напор насоса для чиллера?

Сложить потери по длине труб, местные сопротивления, потери в испарителе, в теплообменнике потребителя и в фильтре, добавить запас 10 %. Для чиллера 50 кВт с трассой 30 м в одну сторону получается около 14–15 м вод. ст.

Какая скорость воды должна быть в трубах?

Оптимально 0,8–1,5 м/с: при меньшей скорости трубы получаются дорогими, при большей растут потери напора и шум. Скорость выше 2–2,5 м/с не рекомендуется.

Как изменится насос при переходе на гликоль?

Расход растёт на 10–15 %, потому что у гликоля меньше теплоёмкость, а потери давления — на 20–40 % из-за большей вязкости, особенно при минусовой температуре. Насос и трубы пересчитывают.

Какой мощности нужен двигатель насоса?

N = ρ · g · Q · H / η с запасом по таблице раздела 4.4. Для 8,6 м³/ч и 14,5 м при КПД 0,55 это около 0,6 кВт на валу, двигатель — 0,75–1,1 кВт.

Добавить комментарий