Pump Curve System Curve - dede-peecb.bright-ce.com

Promoting of Energy Efficiency in Commercial Buildings, PEECB

Pump Curve &

System Curve


หัวข้อบรรยาย

1. สมดุลพลังงาน

2. การวิเคราะห์ Pump Curve

3. การวิเคราะห์ Pump Curve และ System Curve


สมการสมดุลพลังงาน • ถ้าพิจารณา พลังงานของของไหล ในระบบเปิด (มีการถ่ายเทมวลหรือมีการไหลเข้า

มาเกี่ยวข้อง) ประกอบด้วย

– พลังงานภายใน (u)

– พลังงานจลน์ (V2/2)

– พลังงานศักย์ (gz)

– พลังงานของการไหล (P)

เนื่องจาก เอนธาลปี เป็นผลรวมของพลังงานภายในและพลังงานของการไหล,

h = u + P ดังนั้นในบางครั้ง จะพบว่า พลังงานของของไหลที่ต าแหน่งใดๆ จะ

เท่ากับ gZV

h 2

2

เมื่อ ปริมาตรจ าเพาะ [m3/kg]

g เป็นความเร่ง ซึ่งค่าความเร่งมาตรฐาน gn เป็น 9.8 [m/s2].


สมการสมดุลพลังงาน (ต่อ)

F = P*A W = F*L = P*A*L = P*v (kJ) wflow = P*v (kJ/s)

พลังงานของการไหล จะเป็นงานที่ผลักให้ของไหลเคลื่อนที่เข้าและออกจากระบบอย่างต่อเนื่อง


กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส ์

• กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์ หรือกฎอนุรักษ์พลังงาน มีหลักการว่า “พลังงานสามารถเปลี่ยนรูป หรือถูกถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกท่ีหนึ่งได้ แต่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ หรือท าลายให้สูญสลายไปได้”

ดังนั้น

พลังงานที่เข้าสู่ระบบ – พลังงานที่ออกจากระบบ

= พลังงานรวมในระบบที่เปลี่ยนแปลง



จากกฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์ ถ้าพลังงานที่เข้าและออกจากระบบเป็นพลังงานของของไหลเท่านั้น ไม่ได้มีพลังงานจากภายนอก นั่นคือ Ein = Eout = 0

2

2

221

2

11

22gZ

VhEEgZ

Vh outin

สมการสมดุลพลังงาน

2

2

22221

2

1111

2)(

2gz

VvPuEEgz

VvPu outin

หรือ Ein & Eout อาจจะเป็นพลังงานในรูปต่างๆ เช่น ความร้อน ไฟฟ้า หรือ งาน เช่น งานจากปั๊ม



ถ้าอุณหภูมิของของไหลคงที่, u1 = u2 และ Ein = Eout = 0

2

2

2221

2

111

22gz

VvPgz

VvP

2

2

221

2

11

22gZ

VPgZ

VP

เนื่องจาก ปริมาตรจ าเพาะ [m3/kg] เท่ากับ ส่วนกลับของความหนาแนน่ [kg/m3] หรือ = 1/

ดังนั้น


ของไหลมีความหนืด

แรงเสียดทานระหว่างของไหลกับผนงัด้านในของทอ่

ท าให้เกิดการสูญเสียพลังงานเรียกว่า พลังงานที่สูญเสีย, lossE

แทนค่าสมการได้เป็น


lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21


กรณีที่มีการสูญเสีย

สมการเบอร์นูลล ี(Bernoulli theorem)

ค่าคงที่

สมการสมดุลพลังงาน

2

2

21

2

1

22

21

gZVP

gZVP

lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21

กรณีที่ไม่มีการสูญเสีย

gZVP

2

2



ถ้าพิจารณาจากสมการเบอร์นูลี

gZV

P

2

2

ค่าคงที ่

เทอมแรก เรียก ความดันสถิต (Static pressure)

เทอมสอง เรียก ความดันไดนามิก (Dynamic pressure)

เทอมสาม เรียก ความดันของของไหลสถิต (Hydrostatic pressure)

ความดันรวม = ความดันสถิต + ความดันไดนามิก + ความดันของของไหลสถิต ถ้าของไหลไหลในท่อระดับเดียวกัน จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของระดับ Z



• ใช้ส าหรับการ หาอัตราการไหล โดยใช้อุปกรณ์วัดอัตราการไหลต่างๆ เช่น พิทอตทิวบ์, ออริฟิต, เวนทูรี เป็นต้น

• ความดันสถิต หาได้โดย เจาะรูที่ผิวของท่อ จากนั้นวัดความดัน

• ความดันไดนามิก หาได้จากความดันที่เกิดจากการใส่ท่อขนาดเล็กเข้าไปในท่อที่มีการไหล โดยพิจารณาว่าความเร็วของของเหลวท่ีปลายท่อ V2 = 0

ดังนั้นจาก Bernoulli’s equation;

2

122

1VPP

จากหลักการข้างต้น สามารถน าไปใช้หาความเร็วและอัตราไหลของของเหลวได้

การหา dynamic pressure การหา static

pressure


PUMP Curve

เฮด (Head)

122

02

phphdV

lossHHaH g

น้ าเมื่อถูกสูบขึ้นไปจากระดับล่างไปยังระดับที่สูงกว่า สมมุติว่าความสูงในแนวดิ่งของระดับน้ าทั้งสองคือ Ha เฮดที่ต้องการส าหรับปั๊มคือ ผลรวมทั้งหมดของเฮดที่สูญเสีย ซึ่งเกิดจากการที่น้ าไหลผ่านท่อดูดและท่อจ่าย ความเร็วเฮด (velocity) ที่ปลายท่อจ่าย และความดันที่แตกต่างระหว่างระดับน้ าทั้งสองจนเพิ่มถึง Ha เรียกว่า เฮดรวม (total head)

Ha : เฮดจริง [m] Hloss : เฮดรวมที่สูญเสีย [m] Vd0 : ความเร็วที่ปลายท่อจ่าย [m/s]

g

Vd

2

2

0

: Pressure head ที่กระท าบนผิวระดับด้านจ่าย [m] : Pressure head ที่กระท าบนผิวระดับด้านดูด [m] ความเร็วเฮดที่ปลายท่อจ่าย [m]

hp2 hp1

hp2 และ hp1 = ความดันบรรยากาศ hp2 – hp1 = 0


เฮดรวมและเฮดจริงของปั๊ม


hd : เฮดด้านจ่ายวัดโดย pressure gauge [m]

d : ความเร็วที่จุดวัดความดันด้านจ่าย [m/s]

s : ความเร็วที่จุดวัดความดันด้านดูด [m/s]

hs : เฮดด้านดูดวัดโดย pressure gauge [m]

d2

2g : ความเร็วเฮดที่จุดวัดความดันด้านจ่าย [m]

s2

2g : ความเร็วเฮดที่จุดวัดความดันด้านดูด [m]

สมการส าหรับการวัดเฮดรวมของปั๊ม

hm : ผลต่างของความสูงระหว่างจุดวัดด้านดูดและด้านจ่าย [m]

H = hd – hs + 2d - 2

s + hm 2g


เฮดของเครื่องสูบน้ า

เฮด คือ พลังงานของไหลเทียบกับน ้าหนักของของไหล หรือ ระดับความสูงที่ปั๊มน ้าสามารถท้าได้ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

เฮดสามารถแปลงเป็นหน่วยความดันได้ด้วยสมการ P = ρgh สามารถเทียบเท่าความดันเป็นความสูงของของไหล ส้าหรับความดันที่ 1

bar จะเทียบเท่าความสูงประมาณ 10 เมตร


Pump Curve

Shut-off Head

Maximum Flow

H = hd – hs + 2d - 2

s + hm 2g

H

Q


System Curve

1

2

lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21


System Curve

เฮดของระบบ (TDH) = เฮดความดัน + เฮดสถิตย์ + เฮดการสูญเสียรวม (HL)


เฮดการสูญเสียรวม (HL) แบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ - การเสียเฮดความฝืด (Major Loss, HLF) - การเสียเฮดเนื่องจากการไหลผ่านอุปกรณ์ (Minor Loss, HLe)

System Curve


Head

Flow Rate

จุดท้างาน

SYSTEM Curve

PUMP Curve

• จุดท างานของปั๊มน้ า

จุดท้างานของปั๊มน ้าจะเกิดจากจุดตัดระหว่างกราฟเฮดของระบบกับกราฟเฮดของปั๊ม

PUMP Curve V SYSTEM Curve


การปรับปรุงประสิทธิภาพของปั๊ม ก าลังงานที่เพลาของปั๊ม

p

p

QgHL

[W]

และ พลังงานไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้ M

p

M

LL

[W]

เมื่อ H เฮดทั้งหมดของปั๊ม [m]

p

Mประสิทธิภาพของปั๊ม

ประสิทธิของมอเตอร์ Q อัตราไหลเป็นปริมาตร [m3/s]

ดังนั้น g = 9.8 [m/s2] และ ความหนาแน่นของน้ า = 1,000 [kg/m3]

pp

p

HQQHL

16360/1000,18.9

เมื่อ Q มีหน่วยเป็น [m3/min].


แนวทางการอนุรักษ์พลังงานในระบบเครื่องสูบน้ า

• การลดอัตราการไหล (หรี่วาล์ว)


แนวทางการอนุรักษ์พลังงานในระบบเครื่องสูบน้ า • การลดอัตราการไหล (ปรับความเร็วรอบของปั๊ม)


• การลดอัตราการไหล

แนวทางการอนุรักษ์พลังงานในระบบเครื่องสูบน้ า


แนวทางการอนุรักษ์พลังงานในระบบเครื่องสูบน้ า • การลดอัตราการไหล (ปรับความเร็วรอบของปั๊ม)

ข้อควรระวัง !! การลดความเร็วรอบของปั๊มในกรณีที่มีความดันสถิต


สรุปการบรรยายช่วงเช้า 1. International Measurement and Verification Protocol, IPMPV

Option A : Performance Option B : Performance and Usage Option C : Whole Building, Actual Option D : Whole Building, Simulation

2. การตรวจวัด Water Cooled Chiller 2.1 ตัวชี วัดสมรรถนะ : COP, EER, kW/ton 2.2 การเทียบค่าที่สภาวะมาตรฐาน : LCDWT,LCHWT 2.3 AHRI 550-590 : IPLV, NPLV, Tolerance

3. การวิเคราะห์ Pump Curve และ System Curve 3.1 3.2

H = hd – hs + 2d - 2

s + hm 2g

lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21


ขอบคุณครับ

Documents

Pump Curve System Curve - dede-peecb.bright-ce.com