Kılavuzlar
Mekanik ve YapıOrta10 dk
Standards-Based

Pompa Boyutlandırma ve Seçim Rehberi

Su ve proses sıvıları için santrifüj pompa boyutlandırma, toplam dinamik yükseklik hesaplama, NPSH gereksinimleri ve motor seçimi için kapsamlı rehber

Enginist Team
Yayınlanma: 2 Kasım 2025
Güncelleme: 30 Kasım 2025
İlgili Hesaplayıcılar:Pompa Boyutlandırma HesaplayıcıGüç HesaplayıcısıWatt kVA Hesaplayıcı

İçindekiler

Pompa Boyutlandırma ve Seçim Rehberi

Giriş

Doğru su pompası boyutlandırması, verimli su dağıtımı, HVAC sistemleri ve endüstriyel prosesler için kritiktir. Küçük boyutlu bir sirkülasyon pompası akış gereksinimlerini karşılayamazken, aşırı büyük bir pompalama ünitesi enerji israf eder ve işletme maliyetlerini artırır.

Bu rehber, Hidrolik Enstitüsü (HI) Standartları ve ASHRAE Temelleri'ne göre santrifüj basınçlandırma ünitesi boyutlandırmasını kapsar:

  • Toplam dinamik yükseklik (TDH) hesaplama
  • Net pozitif emme yüksekliği (NPSH) gereksinimleri
  • Su pompası verimliliği ve güç hesaplamaları
  • Motor boyutlandırma ve seçimi
  • Düzenek eğrisi analizi
  • Sirkülasyon pompası seçimi için en iyi uygulamalar

Toplam Dinamik Yükseklik (TDH)

TDH Formülü

Toplam dinamik yükseklik, pompanın üstesinden gelmesi gereken toplam basınçtır:

  1. Statik yükseklik farkı (yükseklik)
  2. Sürtünme kayıpları (borular, bağlantılar, ekipman)
  3. Basınç farkları (tesisat basınç gereksinimleri)

Formül:

TDH=hstatic+hfriction+hpressure+hvelocityTDH = h_{\text{static}} + h_{\text{friction}} + h_{\text{pressure}} + h_{\text{velocity}}

Burada:

  • hstatich_{\text{static}} = Basma statik yüksekliği - Emme statik yüksekliği (m)
  • hfrictionh_{\text{friction}} = Sistemdeki toplam sürtünme kayıpları (m)
  • hpressureh_{\text{pressure}} = Gerekli kurulum basıncı (m)
  • hvelocityh_{\text{velocity}} = Hız yüksekliği farkı (genellikle ihmal edilebilir)

Statik Yükseklik Hesaplaması

Statik yükseklik, su pompası merkez çizgisi ile sistemdeki en yüksek nokta arasındaki dikey mesafedir.

hstatic=hdischarge−hsuctionh_{\text{static}} = h_{\text{discharge}} - h_{\text{suction}}

Örnek:

  • Emme seviyesi: Pompadan 2 m aşağıda
  • Basma seviyesi: Pompadan 25 m yukarıda
  • Statik yükseklik = 25 - (-2) = 27 m

Sürtünme Kaybı Hesaplaması

Darcy-Weisbach Denklemi:

hf=f×LD×V22gh_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{V^2}{2g}

Burada:

  • hfh_f = Sürtünme kaybı (m)
  • ff = Sürtünme faktörü (boyutsuz)
  • LL = Boru uzunluğu (m)
  • DD = Boru çapı (m)
  • VV = Akışkan hızı (m/s)
  • gg = Yerçekimi ivmesi (9.81 m/s²)

Hazen-Williams Denklemi (su için):

hf=10.67×L×Q1.852C1.852×D4.871h_f = 10.67 \times \frac{L \times Q^{1.852}}{C^{1.852} \times D^{4.871}}

Burada:

  • QQ = Akış hızı (m³/s)
  • CC = Hazen-Williams katsayısı (genellikle 100-150)

Bağlantı Kayıpları

Eşdeğer Uzunluk Yöntemi:

hfittings=K×V22gh_{\text{fittings}} = K \times \frac{V^2}{2g}

Burada KK = Kayıp katsayısı

Tipik K Değerleri:

  • 90^∘\circ dirsek: 0.9-1.2
  • 45^∘\circ dirsek: 0.4-0.6
  • T (düz): 0.1-0.3
  • T (dal): 1.0-1.5
  • Vana (açık): 0.2-0.3
  • Küresel vana (açık): 4-6
  • Çek valf: 2-4

Ekipman Kayıpları

Yaygın ekipmanlar için tipik basınç kayıpları:

EkipmanBasınç Kaybı (kPa)Yükseklik Kaybı (m)
Isı Eşanjörü20-1002-10
Chiller50-1505-15
Kazan50-2005-20
Filtre10-501-5
Kontrol Vanası20-1002-10

Net Pozitif Emme Yüksekliği (NPSH)

NPSH Mevcut (NPSHa)

NPSHa, sirkülasyon pompası emme girişinde mevcut basınçtır.

Formül:

NPSHa=P+hstatic−hvapor−hfriction,s−hvelocityNPSH_a = P + h_{\text{static}} - h_{\text{vapor}} - h_{friction,s} - h_{\text{velocity}}

Burada:

  • PatmP_{\text{atm}} = Atmosferik basınç (deniz seviyesinde su için genellikle 10.3 m)
  • hstatich_{\text{static}} = Emme tarafındaki statik yükseklik (m)
  • hvaporh_{\text{vapor}} = Buhar basıncı yüksekliği (m)
  • hfriction,sh_{\text{friction,s}} = Emme boru hattındaki sürtünme kaybı (m)
  • hvelocityh_{\text{velocity}} = Seviye yüksekliği (genellikle ihmal edilebilir)

Basitleştirilmiş Formül:

NPSHa=P−hvapor+hs−hf,sNPSH_a = P - h_{\text{vapor}} + h_s - h_{f,s}

Burada hsh_s = Emme statik yüksekliği (pompalama ünitesi üzerindeyse pozitif)

NPSH Gerekli (NPSHr)

NPSHr, kavitasyonu önlemek için pompanın gerektirdiği minimum basınçtır. Basınçlandırma ünitesi üreticisi tarafından sağlanır.

Tipik Değerler:

  • Küçük pompalar (< 100 L/s): 2-5 m
  • Orta pompalar (100-500 L/s): 3-8 m
  • Büyük pompalar (> 500 L/s): 5-15 m

NPSH Marjı

Güvenlik Marjı:

NPSHa>NPSHr+1.5mNPSH_{a} \gt NPSH_{r} + 1.5 m

Veya:

NPSHa≥1.2×NPSHrNPSH_{a} \geq 1.2 \times NPSH_{r}

Marjın Önemi:

  • Kavitasyonu önler (buhar kabarcığı oluşumu)
  • Çarkı hasardan korur
  • Kararlı su pompası çalışmasını sağlar
  • Gürültü ve titreşimi azaltır

Pompa Seçimi

Pompa Performans Eğrisi

Sirkülasyon pompası üreticileri şunları gösteren performans eğrileri sağlar:

  • Yükseklik vs. Akış: Farklı akış hızlarında TDH
  • Verimlilik vs. Akış: Farklı akış hızlarında pompalama ünitesi verimliliği
  • Güç vs. Akış: Farklı akış hızlarında gereken güç
  • NPSHr vs. Akış: Farklı akış hızlarında gereken NPSH

En İyi Verimlilik Noktası (BEP)

BEP, basınçlandırma ünitesi verimliliğinin maksimum olduğu akış değerıdır.

Seçim Kriterleri:

  • BEP'si tasarım akış miktarına yakın su pompası seçin
  • Kabul edilebilir verimlilik için BEP'nin %70-120'si içinde çalıştırın
  • BEP'nin %50'sinin altında çalışmaktan kaçının (düşük verimlilik, kavitasyon riski)

Benzerlik Yasaları

Geometrik olarak benzer pompalar için:

Akış:

Q2Q1=N2N1\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{N_2}{N_1}

Yükseklik:

H2H1=(N2N1)2\frac{H_2}{H_1} = \left(\frac{N_2}{N_1}\right)^2

Güç:

P2P1=(N2N1)3\frac{P_2}{P_1} = \left(\frac{N_2}{N_1}\right)^3

Burada:

  • QQ = Akış hız değeriı
  • HH = Yükseklik
  • PP = Güç
  • NN = Debi (RPM)

Motor Boyutlandırma

Fren Beygir Gücü (BHP)

Formül:

BHP=Q×TDH×SG×gηp×1000BHP = \frac{Q \times TDH \times SG \times g}{\eta_p \times 1000}

Burada:

  • BHPBHP = Fren beygir gücü (kW)
  • QQ = Akış oranı (m³/s)
  • TDHTDH = Toplam dinamik yükseklik (m)
  • SGSG = Özgül ağırlık (su için 1.0)
  • gg = Yerçekimi ivmesi (9.81 m/s²)
  • ηp\eta_p = Sirkülasyon pompası verimliliği (ondalık, genellikle 0.6-0.85)

Basitleştirilmiş Formül (su için):

BHP=Q×TDH367×ηpBHP = \frac{Q \times TDH}{367 \times \eta_p}

Burada:

  • QQ = Akış seviyeı (m³/h)
  • TDHTDH = Toplam dinamik yükseklik (m)
  • ηp\eta_p = Pompalama ünitesi verimliliği (ondalık)

Motor Beygir Gücü (HP)

Formül:

HP=BHPηmHP = \frac{BHP}{\eta_m}

Burada:

  • HPHP = Motor beygir gücü (kW)
  • BHPBHP = Fren beygir gücü (kW)
  • ηm\eta_m = Motor verimliliği (ondalık, genellikle 0.85-0.95)

Motor Seçimi

Standart Machine Boyutları (kW):

  • 0.37, 0.55, 0.75, 1.1, 1.5, 2.2, 3, 4, 5.5, 7.5, 11, 15, 18.5, 22, 30, 37, 45, 55, 75, 90, 110, 132, 160, 200, 250, 315, 400

Seçim Kuralı: Bir sonraki büyük standart boyutu seçin

Örnek:

  • Hesaplanan HP = 4.8 kW
  • Seçilen drive unit = 5.5 kW

Servis Faktörü

Servis Faktörü (SF) şunları hesaba katar:

  • Değişken çalışma koşulları
  • Başlangıç yükleri
  • Gelecekteki kapasite artışları

Tipik Servis Faktörleri:

  • Genel amaçlı: 1.15
  • Ağır hizmet: 1.25
  • Sürekli görev: 1.0

Ayarlanmış Power unit Boyutu:

HP=HP×SFHP = HP \times SF

Sistem Eğrileri

Sistem Eğrisi Denklemi

Donanım eğrisi, akış ve sistemin gerektirdiği yükseklik arasındaki ilişkiyi temsil eder.

Formül:

Hsystem=Hstatic+K×Q2H_{\text{system}} = H_{\text{static}} + K \times Q^2

Burada:

  • HstaticH_{\text{static}} = Statik yükseklik (sabit)
  • KK = Düzenek direnç katsayısı
  • QQ = Akış değerı

Pompa Eğrisi vs. Sistem Eğrisi

Çalışma Noktası: Basınçlandırma ünitesi eğrisi ve yapı eğrisinin kesişimi

Önemli Noktalar:

  • Su pompası kesişim noktasında çalışır
  • Kesişimdeki akış ve yükseklik gerçek çalışma değerleridir
  • Mekanizma direnci değişiklikleri çalışma noktasını etkiler
  • Kontrol vanaları tesisat eğrisini kaydırır

Paralel Pompa Çalışması

Akış Toplama:

Qtotal=Q1+Q2Q_{\text{total}} = Q_{1} + Q_{2}

Yükseklik: Her iki sirkülasyon pompası için aynı

Verimlilik: Tek pompadan daha düşük (etkileşim nedeniyle)

Seri Pompa Çalışması

Yükseklik Toplama:

Htotal=H1+H2H_{\text{total}} = H_{1} + H_{2}

Akış: Her iki pompalama ünitesi için aynı

Verimlilik: Tek basınçlandırma ünitesi ile benzer

Çözümlü Örnekler

Örnek 1: Temel Pompa Boyutlandırma

Verilen:

  • Akış miktarı: 50 L/s (180 m³/h)
  • Emme seviyesi: Pompadan 2 m aşağıda
  • Basma seviyesi: Pompadan 25 m yukarıda
  • Emme borusu: 50 m, DN100 (100 mm)
  • Basma borusu: 150 m, DN100 (100 mm)
  • Bağlantılar: 4 dirsek, 2 vana, 1 çek valf
  • Kurulum basıncı: 200 kPa
  • Su pompası verimliliği: %75
  • Motor unit verimliliği: %90

Bul: TDH, BHP, Electric motor HP, NPSHa

Çözüm:

Adım 1: Statik yüksekliği hesaplayın

hstatic=25−(−2)=27mh_{\text{static}} = 25 - (-2) = 27 m

Adım 2: Sürtünme kayıplarını hesaplayın

Kanal sürtünmesi (Hazen-Williams, C=100):

hf,pipe=10.67×200×0.051.8521001.852×0.14.871=12.5mh_{f,pipe} = 10.67 \times \frac{200 \times 0.05^{1.852}}{100^{1.852} \times 0.1^{4.871}} = 12.5 m

Bağlantı kayıpları (K değerleri):

  • 4 dirsek: 4×1.0=4.04 \times 1.0 = 4.0
  • 2 vana: 2×0.25=0.52 \times 0.25 = 0.5
  • 1 çek valf: 1×3.0=3.01 \times 3.0 = 3.0
  • Toplam K = 7.5
hf,fittings=7.5×V22g=7.5×6.3722×9.81=15.5mh_{f,fittings} = 7.5 \times \frac{V^2}{2g} = 7.5 \times \frac{6.37^2}{2 \times 9.81} = 15.5 m

Toplam sürtünme: hf=12.5+15.5=28h_f = 12.5 + 15.5 = 28 m

Adım 3: Donanım basınç yüksekliğini belirleyin

hforce=2009.81=20.4mh_{\text{force}} = \frac{200}{9.81} = 20.4 m

Adım 4: TDH'yi bulun

TDH=27+28+20.4=75.4mTDH = 27 + 28 + 20.4 = 75.4 m

Adım 5: Fren beygir gücünü tespit edin

BHP=50×75.4367×0.75=13.7kWBHP = \frac{50 \times 75.4}{367 \times 0.75} = 13.7 kW

Adım 6: Machine beygir gücünü değerlendirin

HP=13.70.90=15.2kWHP = \frac{13.7}{0.90} = 15.2 kW

Adım 7: Drive unit boyutunu seçin

Seçilen power unit: 18.5 kW (bir sonraki standart boyut)

Adım 8: NPSHa'yı ölçün

NPSHa=10.3−0.24+2−2.5=9.6mNPSH_{a} = 10.3 - 0.24 + 2 - 2.5 = 9.6 m

(20°C'de buhar basıncı = 0.24 m, emme sürtünmesi = 2.5 m varsayılarak)

Adım 9: NPSH marjını doğrulayın

NPSHr = 5 m ise:

NPSHa>NPSHr+1.5mNPSH_{a} \gt NPSH_{r} + 1.5 m 9.6>5+1.5=6.5m✓9.6 \gt 5 + 1.5 = 6.5 m \quad \checkmark

Cevap:

  • TDH: 75.4 m
  • BHP: 13.7 kW
  • Motor unit HP: 18.5 kW (seçilen)
  • NPSHa: 9.6 m
  • NPSH marjı: 3.1 m (güvenli)

Örnek 2: Değişken Hızlı Pompa

Verilen:

  • Tasarım akışı: 60 m TDH'de 100 L/s
  • Minimum akış: 30 L/s
  • Sirkülasyon pompası BEP: 58 m TDH'de 90 L/s
  • BEP'de pompalama ünitesi verimliliği: %80

Bul: Tasarım ve minimum akışta güç

Çözüm:

Tasarım Akışında (100 L/s):

BHP=100×60367×0.78=21.0kWBHP = \frac{100 \times 60}{367 \times 0.78} = 21.0 kW

Minimum Akışta (30 L/s):

BHP=30×65367×0.50=10.6kWBHP = \frac{30 \times 65}{367 \times 0.50} = 10.6 kW

Enerji Tasarrufu: Değişken hız değeri sürücüsü kullanmak, kısmi yükte güç tüketimini azaltır.

Yaygın Hatalar

1. NPSH Gereksinimlerini Göz Ardı Etme

Hata: NPSH mevcut vs. gerekli kontrolü yapmama

Etki: Kavitasyon, çark hasarı, performans düşüşü

Çözüm: Her zaman NPSH marjı > 1.5 m olduğunu doğrulayın

2. Sürtünme Kayıplarını Küçümseme

Hata: Bağlantıları ve ekipmanları hesaba katmama

Etki: Küçük boyutlu basınçlandırma ünitesi, yetersiz akış

Çözüm: Tüm sürtünme kayıplarını dahil edin (borular, bağlantılar, ekipman)

3. Pompayı Aşırı Büyütme

Hata: Aşırı güvenlik faktörleri ekleme

Etki: Yüksek enerji tüketimi, düşük verimlilik, kavitasyon

Çözüm: Makul güvenlik faktörleri kullanın (%10-15)

4. Yanlış Özgül Ağırlık

Hata: Diğer akışkanlar için su değerlerini kullanma

Etki: Yanlış güç hesaplaması

Çözüm: Akışkan için her zaman doğru özgül ağırlığı kullanın

5. Sistem Eğrisini Göz Ardı Etme

Hata: Sadece noktaya göre su pompası seçme

Etki: Yanlış çalışma noktası, düşük verimlilik

Çözüm: Düzenek eğrisini çizin ve buna göre sirkülasyon pompası seçin

En İyi Uygulamalar

1. Doğru Sürtünme Kaybı Verilerini Kullanın

  • Ekipman kayıpları için üretici verilerini kullanın
  • Tesisat yaşı ve durumunu hesaba katın
  • Tüm bağlantıları ve vanaları dahil edin
  • Gelecekteki kapasite artışlarını düşünün

2. NPSH Marjını Doğrulayın

  • NPSHa'yı doğru belirleyin
  • Üreticiden NPSHr'yi alın
  • Minimum 1.5 m marjı koruyun
  • Sıcaklık etkilerini düşünün

3. BEP'ye Yakın Pompa Seçin

  • BEP'nin %70-120'si içinde çalıştırın
  • BEP'nin %50'sinin altında çalışmaktan kaçının
  • Geniş akış aralığı için değişken debi kullanın
  • Değişken yükler için birden fazla pompalama ünitesi düşünün

4. Gelecekteki Büyümeyi Hesaba Katın

  • %10-15 kapasite marjı ekleyin
  • Yapı genişlemesini düşünün
  • Servis faktörlü electric motor seçin
  • Gerekirse ek pompalar planlayın

5. Enerji Verimliliğini Düşünün

  • Yüksek verimli pompalar seçin
  • Değişken oran sürücüleri kullanın
  • BEP'ye yakın çalıştırın
  • Düzenli bakım

6. Üretici ile Doğrulayın

  • Basınçlandırma ünitesi seçimini üretici ile onaylayın
  • NPSH gereksinimlerini doğrulayın
  • Malzeme uyumluluğunu kontrol edin
  • Kurulum gereksinimlerini gözden geçirin

Sonuç

Doğru su pompası boyutlandırması, verimli su dağıtımı, HVAC sistemleri ve endüstriyel prosesler için kritiktir. Doğru TDH hesaplaması, NPSH doğrulaması, pompa seçimi, motor boyutlandırması ve sistem eğrisi analizi gereklidir.

Temel çıkarımlar: Doğru TDH hesaplaması yapın, NPSH gereksinimlerini doğrulayın, en iyi verimlilik noktasına yakın pompa seçin, uygun güvenlik faktörleri kullanın, enerji verimliliği için değişken hızlı pompalar düşünün ve düzenli bakım yapın.

Temel Çıkarımlar

  • Doğru TDH hesaplaması yapın—TDH = statik yükseklik + sürtünme kayıpları + basınç farkları, tüm sistem kayıplarını hesaba katın, güvenlik faktörü ekleyin
  • NPSH gereksinimlerini doğrulayın—NPSH_mevcut > NPSH_gerekli + marj, kavitasyonu önlemek için kritik, minimum 0.5-1.0 m marj
  • En iyi verimlilik noktasına yakın pompa seçin—BEP'ye yakın çalışma noktası, uygun verimlilik, enerji tüketimini optimize edin
  • Uygun güvenlik faktörleri kullanın—%10-15 güvenlik faktörü, TDH ve güç hesaplamalarında, sistem değişkenliğini hesaba katın
  • Enerji verimliliği için değişken hızlı pompalar düşünün—değişken debi gereksinimleri için, enerji tasarrufu sağlar, sistem performansını optimize eder
  • Düzenli bakım yapın—pompa performansını izleyin, sızıntı kontrolü, titreşim analizi, enerji tüketimini izleyin

İleri Öğrenme

Referanslar ve Standartlar

Birincil Standartlar

Hidrolik Enstitüsü Standartları Santrifüj Pompa Seçimi. Pompa seçimi ve boyutlandırması için kapsamlı rehberlik sağlar.

ASHRAE Temelleri El Kitabı 2021 Bölüm 44: Pompalar. HVAC sistemleri için pompa tasarımı ve seçimi konusunda kapsamlı rehberlik sağlar.

Destekleyici Standartlar ve Kılavuzlar

ISO 9906 Rotodinamik pompalar - Hidrolik performans kabul testleri. Pompa performans testleri için gereksinimleri belirtir.

Crane Teknik Makalesi 410 Vanalar, Bağlantılar ve Boru İçinden Akışkan Akışı. Boru sistemlerinde akış ve basınç kaybı hesaplamaları için detaylı bilgi sağlar.

İleri Okuma

  • Grundfos Pompa El Kitabı - Pompa Seçimi ve Boyutlandırma
  • ASHRAE Teknik Kaynakları - ASHRAE HVAC standartları ve kılavuzları

Not: Standartlar ve kodlar düzenli olarak güncellenir. Her zaman projenizin konumuna uygun mevcut kabul edilmiş sürümü kullandığınızı doğrulayın. Özel gereksinimler için yargı yetkisine sahip yerel makamlara danışın.

Sorumluluk Reddi: Bu rehber, uluslararası mühendislik standartlarına dayalı genel teknik bilgiler sağlar. Hesaplamaları her zaman geçerli yerel kodlarla doğrulayın ve gerçek kurulumlar için lisanslı profesyonellere danışın. Mühendislik hesaplamaları yalnızca kalifiye profesyoneller tarafından yapılmalıdır. Bileşen derecelendirmeleri ve özellikleri üreticiye göre değişebilir.

İleri Okuma

ASHRAE Mühendislik Kaynakları Mekanik mühendislik uygulamaları için teknik kaynaklar

ISO Mekanik Standartları Uluslararası mekanik mühendislik standartları

Frequently Asked Questions

Pompa Boyutlandırma Rehberi | Enginist