De ce acești termeni înseamnă același lucru, din puncte de vedere diferite.

water

La mijlocul anilor 1960, am fost angajat ca ucenic mecanic într-o fabrică de oțel din Birmingham, AL. Când una dintre pompele noastre de apă a eșuat într-o zi în iazurile de răcire, șeful meu mi-a dat o comandă de rechiziție și cheile unui camion al companiei. Mi-a spus să merg în oraș și să cumpăr o altă pompă la casa de aprovizionare industrială.

El a spus: „Obțineți o pompă de apă care pompează 30 psi [lire pe inch pătrat] la 400 gpm [galoane pe minut]”. A scris-o la cerere.

La casa de aprovizionare industrială, reprezentantul de vânzări m-a escortat la showroom-ul pompei. El a spus: "Aceasta este pompa de apă de care ai nevoie. Generează 70 de picioare de cap la 400 gpm. Ai nevoie și de un cuplaj și de un motor?"

I-am spus: "Așteaptă un minut! Nu am nevoie de 70 de picioare de cap. Vreau 30 psi la 400 gpm. Ce înseamnă 70 de picioare de cap?" Am crezut că reprezentantul vânzărilor încearcă să facă o „momeală și comutare” asupra mea. Chit-ul de cerere a declarat clar 30 psi. M-am întrebat de ce reprezentantul vânzărilor a folosit termeni diferiți. Indignat, m-am îndepărtat și m-am dus la o casă de aprovizionare industrială concurentă - unde am repetat același schimb verbal cu reprezentantul lor de vânzări.

Știu că nu sunt singur. Această neînțelegere despre cap și presiune apare zilnic în toată țara ... și, într-adevăr, în întreaga lume.

Utilizatorii pompei doresc presiune. Producătorii de pompe furnizează picioare (sau metri) de cap. În final, acestea sunt aceleași, tocmai exprimate din două puncte de vedere diferite. În calitate de persoană care specifică și/sau instalează pompe, trebuie să știți cum se leagă acești termeni.

Originea capului, presiunea

Roma antică și Grecia erau aprovizionate cu apă curentă în apeducte uriașe, care transportau apă proaspătă din lacurile de munte și cursurile de apă până în oraș. Conductele subterane de lut ar transporta apa prin gravitație în diferite cartiere. Apa se strângea în fântâni pentru ca gospodinele să le poarte zilnic în borcane de lut. Un centurion păzea în mod normal fântâna pentru a preveni furtul de apă sau contaminarea.

Asta a fost acum 2.600 de ani - când apa curgea prin gravitație, fluxul era distribuit în ulcioare și butoaie, și nu existau manometre sau instrumente. Totuși, s-a înțeles în general că forța (evaluată în unități de energie) era necesară pentru a ridica o cantitate (volum sau greutate) de apă împotriva gravitației. O anumită cantitate de energie (forță) a fost necesară pentru a ridica un vas de apă de la fântână într-un cărucior de boi sau pe capul gospodinei.

În Grecia, în urmă cu 2.200 de ani, Archimedes a dezvoltat prima pompă practică cu debit constant. „Șurubul lui Arhimede” ar ridica apa dintr-un râu într-un canal de irigații pentru agricultură. Șurubul a fost folosit ca pompă de santină pe barja regelui. De asemenea, ar ridica apă de puț până la suprafață pentru ca soțiile să o ducă acasă și să-și toarne baia soților. (Subiectul eliberării femeilor necesită un alt articol.)

Începând cu șurubul Arhimede și noria egipteană (un alt dispozitiv de pompare), forța pompei a fost evaluată în unități de energie împotriva gravitației. Din acest motiv, pompele sunt clasificate în „cap” pentru a exprima ceea ce numim presiune.

În 1643, inventatorul și matematicianul francez Blaise Pascal, a realizat că aerul (atmosfera) are și el greutate și că forța sa este aplicată în toate direcțiile, nu doar în jos cu gravitația. Deci, el a clarificat conceptul de "presiune", așa cum este utilizat în științele fizice: El a definit presiunea ca o forță aplicată unei zone, cum ar fi o lire de forță aplicată unui centimetru pătrat de zonă: astfel, lire sterline pe inch pătrat.

O formulă utilă

Astăzi, companiile moderne de pompare continuă să evalueze forța unui lichid ca unitate de energie împotriva gravitației. Dacă aplicăm aceeași forță într-o altă direcție - cum ar fi împotriva peretelui interior al unui rezervor sub presiune - am folosi termenul „presiune”.

În termeni simpli, constanta matematică 2.31 convertește o unitate de energie împotriva gravitației într-o unitate de forță împotriva oricărei alte zone. Această constantă convertește un picior de cap de apă în presiune: Capul în picioare de apă împărțit la 2,31 este egal cu presiunea în psi, iar presiunea în psi de 2,31 egal cu capul în picioare.

Dacă lichidul nu este apă (exemple: vopsea, sirop de ciocolată sau benzină), greutatea specifică a lichidului trebuie luată în calcul în formulă.

Constanta 2.31 provine din următoarele: Un picior pătrat de suprafață conține 144 inch pătrat; un picior cub de apă la temperatura ambiantă cântărește 62,38 (62,4) lire pe picior cub la 70 F la nivelul mării.

Dacă aș vărsa 1 kilogram de apă într-un vas înalt și îngust, care ocupă 1 inch pătrat de spațiu, aș umple acel vas la 2,31 picioare de înălțime. Acum, să aplicăm aceste informații cu câteva exemple.

Imaginați-vă că ați fost pe un lac de munte limpede făcând o plimbare într-o barcă cu fund de sticlă. Dacă ferestrele de vizionare ar fi la 6 picioare sub suprafața apei, câtă presiune ar acționa asupra geamurilor de sticlă? Răspuns: Presiunea care acționează împotriva ferestrelor ar fi de 2,6 lire pe inch pătrat, sau 6 picioare ÷ 2,31 = 2,6 psi.

Reprezentantul pompei a avut dreptate

Iată un alt exemplu: majoritatea comunităților vor avea un rezervor ridicat de apă ambientală care furnizează presiune de apă către comunități și cartierele de sub rezervor. Dacă apa din rezervor se află la 150 de picioare deasupra robinetului de bucătărie din una dintre case, care este presiunea apei la robinet (presupunând că nu există alte influențe asupra presiunii)? Răspuns: 150 ÷ ​​2,31 = 65,8 psi.

Un manometru standard ar înregistra 66 psi. Ar exista 66 psi de presiune a apei disponibile la robinetul din bucătărie, până când cineva deschide robinetul și apa curge. Pe măsură ce robinetul este deschis și apa începe să se miște prin conducte, ar exista o ușoară cădere de presiune din cauza fricțiunii dintre apă și pereții interni ai conductei.

Acum să lucrăm în cealaltă direcție. Dacă vreau să cumpăr o pompă care dezvoltă 30 psi pentru a pompa apă, care este calitatea mea de pompă? Ce pompă ar trebui să cumpăr?

30 psi x 2,31 = 70 de picioare

Dacă aveți nevoie de o pompă pentru a dezvolta 30 psi de presiune a apei, atunci cumpărați o pompă care dezvoltă 70 de picioare de cap.

Deci, se dovedește că, în 1965, reprezentantul vânzărilor de pompe încerca să-mi arate pompa corectă pentru aplicația mea.

Presiune diferențială

Permiteți-mi să rafinez câteva puncte:

Pompele dezvoltă cap diferențial sau presiune diferențială. Aceasta înseamnă că pompa preia presiunea de aspirație, adaugă mai multă presiune (presiunea de proiectare) și generează presiune de refulare. Deci, presiunea de refulare este egală cu presiunea de aspirație plus presiunea de proiectare a pompei. Presiunea de refulare a pompei trebuie să fie aproximativ echivalentă cu capul dinamic total (TDH) cerut de sistem (rezervoare, țevi, coate, supape, flanșe și fitinguri).

Pentru a monitoriza și controla pompa, pompa trebuie să aibă un manometru de aspirație și un manometru de descărcare instalat pe pompă. Ești preocupat de diferențial.

Să presupunem că pompa dvs. este concepută pentru a dezvolta 40 psi. Să presupunem că există 3 psi de presiune în lichid pe măsură ce ajunge în pompă. Manometrul de aspirație va citi 3 psi. Pompa este proiectată pentru a adăuga 40 psi de presiune. Manometrul de descărcare ar avea 43 psi. Diferențialul este de 40 psi.

Dacă presiunea care intră în pompă este de 25 psi, manometrul de descărcare va citi 65 psi. Diferențialul este de 40 psi.

Pompele bolnave la cele care se comportă

Lucrez ca consultant în pompe. Deseori sunt chemat să analizez o problemă cu o pompă bolnavă. De obicei ajung să constat că pompa bolnavă nu are instalate manometre. Sau, poate, pompa bolnavă are doar un indicator de descărcare. Operatorul, instalatorul sau proprietarul pompei nu știe ce face pompa. Aceasta este în mod normal sursa problemei.

Funcționarea unei pompe fără manometre este ca și cum ai conduce o mașină fără panoul de control al tabloului de bord. Adică, ai nevoie de un cronometru și un indicator de temperatură doar pentru a găti o tigaie de biscuiți în cuptor.

După ce controlăm și monitorizăm presiunea diferențială a pompei, pompa se calmează și se comportă. Manometrul de descărcare este inutil fără manometrul de aspirație. Amintiți-vă, este presiunea diferențială sau capul diferențial.

În cele din urmă, dacă sistemul dvs. necesită 50 de picioare de cap la 600 gpm, atunci veți dori să achiziționați o pompă cu cele mai bune coordonate de eficiență de 50 de picioare la 600 gpm pe curba de performanță a pompei. Când citiți aceste curbe în timp ce alegeți o pompă, există o anumită zonă optimă pe graficul curbei pompei în care doriți să rămâneți. Zona respectivă este locul în care pompa funcționează cel mai eficient. Eficiența pompei este cea mai bună combinație de cap și debit la cel mai mic consum de energie. Cumpărați și utilizați pompe eficiente.