Как работает тепловой насос
В основе работы теплового насоса лежит уникальный цикл Карно, со своим круговым процессом. По этой схеме тепловой насос способен перекачивать по кругу рассеянное тепло, взятое с грунта, воды или воздуха.
Подобный подход даёт возможность сбора почти, что 75% тепловой энергии тепловым насосом, однако 25% энергии требуется для работы самого оборудования. По этой причине, тепловой насос, не может обойтись без потребления электроэнергии, которая нужна для его эффективной работы. При этом, потребляя всего 1 кВт электроэнергии, тепловой насос способен отдать в 5-7 раз больше.
Принцип работы теплового насоса сильно напоминает обычный холодильник или кондиционер, которыми мы привыкли пользоваться ежедневно. К примеру, глубоко под землей (ниже промерзания уровня грунта) или на дне водоёма, уложены по схеме теплых полов трубы, по которым все время циркулирует теплоноситель.
Температура под землей, на глубине которой уложены трубы, всегда постоянная, с плюсовой отметкой. Поэтому теплоноситель нагревается не слишком сильно, всего лишь на несколько градусов. Затем, попадая в испаритель теплового насоса, он отдает собранное тепло внутреннему контуру, и вот здесь начинается самое интересное.
Во внутреннем контуре теплового насоса имеется фреон (хладагент), который под высоким давлением попадает в испаритель, и отбирает часть тепла отданного теплоносителем, стенкам испарителя. Затем хладагент попадает в компрессор теплового насоса, где происходит процесс его сжатия, разогрева и выталкивания в конденсатор.
Уже в конденсаторе теплового насоса, тепло отбирается непосредственно в систему отопления или горячего водоснабжения дома (через теплообменник). Затем цикл передачи тепла повторяется снова и снова, именно так и работает тепловой насос.
Виды тепловых насосов
На сегодняшнее время бывают различные виды тепловых насосов, например, тепловой насос грунт-вода, или воздух-воздух. Рассмотрим вкратце существующие разновидности тепловых насосов:
Тепловой насос грунт-вода: это геотермальные тепловые насосы, которые призваны отбирать тепло из грунта и переносить его в дом, передавая через теплоноситель, который циркулирует в системе отопления.
Тепловой насос вода-вода: тепло, при использовании теплового насоса вода-вода, отбирается в данном случае из скважины или колодца. Для этого специальный гидравлический блок, установленный в тепловом насосе, перекачивает грунтовую воду, отбирает тепло и сбрасывает ее обратно в колодец-скважину. Данный вид теплового насоса, примечателен тем, что возможно использовать уже существующий колодец на участке, для того, чтобы сделать у себя в доме геотермальное отопление.
Тепловой насос воздух-вода: источником тепла в данной разновидности теплового насоса выступает окружающий воздух. Потребляя всего 1 кВт электроэнергии, воздушный тепловой насос способен увеличить ее до 5 кВт, на нужды отопления и нагрев горячей воды.
Тепловой насос воздух-воздух: принцип работы теплового насоса воздух-воздух аналогичен работе домашнего кондиционера, который функционирует на обогрев помещений. Отличие заключается лишь в эффективности работы, поскольку тепловые насосы воздух-воздух, почти в 3 раза эффективнее любых кондиционеров с функцией обогрева.
Безусловно, за тепловыми насосами, как и за другими источниками альтернативной энергии, будущее. Когда то, запасы нефти и газа на Земле будут опустошены, нужна будет перезагрузка, и вот тогда на помощь придёт энергия солнца, земли и ветра, позволив выжить всему человечеству.
Принцип работы циркуляционного насоса
Чтобы понимать, как работает циркуляционный насос, не нужно быть большим специалистом. Его задача преодолеть трение внутри системы отопления и организовать безостановочное движение теплоносителя. Мотор с помощью ротора толкает жидкость по трубам. Если не работает циркуляционный насос, теплоноситель по инерции некоторое время еще будет двигаться по системе, а потом полностью остановится. В промышленных масштабах выпускаются насосы с двумя видами ротора, так называемом, сухим или мокрым. Первый вид ротора применяется для отопления промышленных помещений большой площадью, где уровень шума работающего насоса не имеет принципиального значения. Высокий уровень производительности прибора компенсирует необходимость постоянной смазки движущихся частей насоса. Насос с мокрым видом ротора применяют для отопления жилых помещений. Теплоноситель, в который погружен ротор, одновременно смазывает и охлаждает двигатель. Отсутствие вентилятора и наличие защитного кожуха делает работу агрегата настолько тихой, что практически не слышно как работает циркуляционный насос.
Принцип работы циркуляционного насоса с мокрым ротором таков, что агрегат может работать в помещении с низкой загрязненностью воздуха и перекачивать очищенную воду или водокликолевую смесь. Масло в качестве теплоносителя в системе отопления с циркуляционным насосом не применяется.
Несмотря на кажущийся простым принцип работы циркуляционного насоса, подобрать нужный прибор можно только с помощью специально подготовленного сотрудника, который сможет правильно рассчитать параметры необходимого агрегата и подключить его к отопительной системе. Насос с излишней мощностью создаст неприятные шумы в системе отопления, вызванные повышенной скоростью движения теплоносителя и использует большее количество энергии.
Вопрос о необходимости запаса мощности насоса и сейчас остается спорным среди специалистов. Одни считают, что на полную мощность насос работает всего несколько дней в году, а остальное время потребляет дополнительную энергию, что абсолютно не рационально. Другие утверждают, что работая на пределе возможностей, агрегат достаточно быстро износится и выйдет из строя.
Для коррекции работы насоса, выпускают приборы с регулировкой мощности. Насос можно настраивать в ручном или автоматическом режиме. Ручная регулировка имеет три режима скорости движения ротора, каждый из которых влияет на скорость движения теплоносителя. В более теплую погоду можно экономить электроэнергию, настроив насос на самую низкую мощность.
Более дорогие современный насосы с автоматической регулировкой мощности могут быть успешно использованы в системе теплый пол или отопительной системе с регуляторами температуры нагрева на радиаторах. Автоматика способна уловить малейшие изменения в системе и откорректировать соответствующие настройки насоса.
Как установить циркуляционный насос для отопления
Для владельцев дачных домов с локальной системой отопления, особенно остро встаёт вопрос равномерного распределения тепла между всеми комнатами. Для этого используются системы естественного циркулирования теплоносителя и.
Циркуляционный насос греется
В системах отопления для равномерной циркуляции теплоносителя используют циркуляционные насосы. Насосы осуществляют перекачку рабочей жидкости от котла к отопительным приборам, а при остывании жидкости – обратно к котлу. Все.
Центробежные
Самым распространенным типом питательных устройств в котельных установках является центробежный насос. Центробежные питательные насосы изготовляют одно- или многоступенчатыми в зависимости от подачи и рабочего давления и приводят в действие от электродвигателя или паровой турбины.
Насос состоит из лопастных колес, вращающихся на валу, и спирального корпуса. Перед пуском насос заливают водой. Вода при работе насоса поступает к нему по всасывающему трубопроводу с приемным клапаном и сеткой, предохраняющей клапан от засорения. Попадая на лопатки рабочего колеса в осевом направлении, вода подхватывается лопатками и под действием центробежной силы отбрасывается в улиткообразный канал, окружающий вращающееся колесо, а затем в нагнетательный трубопровод.
При выбрасывании воды из рабочего колеса в центральной его части создается разряжение, благодаря которому под внешним давлением вода по всасывающему трубопроводу поступает в насос. Таким образом, при непрерывном вращении рабочего колеса вода непрерывно движется через насос.
При выходе из насоса скорость воды увеличивается, а давление уменьшается. Чтобы вода поступила в котел, давление нагнетания должно быть больше давления пара в котле. Для уменьшения скорости движения и увеличения давления нагнетания на большинстве насосов смонтирован направляющий аппарат (а тут про теплообменные аппараты), представляющий собой диск с лопатками, загнутыми в сторону, противоположную направлению изгиба лопаток рабочего колеса. Выходные сечения лопаток направляющего диска расширяются.
Для увеличения подачи насоса рабочее колесо выполняют с двухсторонним всасыванием, то есть вода к нему подводится с двух сторон. Напор, создаваемый одним рабочим колесом, обычно не превышает 50 м. для создания больших напоров центробежные насосы выполняют с несколькими рабочими колесами, расположенными последовательно одно за другим на одном общем валу. Вода последовательно переходит от одного колеса к другому. Напор, создаваемый многоступенчатым насосом, равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом.
На центробежном насосе устанавливают манометры и задвижки на всасывающем и нагнетательном трубопроводе, обратный клапан на нагнетательном трубопроводе, краны для выпуска воздуха в верхней части корпуса каждой ступени.
По сравнению с поршневыми центробежные насосы имеют большую подачу, меньшие габаритные размеры, создают более равномерную подачу воды (без толчков).
Недостатки центробежных насосов – обязательная заливка насоса водой перед пуском, высокая стоимость эксплуатации при больших напорах, зависимость высоты всасывания от температуры воды.
Как работает ВВН
Водокольцевой вакуумный насос – это наиболее популярный тип оборудования, используемого для откачивания газовых сред из замкнутых объемов. Для функционирования таких устройств нужна жидкая рабочая среда, в качестве которой преимущественно используется вода (реже – масло, тосол, щелочи, кислоты и другие вещества). Конструктивная схема насосов данного типа включает в себя колесо с лопатками, которое является основным рабочим органом таких устройств.
Принцип, по которому работают ВВН, достаточно прост. Заключается он в следующем.
- Под воздействием вращения лопаточного колеса, создающего центробежную силу, жидкость отбрасывается к стенкам рабочей камеры, формируя по ее внутреннему периметру водное кольцо.
- В центральной части рабочей камеры в результате протекания вышеописанного процесса создается зона разрежения, что и обеспечивает всасывание откачиваемой газовой среды в такую камеру через входной патрубок.
Принцип работы и основные детали насоса ВВН
Следует иметь в виду: принцип работы вакуумных насосов данного типа подразумевает, что жидкая рабочая среда постоянно нагревается, поэтому ее необходимо регулярно менять.
Устройство и принцип действия водокольцевых вакуумных насосов достаточно просты, что обеспечивает высокую надежность такого оборудования, а также простоту его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Водокольцевые вакуум-насосы не требуют очистки перекачиваемых газов и способы работать в круглосуточном режиме
Как работает циркуляционный насос
Частные дома, в которых живут наши родители, строились своими руками, что заметно по неграмотным планировкам помещения, не всегда ровным окнам и дверям, заваленным стенам. Отопление каждый монтировал как понимал, принцип был один: должен быть выдержан уклон, чтобы вода могла непрестанно циркулировать по системе.
Работа циркуляционного насоса переносит нас в новую эру систем отопления. Его присутствие в системе делает ее намного экономней. Диаметр трубы может быть значительно меньше, что существенно сокращает объем теплоносителя. Жидкость передвигается по системе отопления с определенной скоростью, что позволяет равномерно отапливать помещения, поддерживать в них наиболее комфортную температуру, да и нагревается оно, в случае необходимости, довольно быстро. Автоматический режим работы циркуляционного насоса дает возможность аппарату моментально реагировать на различные изменения в системе, изменяя настройки прибора и делая работу отопительного оборудования более экономной. Отопление дома, имеющего несколько этажей немыслимо без такого насоса, а непрерывная циркуляция теплоносителя, помимо всех указанных преимуществ, еще и предохраняет отопительный котел от эрозии.
Ремонт и обслуживание помпы
Перед приобретением ремкомплекта для проведения ревизии насоса обратите внимание на конструкцию уплотнения и размер подшипников вращения вала, так как в зависимости от года выпуска насоса размеры деталей отличаются. Виды ремкомплектов водяного насоса МТЗ 80
Виды ремкомплектов водяного насоса МТЗ 80
Демонтаж узла
Не комфортность процесса демонтажа помпы заключается в узком расстоянии между блоком и радиатором трактора МТЗ 80. Успех быстрого отсоединения зависит от наличия арсенала торцевых ключей и воротков к ним соответствующих конструктивным особенностям размещения узла, а также профессионализма слесаря.
Для отсоединения узла от блока производят операции в следующей последовательности:
- Поднять капот трактора
- Отпустить крепление натяжного и крепёжного кронштейна генератора
- Снять приводной ремень
- Открутить диффузор радиатора
- Отсоединить патрубки от помпы
- Отпустить три болта крепления насоса к блоку и снять узел.
Разборка помпы
Наличие слесарных тесов для фиксации и винтового съёмника для отпрессовки ступицы шкива и вала с подшипниками обеспечит быструю и комфортную разборку узла.
Насос разбирают в следующем порядке:
- Отпускают крепёжный болт и снимают с вала крыльчатку с уплотнителями
- Откручиваются болты крепления на ступице приводного шкива, отсоединяя вентилятор
- Отворачивается центральная гайка, фиксирующая шкив на валу
- Зафиксировав корпус помпы в тесках, с помощью винтового съёмника или аккуратными ударами по окружности внутреннего венца шкива — снимают деталь со шпоночного соединения вала
- Демонтируют стопорное кольцо, фиксирующее вал с подшипниками в расточке корпуса
- Отпрессовывают вал с подшипниками с помощью винтового съёмника или осторожными ударами в торец вала со стороны крыльчатки, предварительно ввернув крепёжный болт в вал, чтобы не расплескать конец детали с внутренней резьбой.
Выпрессовка вала помпы
После разборки очищают корпус и крыльчатку от грязи и накипи
Особое внимание уделяют поверхностям прилегания уплотнителей и прокладок. С помощью наждачной бумаги зачищают наплывы накипи и мелкие раковины на контактных плоскостях с уплотнителями, особенно в корпусе насоса вокруг отверстия для вала
Демонтаж шкива и стопорного кольца
В случае выявления больших выбоин или раковин, которые невозможно зачистить корпус узла подлежит замене. Вал с недопустимой выработкой в посадочных метах, подшипники с осевым люфтом в обоймах также меняют. Для достижения положительного результата при устранении течи помпы вторичное использование уплотнений и сальников недопустимо.
Сборка и установка
Процесс сборки осуществляют в обратном порядке. Все детали помпы должны занять свои посадочные места. Результатом правильной сборки есть свободное вращение от руки крыльчатки без перекосов и зацепов о корпус, без осевых люфтов в посадочных местах вала и крыльчатки. Ответственным моментом в сборке узла является посадка ступицы шкива на шпонку вала
Важно при запрессовке детали на вал не сместить шпонку с посадочной канавки и обеспечить надёжное соединение без радиального и осевого люфта. Присоединение осуществляется при тщательно зачищенных контактных поверхностях блока и насоса через новую прокладку
Опытные трактористы для комфортной будущей ревизии узла вместо крепёжного штатного болта крыльчатки устанавливают аналогичную деталь из латуни, таким образом, предотвращая образование коррозии, затрудняющую разборку.
Обслуживание
В операции по обслуживанию насоса входят контроль натяжения ремня привода и своевременная смазка подшипников узла. Регламентную смазку осуществляют нагнетанием через тавотницу при проведении ТО 1. Натяжение ремня изменяется положением генератора при повороте крепёжного кронштейна.
Правильное натяжение обеспечивает ход ремня с минимальным проскальзыванием и контролируется прогибом середины большой ветви привода « шкив генератора – шкив коленвала» при нажатии с усилием 30…50 Н на 10…15 мм. Контроль осуществляют через каждые 60 часов работы. При вводе в эксплуатацию нового двигателя натяжение проверяют не позже чем через 2 – 3 рабочие смены. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на опорные подшипники приводных узлов и ускоряет их износ.
Неисправности насоса
Причиной износа деталей и последующего выхода из строя узла является нарушение герметичности сальников. Разрушение уплотнителей происходит в результате действия температуры, механических нагрузок при вращении, а также трения при попадании твёрдых частиц окиси и накипи водяной рубашки двигателя.
При обнаружении незначительной течи помпы рекомендуется произвести ревизию с заменой уплотнителей узла. Игнорирование приводит к недопустимому износу деталей в последующем увеличивающее бюджет ремонта. Досадным результатом несвоевременного обслуживания является обнаружение при разборке насоса в местах прилегания уплотнения механических сколов и выбоин чугунного корпуса. Зачастую замена уплотнений в повреждённом корпусе не даёт положительного эффекта и помпа продолжает давать течь. В конце концов приходится приобретать и устанавливать новый узел.
Схема сборки МТЗ 80
Некоторые «кулибины», с целью продлить эксплуатационный ресурс насоса, рассверливают отверстие под вал в улитке на больший диаметр. В расточенное отверстие устанавливают нержавеющую втулку с наружными резиновыми кольцами, а в торцевую выточку втулки со стороны крыльчатки подбирают самоподжемные сальники. Успех такой реставрации зависит от точности подгонки втулки и герметичности прилегания уплотнений.
Также дополнительным риском при появлении недопустимых осевых зазоров в опорах вращения вала помпы может быть повреждение радиатора лопастями вентилятора. Биение при износе подшипников, может спровоцировать разрушение шпоночного соединения и посадочного места шкива с валом. Учитывая постоянную осевую нагрузку от усилия натяжки приводного ремня, при выработке недопустимых зазоров, шкив с вентилятором смещается в сторону радиатора, таким образом, повреждая теплообменник лопастями.
Устройство помпы
Узел собран в отлитом чугунном корпусе 14, состоящем из двух отделений: водяной части в виде улитки, где установлена крыльчатка 9 насоса; масляной — с двумя опорными подшипниками вала 4. Улитка фрезерованной соединительной поверхностью крепится через прокладку к блоку тремя болтами, объединяя рабочую нагнетательную полость помпы с продольной магистралью водяной рубашки блока цилиндров.
Крыльчатка посажена на выточки вала и зафиксирована торцевым болтом через шайбу и уплотнительное резиновое кольцо. Водяная полость улитки с крыльчаткой отделена от масляной полости узла перегородкой и уплотнением, герметичность которого обеспечивается текстолитовой шайбой 12, прилегающей к тщательно притёртому торцу упорной втулки запрессованной в корпус, а также поджатой пружиной 8 резиновой манжеты 11, заключенной в обойму.
Схема устройства помпы МТЗ 80(82)
Созданное вращением крыльчатки разрежение всасывает охлаждающую жидкость из патрубка, идущего от нижней банки радиатора. Захватываемая лопастями жидкость из приёмной камеры улитки с ускорением поступает в блок, принимая тепло от цилиндров.
Вал помпы вращается на двух шарикоподшипниках установленных в масляном отсеке корпуса, изолированном с внешних сторон сальниками 13,16. Осевое перемещение наружного подшипника и вала ограничивает стопорное кольцо 6, установленное в выточке корпуса. Смазка подшипников осуществляется через маслёнку 7 в верхней части корпуса. На переднюю часть вала через шпонку 3 установлена фланцевая ступица 2, к которой присоединён приводной шкив 5 и вентилятор 1. Дренажное отверстие снизу корпуса, отводит наружу просочившуюся жидкость через уплотнитель крыльчатки. Появление течи через отверстие является сигналом о нарушении уплотнения.
Фибровый уплотнитель водяного насоса МТЗ 80
Оригинальные узлы производства МТЗ подтверждены гарантийным талоном и паспортом, заверенным мокрыми печатями. Также на рынке запасных частей к МТЗ представлен ряд версий узла различных производителей. Отличительной особенностью таких насосов есть необслуживаемая конструкция, где крыльчатка выполнена из текстолита или полимера и соединена с валом горячей посадкой без фиксирующего болта.
1 Рабочие характеристики объемных насосов.
Основной
величиной, определяющей размер объемного
насоса (объемного гидродвигателя)
является его рабочий объем. Рабочий
объем насоса и частота его рабочих
циклов определяют идеальную подачу.
Идеальной подачей объемного насоса
называют подачу в единицу времени
несжимаемой жидкости при отсутствии
утечек через зазоры. Осредненная по
времени идеальная подача
где— рабочий объем насоса, т. е. идеальная
подача насоса за один цикл (один оборот
вала насоса);— частота рабочих циклов насоса (для
вращательных насосов частота вращения
вала);— идеальная подача из каждой рабочей
камеры за один цикл;— число рабочих камер в насосе;— кратность действия насоса, т. е. число
подач из каждой камеры за однл рабочий
цикл (одна оборот вала). Таким образом
рабочий объем насоса.
Чаще всего,
но в некоторых конструкцияхи более. Действительная подача насоса
меньше идеальной вследствие утечек
через зазоры из рабочих камер и полости
нагнетания, а при больших давлениях
насоса еще и за счет сжимаемости жидкости.
Отношение действительной подачик идеальной называется коэффициентом
подачи:где— расход утечек;— расход сжатия. Когда сжатие жидкости
пренебрежимо мало, коэффициент подачи
равен объемному КПД насоса ():Полное
приращение энергии жидкости в объемном
пасосе обычно относят к единице объема
и, следовательно, выражают в единицах
давления. Так как объемные насосы
предназначены в основном для создания
значительных приращений давления, то
приращением кинетической энергии в
насосе обычно пренебрегают. Поэтому
давление насоса представляет собой
разность между давлениемна выходе из насоса и давлениемна входе в него:,
а напор насосаПолезная
мощность насосаМощность,
потребляемая вращательным насосом
(затрачиваемая приводящим двигателем),где— момент на валу насоса;— угловая скорость его вала. КПД насоса
есть отношение полезной мощности к
мощности, потребляемой насосом
(1).
Подобно
тому, как это принято для лопастных
насосов, для объемных насосов различают
гидравлический
,
объемныйи механическийКПД, учитывающие три вида потерь энергии:
гидравлические — потери напора
(давления), объемные — потери па
перетекание жидкости через зазоры, и
механические — потери па трение в
механизме насоса:
где— индикаторное давление, создаваемое
в рабочей камере насоса и соответствующее
теоретическому напору в лопастном
насосе;— потери мощности на трение в механизме
насоса;— индикаторная мощность,
Загрузка...
