Portata e prevalenza di una pompa

Portata - Q [m³/ora] - il volume d'acqua fornito dalla pompa per unità di tempo. La portata della pompa è determinata dal punto di lavoro sulla sua curva caratteristica e, oltre alle caratteristiche costruttive, dipende dalla velocità di rotazione della girante e dalle caratteristiche idrauliche della rete.

La portata ottimale della pompa si ottiene al valore massimo del rendimento. La portata effettiva della pompa può essere determinata dalla curva di prevalenza-portata, conoscendo la prevalenza generata.

Prevalenza - H [m] - la differenza di pressione tra le bocche di ingresso e di uscita della pompa.

H = Hz + (Pingresso - Puscita)/(ρg) + dh + (C²ingresso - C²uscita)/(2g)

dove

Hz - altezza geometrica di sollevamento, m, uguale alla differenza tra i livelli della superficie del liquido nel serbatoio di aspirazione (superiore) e in quello di mandata (inferiore);
(Pingresso - Puscita)/(ρg) - altezza, m, corrispondente alla differenza di pressione, Pa, nei serbatoi superiore e inferiore;
dh - somma delle perdite idrauliche (per attrito e nelle resistenze locali) nelle tubazioni di aspirazione e mandata, m;
(C²ingresso - C²uscita)/(2g) - altezza, m, corrispondente alla differenza di energia cinetica del liquido in movimento, con velocità Centrata m/s all'uscita della tubazione di mandata nel serbatoio superiore e con velocità Cuscita, m/s, all'ingresso della tubazione di aspirazione dal serbatoio inferiore;
ρ - densità del liquido
g - accelerazione di gravità, pari a 9,8 m/s²

Se la pressione che agisce sulla superficie del liquido in entrambi i serbatoi è uguale, ad esempio, nei serbatoi aperti, e il liquido in entrambi i serbatoi è a riposo, l'espressione che definisce la prevalenza della pompa può essere semplificata in:

H = Hz + dh

Dalle espressioni sopra riportate si vede che la prevalenza di una pompa sollevatrice di acqua è determinata dall'altezza di sollevamento e dalle perdite di pressione nelle tubazioni. In un circuito chiuso di circolazione, come nei sistemi di riscaldamento, la prevalenza della pompa è determinata dalla somma delle perdite di pressione in tutti gli elementi del circuito e non dipende dall'altezza del sistema o dalla posizione della pompa all'interno di esso.

Curva di prevalenza-portata — rappresentazione grafica della dipendenza della prevalenza della pompa dalla sua portata nelle coordinate Q [m³/ora] / H [m]. La curva di prevalenza-portata è la principale caratteristica utilizzata per la selezione delle pompe e viene presentata nei cataloghi dei produttori sotto forma di grafici.

Punto di lavoro della pompa — il punto di intersezione della curva di prevalenza-portata con la linea orizzontale tracciata dal punto sull'asse delle ordinate, che corrisponde alla prevalenza generata. Per determinare la portata effettiva della pompa dal punto di lavoro, si abbassa una perpendicolare sull'asse della portata (ascissa).

Di conseguenza, la portata della pompa è determinata dalla prevalenza generata, che nelle pompe di sollevamento è determinata dall'altezza di sollevamento e dalle perdite nelle tubazioni, mentre nelle pompe di circolazione è determinata dalla curva idraulica del circuito di circolazione. Poiché in un circuito di circolazione la variazione delle perdite di pressione è proporzionale al quadrato della variazione della portata, la curva idraulica della rete nelle coordinate Q [m³/ora] / H [m] assume la forma di una parabola.

Altezza di aspirazione — Has [m] — in condizioni di prelievo d'acqua da un serbatoio inferiore, in cui la superficie dell'acqua è soggetta alla pressione atmosferica, l'altezza di aspirazione della pompa corrisponde alla differenza in metri tra l'asse della girante e il livello del liquido nel serbatoio inferiore, tenendo conto delle perdite di pressione nella tubazione che collega il serbatoio inferiore alla pompa.

Il sollevamento dell'acqua dal serbatoio inferiore avviene grazie alla differenza di pressione, mentre nella girante della pompa si crea una depressione e l'acqua è soggetta alla pressione atmosferica. Poiché la pressione atmosferica corrisponde a una colonna d'acqua alta 10,3 metri e la pompa non può creare un vuoto assoluto nella girante, l'altezza di aspirazione della pompa non può superare gli 8 metri.

Margine di cavitazione — NPSH [m colonna d'acqua] — pressione minima nel ramo di aspirazione della pompa che garantisce un funzionamento senza cavitazione. Il valore del margine di cavitazione è determinato sperimentalmente dai produttori di pompe e viene presentato sotto forma di grafico in funzione della portata della pompa.

Potenza utile della pompa — Nu [W] — corrisponde all'energia trasmessa al liquido per unità di tempo.

Nu = ρ · g · Q · H

Potenza sull'albero della pompa — Nw [W] — potenza meccanica trasmessa all'albero della pompa. La potenza meccanica è maggiore della potenza utile della quantità delle perdite idrauliche e delle perdite per attrito nella girante.

Nw = Nu / η

Rendimento della pompa — η [%] — indicatore dell'efficienza di una pompa centrifuga, definito come il rapporto tra la potenza utile e la potenza sull'albero.

Diametro nominale — DN — designazione numerica del diametro interno delle bocche di collegamento della pompa, comune a tutti gli elementi della tubazione. Il diametro nominale della pompa non ha dimensione, ma il suo valore corrisponde approssimativamente al diametro interno della tubazione collegata.

La serie di diametri nominali DN degli elementi della tubazione è regolamentata dalla norma GOST 28338-89 «Dimensioni nominali (DN)». Una designazione alternativa del diametro nominale, diffusa nei paesi dell'ex Unione Sovietica, è il diametro condizionale.

Pressione nominale — PN [bar] — la massima pressione in eccesso dell'acqua a una temperatura di 20°C, sotto la quale è consentito il funzionamento continuo della pompa.

Una designazione alternativa della pressione nominale, diffusa nei paesi dell'ex Unione Sovietica, è la pressione condizionale. La serie di pressioni nominali PN (Ru) degli elementi della tubazione è regolamentata dalla norma GOST 26349-84 «Pressioni nominali (PN)».