belépés / regisztráció
2020. november 26. csütörtök
Aktuális lapszám

Tápszivattyúk kondenzátum szállítása

A gőzzel üzemelő rendszerek ma elképzelhetetlenek szivattyúk nélkül. Mivel az itt alkalmazott szivattyúk gyakran közel telített állapotú folyadékot szállítanak, illetve nagy emelőmagasságokkal üzemelnek, ezért speciális tulajdonságú berendezéseket kell alkalmazni.

 

A kavitáció jelensége

Akkor, amikor a tápvíztartályból kell vizet szállítani a termikus gáztalanítóba, vagy onnan a kazánba, mindkét esetben a szállított víz telített állapotú, vagy ahhoz közeli jellemzőkkel bír. Ha a nyomás csökken, akkor könnyen előfordulhat, hogy a víz elforr.

Ez következhet be a járókerék belépési éle környezetében. Az itt keletkezett gőz a járókerékben tovább halad, majd amikor a nyomás megnövekszik, akkor ismét visszaalakul vízzé. Ugyan kis mennyiségekről beszélünk, de nem elhanyagolható tény, hogy a víz sűrűsége több mint ezerszerese a gőzének, tehát ez markáns térfogat változással jár együtt. A jelenség másik sajátossága, hogy ezek a változások rendkívül rövid idő alatt játszódnak le.

Kavitációnak a képződött gőzbuborékok (folyadéküregek) robbanásszerű összeroppanását nevezzük. Ez a szivattyú teljesítménycsökkenéséhez (szállítómagasság kisebb), nyugtalan járáshoz, a hatásfok csökkenéséhez, zajokhoz, és (a szivattyún belül) az anyag tönkremeneteléhez vezet.

A mikroszkopikusan kicsiny robbanások a nagyobb nyomások tartományában (pl. a járókerékből való kilépésnél) a kis légbuborékok kiterjedése és összeesése (robbanásszerű összeroppanása) által nyomáslökéseket okoznak, ami a hidraulikai rendszer károsodásához, illetve tönkremeneteléhez vezethet.

NPSH érték

Egy örvényszivattyú fontos jellemzője az NPSH érték (Net Positive Suction Head). Ez adja meg a szivattyú szívó csonkjánál azt a legkisebb nyomást, amelyet a szivattyú igényel, hogy kavitációmentesen üzemelhessen, azaz azt a nyomástöbbletet, ami a folyadék elgőzölgésének megakadályozásához, és folyadék állapotban tartásához kell.

Az NPSH értéket a szivattyú tulajdonságai (a járókerék alakja, a szivattyú fordulatszáma) és az üzemeltetési feltételek (közeghőmérséklet, vízszint magassága a belépő csonkhoz képest, a folyadékszint feletti légnyomás) egyaránt befolyásolják.

Az 1. ábra egy tápszivattyú katalógusából származik, azt mutatja be, hogyan függ az NPSH érték a szivattyú által szállított vízmennyiségtől. Az NPSH érték telített állapotú folyadék szállításakor szükséges ráfolyási magasságot adja meg ahhoz, hogy problémamentesen üzemeljen. Ha a telített állapotnál alacsonyabb hőmérsékletű közeget kell szállítani, akkor a ráfolyási nyomás annyival csökkenthető, amennyivel kisebb a közeg telítési nyomása a légköri nyomásnál. 90 °C hőmérsékletű víznek kb. 0,7 bar a telítési nyomása, tehát ilyen vízzel üzemelő szivattyú esetén a ráfolyási nyomás kb. 3 m-el kisebb lehet a telített állapothoz képest. A 2. ábra diagramja segítségével a 100 °C-tól eltérő hőmérsékletű víz esetében szükséges korrekció olvasható le. A példaként berajzolt esetben a 90 °C hőmérsékletű víz szállítása esetén a 4 m NPSH értékű szivattyúnál a szívó oldalon elegendő 1 m ráfolyási nyomást biztosítani.

Tápszivattyúk

A tápszivattyúk különösen veszélyeztetettek a kavitáció szempontjából, ezért erre a feladatra speciális szivattyúkat kell használni. A nagy emelőmagasságot ezek az örvényszivattyúk úgy tudják biztosítani, hogy több szivattyút kötnek sorba. Ezt persze nem szó szerint kell érteni, csupán arról van szó, hogy a közös tengelyre több szivattyú járókereket rögzítenek, és így alakítanak ki egy többlépcsős szivattyút. A 3. ábra a Grundfos erre a célra kifejlesztett CR típusjelű szivattyújának metszetét mutatja be. Az ábrán 3 db járókerék (4-es számú elem) látható.

A speciális kialakítású szivattyú mellett az is fontos, hogy nem elég a megfelelő szivattyú típus, még így is adott esetben több méter ráfolyást kell biztosítani. A kazánok tápvíz előkészítésénél használt termikus gáztalanítóban a víz forrásban tartásával érhetjük el, hogy az oldott gázok maradéktalanul kiváljanak. Mivel így a víz telített állapotban van, ezért az ide csatlakozó tápvíz szivattyúnál 4-5 m ráfolyást kell biztosítani. Sok esetben a szivattyút nem lehet ilyen mértékben lesüllyeszteni, ezért az a megoldás, hogy a termikus gáztalanítót kell olyan magasságba elhelyezni, hogy a kazán mellett elhelyezhető szivattyúnál legyen meg ez a ráfolyás.

Más célokra használt szivattyúknál, így például a fűtési keringető szivattyúknál gyakori, hogy a katalógusban nem találjuk meg a szivattyú NPSH értékét. Nem arról van szó, hogy ez a konstrukció ne lenne veszélyeztetett, mert általában ezek a berendezések a tápszivattyúknál is nagyobb NPSH értékekkel rendelkeznek, hanem az a magyarázat, hogy az üzemviszonyok miatt ezt a kérdést el lehet hanyagolni. A közeghőmérséklet általában sokkal alacsonyabb 100 °C-nál, ráadásul a zárt tágulási tartállyal felszerelt rendszerben 2-4 bar túlnyomás van, így nem fenyeget az a veszély, hogy a szivattyúnál kavitáció lépne fel.

Azt, hogy mégis reális ez a veszély, az jelzi, hogy a falikazánoknál gyakran be van építve egy nyomásérzékelő, amely 0,5 bar túlnyomás alatti értékeknél letiltja a készülék működését. Erre azért van szükség, mert amennyiben a kazán a rendszer felső pontjára került, akkor magas vízhőmérsékletű üzem esetén se fordulhasson elő a kazán hőcserélőjében víz forrása, vagy a beépített keringető szivattyúban kavitáció.

Különleges kondenzátum szivattyúk

A gyártók kínálnak olyan kondenzátum átemelő berendezéseket, amelyek a gőz nyomását használják fel a működésükhöz, és ezzel oldják meg a kondenzátum magasabb szintre juttatását.

A 4. ábra egy ilyen berendezést üres állapotában mutat be. Ekkor az edényben alacsony nyomás van, mert felül a légtelenítő nyílás van nyitva. A belépő oldali visszacsapószelep nyitott, a kilépő oldali zárt helyzetben van, hiszen a kilépő oldali kondenzátum vezetékben nagyobb nyomás uralkodik.

Amikor a kondenzátum szintje megemelkedik, a fenti szelepek átváltanak, és az edény most már a gőzvezetékhez csatlakozik. A magasabb gőznyomás segítségével a kondenzátum a kilépő oldali visszacsapószelepet nyitja, és eltávozik.

A berendezés előnye, hogy egyszerre látja el a kondenzátum leválasztó és az átemelő szivattyú feladatát (5. ábra). Utóbbinál fontos szempont az is, hogy nincs kavitációs probléma, nem szükséges a nagy függőleges kiterjedésű ráfolyásokat biztosítani, ezért sokszor egyszerűbben oldható meg a feladat, mint szivattyú alkalmazásával.

Összefoglalás

A cikkben bemutatott kavitáció időnként komoly működési gondokat okoz, illetve jelentős anyagi károk is keletkezhetnek. Mindezeket a problémákat a jelenség ismeretében, az alkalmas berendezések megválasztásával, illetve azok megfelelő telepítésével el lehet kerülni.

 

Irodalom:

A szivattyútechnika alapjai, 2005. WILO AG, Dortmund
http://www.ksb.com/Kreiselpump enlexikon_de/Pumpenlexikon/
Épületgépész katalógus, 2014. Grundfos Hungária Kft.
Grundlagen der Dampf- und Kondensattechnolgie, 1970- 2014. SPIRAX SARCO GmbH, Konstanz
Praxishandbuch für Dampf und Kondensat, 2009. ARIArmaturen GmbH & Co. KG, Schloß Holte-Stukenbrock

***

1. ábra. Tápszivattyú NPSH értéke
2. ábra. NPSH korrekció a vízhőmérséklet függvényében
3. ábra. Többfokozatú örvényszivattyú
4. ábra. Kondenzátum átemelő, üres állapot
5. ábra. Kondenzátum átemelő, átemelés fázisa

BAUMANN MIHáLY
adjunktus
PTE PMMK Épületgépészeti Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Épületek vízhálózatának méretezése
  „Már a fűtés sem a régi” – szemléletváltás a fűtéstechnikában I.
  Bivalens rendszerek energiaarányának meghatározása
  Gőzüzemű hőcserélők szabályozása
  Kondenzelvezetők sajátosságai
  Gondolatok a szakmai kiállítások kapcsán

A szerzõ összes korábbi cikke >>

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam