ČERPÁNÍ CHLADIV V PRŮMYSLOVÝCH SYSTÉMECH
Chladiva slouží k přenosu tepla v průmyslových chladicích a tepelných systémech. Mezi používaná média patří například R134a, R32, R404A, R410A, R1234yf, CO₂ (R744) nebo čpavek NH₃. Jednotlivá chladiva se výrazně liší provozními tlaky, chemickými vlastnostmi, hořlavostí i teplotním rozsahem.
Výběr čerpadla proto vždy přizpůsobujeme konkrétnímu médiu a pracovnímu bodu. Vedle průtoku a diferenčního tlaku je důležitý také sací tlak, teplota kapaliny, tlak nasycených par a dostupná hodnota NPSH, protože chladivo může při poklesu tlaku velmi snadno začít odpařovat.
VYSOKÝ TLAK A RIZIKO ODPAŘOVÁNÍ CHLADIVA
Chladiva jsou z pohledu čerpací techniky náročná především kvůli kombinaci vysokého provozního tlaku a nízkého bodu varu. Pokud tlak na sání čerpadla klesne příliš blízko tlaku nasycených par, může dojít k částečnému odpaření kapaliny, nestabilnímu průtoku a vzniku kavitace.
Při návrhu proto kontrolujeme tlakové poměry v celém okruhu, tlakové ztráty potrubí, teplotu média a podmínky na sání. Čerpadlo musí zároveň zvládnout požadovaný diferenční tlak bez nežádoucího zahřívání nebo destabilizace chladiva.
Pro aplikace s vysokým tlakem vybíráme vhodná vysokotlaká čerpadla podle konkrétních parametrů chladicího okruhu.
MAXIMÁLNÍ TĚSNOST ČERPADLA
Únik chladiva znamená nejen ztrátu média, ale může představovat také bezpečnostní, ekologické a provozní riziko. U těkavých médií proto věnujeme zvláštní pozornost konstrukci ucpávky a celkové těsnosti zařízení.
Podle aplikace můžeme použít zubová čerpadla s vhodně řešenou mechanickou ucpávkou nebo bezucpávková čerpadla, která odstraňují jednu z hlavních potenciálních cest úniku média. Česká nabídka pro chladiva zahrnuje zubová čerpadla s hrazenou mechanickou ucpávkou, bezucpávková pístomembránová čerpadla a pro vyšší průtoky odstředivá čerpadla s magnetickou spojkou.
BEZUCPÁVKOVÁ ČERPADLA PRO CHLADIVA
V aplikacích s vysokým požadavkem na těsnost je výhodné použít konstrukci, která nemá dynamickou mechanickou ucpávku mezi čerpaným médiem a okolním prostředím.
Magnetická spojka přenáší krouticí moment přes hermeticky uzavřenou separační nádobu. Takové řešení je vhodné zejména pro těkavá, nebezpečná nebo obtížně zadržovatelná média.
Pro vyšší průtoky lze využít bezucpávková čerpadla, případně odstředivé konstrukce s magnetickou spojkou.
ZUBOVÁ ČERPADLA PRO STABILNÍ PRŮTOK
Objemová zubová čerpadla jsou vhodná tam, kde potřebujeme stabilní průtok, přesnou regulaci pomocí otáček a schopnost překonávat vyšší diferenční tlaky.
U chladiv je zásadní správné řešení těsnění hřídele. Pro konkrétní aplikaci proto vybíráme materiály ucpávky a případný bariérový systém s ohledem na tlak, teplotu a vlastnosti chladiva.
Více konstrukčních variant najdete mezi zubovými čerpadly.
PÍSTOMEMBRÁNOVÁ ČERPADLA PRO VYSOKÉ TLAKY
Pro menší průtoky a vysoké tlaky lze využít pístomembránová čerpadla.
Membrána odděluje čerpané médium od pohonné části a umožňuje vytvořit konstrukci s velmi vysokou úrovní těsnosti. Tento princip se uplatňuje zejména tam, kde je důležitá kombinace vysokého výstupního tlaku, přesného průtoku a minimalizace rizika úniku chladiva.
CO₂, ČPAVEK A MODERNÍ CHLADIVA
Snižování environmentálního dopadu chladicích technologií přináší širší používání médií, jako jsou CO₂ (R744), NH₃ nebo chladiva s nižším potenciálem globálního oteplování. Současná stránka AxFlow uvádí mezi používanými ekologičtějšími médii například R1234yf, CO₂ a NH₃.
Každé z těchto médií přináší odlišné požadavky. U CO₂ mohou být rozhodující velmi vysoké provozní tlaky, u čpavku materiálová kompatibilita a toxicita a u hořlavých chladiv také požadavky na ochranu proti výbuchu.
Proto čerpadlo vybíráme vždy podle konkrétního chladiva, koncentrace, pracovní teploty a tlakových podmínek, nikoli pouze podle požadovaného průtoku.
ČERPADLA PRO HOŘLAVÁ CHLADIVA A ATEX
Některá moderní chladiva jsou hořlavá a zařízení proto může být instalováno v prostoru s nebezpečím výbuchu. V takové aplikaci musí vhodnému provedení odpovídat nejen samotné čerpadlo, ale také motor a další elektrické nebo mechanické komponenty.
Pro tyto provozy vybíráme ATEX čerpadla podle klasifikace konkrétní zóny. Současná stránka čerpadel na chladiva upozorňuje právě na rostoucí význam ATEX při používání hořlavých chladicích médií.
MATERIÁLOVÁ KOMPATIBILITA S CHLADIVEM
Spolehlivost čerpadla závisí také na správné kombinaci materiálů tělesa, těsnění, membrán, ložisek a dalších smáčených částí.
Při výběru posuzujeme kompatibilitu nejen se samotným chladivem, ale také s olejem nebo dalšími látkami přítomnými v chladicím okruhu. Nevhodný elastomer nebo konstrukční materiál může bobtnat, tvrdnout nebo ztrácet mechanické vlastnosti a následně způsobit netěsnost zařízení.
VÝHODY SPRÁVNĚ NAVRŽENÝCH ČERPADEL NA CHLADIVA
- Vysoká těsnost při práci s těkavými médii
- Spolehlivý provoz při vysokých tlacích
- Stabilní a přesně regulovatelný průtok
- Bezucpávková provedení pro minimalizaci úniku
- Zubová, pístomembránová i odstředivá technologie
- Řešení pro CO₂, NH₃, HFC, HFO a další chladiva
- Materiálové provedení podle konkrétního média
- ATEX provedení pro hořlavá chladiva
- Návrh s ohledem na tlak par a riziko kavitace
- Řešení pro malé dávkovací i vysokoprůtokové aplikace
JAK VYBRAT ČERPADLO NA CHLADIVO?
Pro správný výběr potřebujeme znát především přesný typ chladiva, požadovaný průtok, tlak na sání a výtlaku a provozní teplotu média.
Důležitý je také tlak nasycených par při dané teplotě, dostupné NPSH, minimální a maximální průtok, způsob regulace a provozní režim zařízení. U hořlavých chladiv zohledňujeme klasifikaci ATEX a u toxických nebo vysoce těkavých médií požadovanou úroveň těsnosti.
Na základě těchto parametrů pomůžeme vybrat vhodný princip čerpadla, materiálové provedení, těsnění i potřebné příslušenství pro bezpečný a stabilní provoz chladicího systému.
