泵浦基礎知識

TAB等效熱負載傳遞：

說明文字：

計算冰水泵，可以分成一次側、二次側；冷卻水泵 的功。

 

 

0.1.冷凍能力計算公式

定壓比熱容Cp (Specific Heat Capacity)：是單位品質的物質在壓力不變的條件下，溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。

以水為例，一千克（kg）重的水需要4186焦耳（J）來加熱一克爾文（K）。根據比熱容，便可得出：

C_p = H(J)/m(kg) x △T(K) = 4.186kJ/(kg · K)

q(kW) = m (kg/sec) x C_p (kJ/(kg · K)) x △T (K)

q(kW) = 密度 ρ(kg/m³) x 流量 Q(m³/sec) x C_p (kJ/(kg · K)) x △T (K)

單位換算°C 成K ， 0 °C = 273.15 K；T_(K) = T_(°C) + 273.15，例如攝氏20度換成克爾文：T_(K) = 20°C + 273.15 = 293.15 K

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0.2.冷凍噸單位換算

冷凍噸簡稱RT(Refrigeration Ton) 定義為在攝氏零度下將一短噸（2,000磅）的冰熔化24小時的需求熔化熱。

一冷凍噸約等於12,000 BTU/h=3024千卡/h=3.516kW。

公制冷凍噸，約等於3320 Kcal/hr，相當於1.1冷凍噸。

臺灣家電業常用的所謂“台制冷凍噸”則是8,000 BTU/h（2000千卡/h）。

以熱力學及化學使用的「熱化學卡路里」而言，1卡路里(cal)=4.186焦耳(J)

冷房能力的單位為 kW 或 kcal/h

1kcal/h=1000cal ×4.186(J/cal )/1h×3600(s/h ) ≒ 1.1622(J/s) ≒ 1.1622W

1W ≒ 1(kcal/h )/1.1622 ≒ 0.8604(kcal/h)

冷氣能力用kW表示， 1kW=860(kcal/h)，而 1 kcal約等於 4 Btu

公制 1R.T.=1.1美制=3320(kcal/h)=13174.8Btu=3861W=3.861kW

美制 1R.T.=12000(Btu/h)=3024(kcal/h)=3516W=3.516kW

台制 1R.T.=0.66美制R.T.=1992(kcal/h)≈2000(kcal/h)≈8000(Btu/h)

 

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0.3.冰水主機設計規格

蒸發器出水溫度：7℃

蒸發器入水溫度：12℃

蒸發器入出水溫差：5℃

冷凝器出水溫度：35℃

冷凝器入水溫度：30℃

冷凝器入出水溫差：5℃

冰水循環量：10 Lpm/RT

冷卻水循環量：12.5 Lpm/RT

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0.4.請廠商提供冰機的測試報告

 

 

0.5.計算泵浦歐盟能效，COMMISSION REGULATION (EU) No 547/2012。

計算方程式

比速率Ns = rpm x √Q / H^0.75 ， Q (cms)_歐盟、Q(cmm)_日本、H(m) .

η_pump,BEP = 88.59X + 13.46Y – 11.48X² – 0.85Y² – 0.38XY – C

X = ln(Ns)， Ns -> Q 單位為 cms, ln為自然對數

Y = ln(Q)， Q_100% -> Q 單位為 cmh

能校標準與C值對照表

End Suction Own Bearing (ESOB) 連軸式泵浦

End Suction Close Coupled (ESCC) 直結式泵浦

End Suction Close Coupled inline (ESCCi) 管道泵

Vertical Multistage (MS-V) 立式多級泵

Submersible Multistage (MSS) 沉水多級泵

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0.6.低壓三相鼠籠感應電動機IE3能源效率基準

馬達額定效率等級表

 

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0.7.泵浦性能測試CNS16017

CNS16017 迴轉動力泵液壓性能允收試驗-1級、2級及3級

總揚程：

任一截面之總能量

總揚程由下式表示

H_x = Z_x + P_x/ρg + U_x²/2g

Z：橫截面中心在參考面的高度

P：所述橫截面中心的錶壓

入口總揚程：

泵入口截面處的總能量

入口總揚程由下式表示

H₁ = Z₁ + P₁/ρg + U₁²/2g

出口總揚程：

泵出口截面處的總能量

出口總揚程由下式表示

H₂ = Z₂ + P₂/ρg + U₂²/2g

泵總揚程：

出口總揚程 H₂ 與入口總揚程 H₁ 之代數差

總揚程由下式表示

H = z₂-z₁ + (P₂ – P₁)/ρg + (U₂² – U₁²)/2g

(U₂² – U₁²) 通常會為0

量測原理的補充說明：

揚程定義中，規定的各種輛應在泵的入口節面S1的上游及S2的下游，一小段距離的S₁截面及S₂截面處進行量測，參照圖。因此應該考慮期間的管路摩擦損失，亦即S₁與S₂之間H₁₂及可能之局部揚程損失，亦即S₁與S_1′之間的H_J1及面S₂與S_2′之間的H_J2，而泵總揚程由下式計算之。

H = H_2′ – H_1′ + H_J1 + H_J2

上式中，H_2′ – H_1′ 為S_1′及S_2′處的總揚程

Z₁ = Z_1′ + Z_m1′ ； Z₂ = Z_2′ + Z_m2′

H = (Z_2′ – Z_1′ ) + (Z_m2′ – Z_m1′) + (P_m2′ – P_m1′)/ρg + (U_2′² – U_1′²)/2g + H_J2 + H_J1  

差壓計量測：

Z₁ = Z_1′ + Z_m1′

Z₂ = Z_2′ + Z_m2′

ΔZ_m = Z_2′ – Z_1′  = Z_m2′ – Z_m1′

ΔZ = (Z_2′ – Z_m2′) – (Z_1′ + Z_m1′) = (Z_2′ – Z_1′ ) – (Z_{m1′ +} Z_m2′)

ΔZ = ΔZ_m – ΔZ_m = 0

H = (Z_2′ – Z_1′ ) + (Z_m2′ – Z_m1′) + (P_m2′ – P_m1′)/ρg + (U_2′² – U_1′²)/2g + (H_J2 + H_J1 ) 

H = (P_m2′ – P_m1′)/ρg + (U_2′² – U_1′²)/2g  通常會約掉等於0

最後會得到： H = (P_m2′ – P_m1′)/ρg  =>> 兩端壓力差/ρg

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0.8 請泵廠提供冰水泵等耗電比(等總效率)性能曲線

 

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0.9 請泵廠提供冷卻泵等耗電比(等總效率)性能曲線

 

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0.10 泵浦運轉在低能效區域的問題

IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D

以IPLV的時間係數來說，50%負載的權重高達41.5%，表示有將近一半的時間運轉在低負載區域。

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0.11 泵浦並聯運轉轉，案例一，效率變化示意圖1備3用

三台並聯泵浦機組在低流量下的低能效問題，A、B、C三個操作點，分別落在效率曲線上的a、b、c三點，如圖中的操作點A效率最佳，操作點B可能落在10%以外，C操作點的效率最差，最佳效率點的揚程太接近操作點A，操作點C的低能效問題會更惡化。

 

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0.12 泵浦並聯運轉，案例二，轉效率變化示意圖1備3用

三台並聯泵浦機組在低流量下的低能效問題，A、B、C三個操作點，分別落在效率曲線上的a、b、c三點，如圖中的操作點A效率稍佳，操作點B效率最佳，C操作點的效率最差可能落在20%以外，單台泵浦的最高效率點的揚程應位於操作點A與操作點B之間，但仍無法解決操作點C的低能效問題。

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0.13 泵浦並聯運，案例三，A泵×2台一備一用， B泵×1台， C泵×1台

 

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0.14 泵浦串聯，案例一，轉效率變化示意圖

一次泵與二次泵的選用，不能只考慮個別泵浦的操作點，因為二個泵浦串連起來之後必須等同於一顆泵浦來測試，如圖中的一次泵與管路阻抗曲線的操作點為b，但串聯後的操作點b’，而一次泵的實際運轉效率會落在b’的低效率區。

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0.15 泵浦串聯，案例二，轉效率變化示意圖

一次泵與二次泵的最高效率點都必須位在Q100%，因為如圖中的一次泵與管路阻抗曲線的操作點為b，但串聯後的操作點b’，這樣一次泵的實際運轉點會落在b’的高效率區，也就是一次泵與二次泵都運轉在最佳效率點。

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0.16  冰水管路壓力變化

在考慮遠端裝設有高壓差的換熱裝置時會採用這樣的系統，遠端空調箱的壓差可能有7m或更高接近10m，各裝置需要裝置平衡閥來調節流量。

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0.17  冷卻泵與冷卻塔安裝在屋頂時注意事項

 

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泵浦實測案例