Как найти необходимый напор - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Статья отредактирована и дополнена в мае 2019 года.

Наряду с производительностью давление насоса является его важнейшей характеристикой. Разбираемся что она означает. Заодно ответим на такие вопросы:
— Чем давление насоса отличается от напора?
— В чем измеряют давление? Как соотносятся бары, атмосферы и метры водяного столба?
— Как сопротивление линии влияет на давление насоса?
— Как давление зависит от плотности жидкости?
— Почему давление в напорной линии не всегда равно полезному давлению насоса?
— Почему насос не всегда работает на своем максимальном давлении?
— Какое максимальное давление бывает у разных типов насосов?
— Как отрегулировать давление насоса?
— Где подобрать насос с нужным давлением онлайн? Забегая вперед, сразу скажем — у нас на сайте, никуда ходить не нужно!)))

Давление насоса (напор) — наряду с производительностью (подачей, расходом) вторая ключевая характеристика насоса. Показывает способность насоса преодолеть сопротивление трубной системы и переместить жидкость из всасывающей линии в напорную.

Если производительность насоса отвечает на вопрос какой объем жидкости насос может переместить за единицу времени, то давление отвечает на вопрос какое именно сопротивление трубной системы (в барах) может преодолеть насос.

Небольшие центробежные насосы (например, аквариумные) способны развивать максимальное давление 0,05 бар (то есть создавать напор воды до 0,5 метра). Некоторые промышленные насосы объемного типа (например, плунжерные) способны развивать давление до 200 бар и даже больше.

В чем измеряют давление насосов? Какие бывают единицы измерения?

Основная единица измерения давления для насосов — техническая атмосфера (кгс/см²). Она равна 10 метрам водяного столба (обозначается сокращенно как м.в.ст.). 10 м.в.ст. = 1 кгс/см².

Другая популярная единица измерения давления – бар (1 бар = 100 000 Паскаль = 0,1 МПа).

Как соотносятся между собой бары/паскали с одной стороны и метры водяного столба/тех. атмосферы с другой?
0,1 МПа = 1 бар = 1,0197 кгс/см² = 10,197 м.в.ст.

То есть выходит, что один бар чуть больше, чем одна техническая атмосфера (кгс/см²). А 10 метров водяного столба чуть меньше, чем 1 бар. Разница составляет менее 2%. Так вот на практике этой разницей пренебрегают и приравнивают бар с технической атмосферой. Говорят, столб чистой воды высотой 10 метров давит с такой же силой, что и 1 бар или 1 атмосфера. И большой ошибки в этом не будет, кроме тех ситуаций, где нужна высокая точность расчетов.

Иногда давление называют напором. Нет ли здесь ошибки?

На самом деле ошибки нет. Давление и напор насосов можно считать тесно связанными понятиями. Термин «давление» более корректный и универсальный, его чаще используют для объемных насосов. Термин «напор» обычно используют для центробежных насосов из-за его удобства.

Когда говорят про напор, то имеют в виду на какую высоту способен поднять жидкость насос в открытой системе. В открытой системе поток жидкости не изолирован от атмосферы. В такой системе насосу приходится преодолевать не столько сопротивление трубной системы, сколько «бороться» с тяжестью водяного столба в напорной линии.

Типичный пример подбора насоса с нужным напором – это подбор многоступенчатого центробежного насоса. Если нужно поднять воду на высоту 20 этажей (при высоте этажа 3 метра), то говорят, что насос должен развить напор не менее 60 метров (водяного столба). На самом деле напор насоса должен быть еще немного выше, ведь он должен еще преодолеть потери на трение в трубопроводе. В любом случае давление в напорном трубопроводе при работе насоса составит не менее 6 атмосфер.

Как между собой связаны давление, производительность и потребляемая мощность насоса?

У центробежных насосов зависимость между производительностью и давлением выражена кривой производительности. Чем больше давление, тем меньше производительность. При этом потребление энергии насоса растет по мере увеличения производительности.

Изображение 1. Зависимость производительности, давления, потребляемой мощности и КПД центробежного насоса.

На изображении 1 показаны кривые характеристик одного центробежного насоса. Синяя кривая показывает зависимость производительности от давления. Черная линия показывает мощность на валу насоса по мере роста производительности. И, наконец, кривая зеленого цвета показывает изменение КПД по мере изменения давления.

Если сопротивление трубной системы будет равно 0, то есть насос будет выливать воду из напорного патрубка без подключения к линии, то его производительность будет максимальной, а создаваемый напор будет нулевым. Работа в таком режиме для центробежного насоса не очень полезна, поскольку потребляемая мощность будет максимальной и двигатель насоса может сгореть.

Если сопротивление системы будет соответствовать напору 32 метра водяного столба, то насос будет работать в точке, показанной красным цветом. При этом его производительность будет составлять 54 м³/час, давление 32 м.вод.ст. (3,2 кгс/см²), потребляемая мощность (на валу) 6,6 кВт, а КПД будет равен 71,3%.

У объемных насосов давление и производительность тоже имеют корреляцию, но обычно более слабую, чем у центробежных насосов. Исключение – мембранные пневматические насосы, которые имеют кривые характеристик, похожие на центробежные насосы. Обычно объемный насос имеет производительность, определяемую объемом перемещения жидкости за один рабочий такт и скоростью совершения этих тактов. Рабочее же давление объемного насоса определяется сопротивлением системы. При максимальном рабочем давлении производительность объемного насоса обычно немногим меньше, чем при нулевом давлении.

Сопротивление системы

В реальных условиях насос всегда выполняет некоторую полезную работу по перемещению жидкости в трубопроводной системе. Система может быть простейшей и состоять из трубы, опущенной в колодец (всасывающая линия насоса), и шланга, ведущего от насоса в бочку (напорная линия). В других случаях система может быть сложной и состоять из десятков различных трубопроводных контуров и резервуаров.

Система может быть двух типов: открытая (сообщается с атмосферой) и закрытая (изолирована от атмосферы).

В открытой системе насосу приходится преодолевать статическое и динамическое сопротивление, а в закрытой есть только динамическое сопротивление.

Существует два вида сопротивления в системе:

Статическое (давление столба жидкости, которое нужно преодолеть). Статическое сопротивление системы зависит только от высоты подъема жидкости насосом и ее плотности.
Динамическое (потери давления на трение при перемещении жидкости). Динамическое сопротивление зависит от многих факторов:

— Диаметр труб. Он должен соответствовать диаметру труб насоса. Особенно важно, чтобы напорный патрубок насоса не подключался к трубе маленького диаметра – это создаст высокое сопротивление системы и приведет к росту давления в ней при снижении производительности (см. ниже Дросселирование). Засорение трубопровода так же приводит к уменьшению полезного проходного сечения трубы.

— Наличие изгибов и колен трубопровода. Все изгибы создают дополнительное сопротивление. Всегда рекомендуют проектировать трубопровод с минимальным числом изгибов.

— Наличие сужений и расширений трубопровода (например, задвижек и регулирующих вентилей). Такие элементы деформируют поток жидкости и приводят к дополнительным потерям из-за образования дополнительной турбулентности течения потока.

— Материал трубопровода. Чем более шероховатый материал трубы, тем сильнее будет сопротивление. Например, в стальном трубопроводе потери будут несколько выше, чем в полипропиленовом.

— Длина трубопровода. Чем длиннее трубопровод, тем сильнее будут потери на трение. Зависимость потерь давления от длины трубопровода определяется по сложной формуле, которая включает в себя не только длину, но также диаметр и материал труб, скорость течения и вязкость жидкости.

— Вязкость жидкости. Чем более вязкая жидкость, тем выше потери на сопротивление при ее перемещении.

— Скорость течения жидкости. Чем быстрее течет жидкость, тем выше потери на сопротивление.

Изображение 2. Реальная производительность и давление насоса будут зависеть как от параметров самого насоса, так и от характеристики сопротивления трубопроводной системы

На изображении 2 показано, что реальная производительность насоса (центробежного или объемного) зависит не только от его собственных характеристик, но и от характеристик трубопроводной системы.

Обратите внимание, что даже про нулевой производительности кривая сопротивления системы не равна 0. Это обусловлено наличием в ней статического сопротивления. Общее сопротивление системы всегда равно сумме статического и динамического сопротивления.

Если система короткая и диаметр труб в ней достаточный, то расчетом динамического сопротивления можно пренебречь. Если же система длинная, то пренебрегать этим расчетом не стоит.

Наш онлайн-калькулятор позволяет учесть все нюансы трубопроводной системы и рассчитать потери давления в трубопроводе.

Разберем пример.

Возьмем центробежный насос с максимальным напором 15 м.в.ст., максимальной допустимой производительностью 3,6 м³/час и рабочей точкой 2,7 м³/час при напоре 10 метров. Насос имеет присоединение G 1″ (один дюйм). Для расчета сопротивления линии нам нужен точный внутренний диаметр трубы в мм. Согласно ОСТ 266 резьба BSP 1″ (резьба G1″) имеет внутренний диаметр 30,29 мм.

Нам нужно при помощи этого насоса поднять воду на высоту 10 метров по вертикали, при этом общая длина трубы составит 100 метров. Какова будет производительность насоса?

Изображение 3. Насос подает воду на высоту 10 метров при общей длине трубы 100 метров

Если сделать расчеты, то выяснится, что при расходе 45 л/мин (2,7 м³/час) сопротивление линии составит 4,28 м.в.ст., а значит насос не сможет работать в этой точке. Возьмем несколько точек по производительности и построим кривую сопротивления нашей линии.

Изображение 4. В нашем примере насос будет работать с производительностью 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст. (1,24 кгс/см²).Если сделать расчет сопротивления нашей линии при нескольких значениях производительности и соединить эти значения кривой линией, то сразу становится очевидной реальная рабочая точка, в которой насос будет работать в нашем примере. Это точка пересечения двух кривых. Она составит 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст.

Как избежать таких потерь производительности? Самое простое – укоротить напорную линию или увеличить диаметр трубы. Например, если взять в качестве напорной трубы не G1″, а следующую по размеру G1¼» (внутренний диаметр 38,95 мм), то потери давления уменьшатся в 3 раза, а производительность насоса составит примерно 2,4 м3/час.

Ловушки при определении давления (напора) насоса

Ловушка №1. Не забывайте про плотность жидкости.
На практике обычно говорят, что напор в 50 метров равен 5 барам (атмосферам) и иногда забывают, что речь не об абстрактных 50 метрах, а 50 метрах ВОДЯНОГО СТОЛБА. Да, если насос перекачивает воду, то все верно. Но если насос будет перекачивать насыщенный раствор сахара с плотностью в 1,3 раза больше, чем у воды, то при напоре в 50 метров такой плотной жидкости, давление составит уже не 5, а 6,5 кгс/см², то есть в 1,3 раза больше (пропорционально увеличению плотности). Соответственно для перекачивания жидкостей с повышенной плотностью специально подбирают насосы с усиленным корпусом и увеличенной мощностью двигателя.

Изображение 5. Зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости.

На изображении 5 показана зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости. На левом рисунке насос перекачивает чистую воду с плотностью 1 кг/дм³. Перепад высоты между манометром и точкой подъема жидкости насосом составляет 50 метров. При этом манометр показывает давление 5 кгс/см².

На среднем рисунке насос перекачивает растворитель с плотностью 0,7 кг/дм³ (ниже плотности воды). При том же самом перепаде высоты 50 метров манометр будет показывать лишь 3,5 кгс/см².

Наконец, на правом рисунке насос перекачивает насыщенный раствор сахара с плотностью 1,3 кг/дм³ (выше плотности воды). При перепаде высоты 50 метров манометр покажет давление 6,5 кгс/см².

Ловушка №2. Не думайте, будто измененная плотность жидкости изменит кривую характеристик насоса

Возьмем раствор сахара плотностью 1,3 кг/дм³ (то есть в 1,3 раза больше чем у воды). Какой насос нужен, если раствор сахара требуется поднять на высоту 50 метров?

Есть мнение, что для перекачивания раствора сахара нам нужен насос, изначально рассчитанный на напор 65 метров (при работе с водой), который будет выдавать лишь 50 метров напора при работе с раствором сахара. Но это ошибка!

Кривая работы центробежного насоса не зависит от плотности жидкости! Если насос может поднять столб воды на высоту 50 метров, то на такую же высоту он сможет поднять и раствор сахара с той же самой производительностью. Но какой ценой!? Ведь давление в напорной линии вырастет пропорционально увеличению плотности. А значит вырастет и потребляемая насосом мощность. Все что требуется – поставить более мощный двигатель на тот же самый насос.

Однако следует помнить, что если изначально насос конструктивно был рассчитан на перекачивание воды, то при работе с более плотной жидкостью вырастет нагрузка на все его внутренние узлы. И он может быстро выйти из строя. Поэтому при выборе центробежного насоса следует обращать на указанную производителем максимально допустимую плотность жидкости. Также обращайте внимание на максимально допустимое давление в корпусе насоса.

Изображение 6. Плотность жидкости не влияет на производительность и напор насоса, но влияет на давление и потребляемую мощность.

На изображении 6 показана ситуация, когда один и тот же насос перекачивает воду (слева) или раствор сахара (справа). Высота подъема жидкости и производительность насосов будут одинаковыми в обоих случаях. Однако давление в напорной линии будет отличаться, а вместе с ним будет отличаться и потребляемая насосом мощность. Вероятнее всего, на насос слева следует поставить двигатель номинальной мощностью 5,5 кВт (двигатель всегда берется с некоторым запасом от реальной потребляемой мощности), а на насос справа следует поставить двигатель мощностью 7,5 кВт.

Ловушка №3. Давление, создаваемое насосом, не всегда равно давлению в напорной линии и не всегда связано с высотой подъема жидкости насосом.

Дело в том, что жидкость может попадать в насос уже с некоторым давлением (положительным или отрицательным).

Изображение 7. При работе в замкнутом контуре полезный напор насоса равен 0.

На изображении 7 показана схема, при которой насос перекачивает воду в замкнутом (но не изолированном от атмосферы) контуре. Высота подъема жидкости после насоса равна 4 метра, но и на вход в насос вода попадает с тем же самым подпором 4 метра. Поскольку статическое давление на входе и выходе из насоса равны, то полезный напор, создаваемый насосом, будет равен 0 (или чуть больше 0 с учетом потерь на сопротивление). Иначе говоря, насос будет работать при нулевом перепаде давлений. Все, что требуется насосу в этой ситуации – это преодолеть сопротивление трубопровода. При этом давление в корпусе насоса будет равно 0,4 кгс/см2 (то есть будет равно статическому давлению столба воды высотой 4 метра).

Изображение 8. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 20 метров в.ст. (30 на выходе минус 10 на входе).
На изображении 8 вода поступает в насос с положительным подпором в 10 м.в.ст (манометр на входе в насос показывает 1 кгс/см²). Насос же поднимает водяной столб на высоту 30 м.в.ст. (манометр на выходе из насоса показывает 3 кгс/см²). Полезный напор насоса составляет 20 м.в.ст. (30 на выходе – 10 на входе). Иными словами перепад давлений в насосе составит 2 кгс/см².

С точки зрения самого насоса ситуация с 10 метрами подпора на входе и 30 метрами напора на выходе идентична той, когда, например, на входе нулевое давление, а напор на выходе равен 20 метрам. То есть 30 – 10 = 20 – 0.

Только следует помнить, что корпус насоса должен быть рассчитан именно на давление в напорной линии, а не на размер перепада между входом и выходом. В нашем примере насос создает перепад давлений 2 кгс/см2, однако давление в корпусе насоса при этом составит 3 кгс/см². Именно на 3 кгс/см² он и должен быть рассчитан (и желательно с запасом).

Изображение 9. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 34 метра в.ст. (30 на выходе + 4 высота самовсоса).

На изображении 9 насос работает в режиме самовсоса, иначе говоря — с отрицательным подпором на всасывании. Высота самовсоса составляет 4 метра, а это значит, что в напорной линии давление будет ниже атмосферного на 0,4 кгс/см2. Манометр на входе в насос будет бесполезен, потому что он показывает давление только выше атмосферного. Чтобы увидеть отрицательное давление на входе в насос нужно поставить вакуумметр. В данном случае он покажет значение абсолютного давления 0,6 кгс/см2 (то есть на 0,6 кг/см2 выше абсолютного вакуума, но на 0,4 кг/см² ниже атмосферного давления).

Подъем воды насосом составляет 30 м.в.ст. Высота самовсоса — 4 метра. Полезный напор, создаваемый насосом, будет равен 30 + 4 = 34 м.в.ст. или 3,4 кгс/см².

Ловушка №4. Рабочее давление насоса не зависит от его максимального давления.

Часто считают, что слишком мощный насос не стоит ставить в маленькую систему. Будто он создаст такое давление, которое разорвет трубы. Однако это утверждение может быть справедливым, только если пропускная способность трубопроводной системы низкая (например, если диаметр трубы меньше диаметра патрубков насоса). Если же пропускная способность системы достаточна, то насос не создаст в ней избыточного давления.

Разберем пример.

Требуется перекачать воду с производительностью 5 м³/час с подъемом на высоту 32 метра. Однако в наличии есть центробежный насос, который обеспечивает производительность 5 м³/час при напоре 57 метров (например, Pedrollo 2CPm 25/16A). То есть наш насос намного мощнее, чем надо. Означает ли это, что насос создаст огромное давление в системе, намного больше, чем требуется? Ответ простой – нет. Давайте взглянем на кривую характеристик центробежного насоса.

Изображение 10. Рабочая точка центробежного насоса зависит от сопротивления в линии

На изображении 10 видно, что насос может работать как при напоре 32 метра (рабочая точка №2 на рисунке), так и при напоре 58 метров (рабочая точка №1 на рисунке). Однако в какой именно точке насос будет работать выбирает не он сам, а сопротивление системы. Если требуется поднять воду всего лишь на высоту 32 метра, то насос вынужден будет работать в рабочей точке №2. В этом случае его производительность правда будет значительно выше, чем требуется – 9,6 м³/час вместо требуемых 5 м³/час.

Еще проще ситуация с объемным насосом, например, с шестеренным. Если он рассчитан на максимальное давление 10 бар и производительность 5 м³/час, то при сопротивлении 10 бар он покажет производительность 5 м3/час. Если же сопротивление в линии будет небольшим (5 бар), то насос обеспечит ту же самую производительность 5 м³/час при давлении 5 бар. Изменится только потребляемая мощность (снизится в 2 раза).

Таким образом если сопротивление в линии ниже, чем максимальное давление насоса, реальное давление в линии окажется равно этому сопротивлению (а не максимальному давлению насоса).

Если сопротивление в линии выше, чем то, что может преодолеть насос, для насоса это будет равносильно работе на закрытую задвижку. При этом динамические насосы будут работать «вхолостую» и с ними может ничего не произойти, кроме риска перегрева (ведь они перестанут охлаждаться потоком жидкости). Мембранные пневматические насосы в этой ситуации остановятся и с ними не будет ничего плохого. Большинству же объемных насосов работа на закрытую задвижку строго противопоказана. Ведь они не ограничены верхним пределом создаваемого давления и будут пытаться повысить его, пока их двигатель не перегреется или корпус насоса не повредится от избыточного давления.

Давление различных видов насосов

Давление зависит от вида насоса. Насосы бывают динамические (центробежные, вихревые) или объемные, (шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).

Центробежные одноступенчатые насосы не способны обеспечивать давление более 10-11 кгс/см² (то есть не могут развить напор воды более 100-110 метров) даже при очень большой мощности электродвигателя.

Вихревые насосы обеспечивают давление до 16 кгс/см² (напор воды 160 метров) даже при небольшой мощности благодаря особой форме рабочего колеса. Каждая частичка воды соприкасается с таким колесом несколько раз и приобретает большую энергию. Обратная сторона такой «выгоды» — значительное ухудшение производительности насоса.

Другим возможным решением улучшить напор насоса — применение нескольких последовательных колес в корпусе одного насоса. Такие агрегаты называют многоступенчатыми насосами. Их КПД по сравнению с вихревыми достаточно высок. Максимальное давление этих насосов достигает 30 кгс/см2 (300 метров водяного столба).

Высокое давление могут обеспечить объемные насосы различных типов. К ним относятся шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).

Шестеренные насосы в нашем каталоге обеспечивают давление до 14,5 кгс/см².

Большинство мембранных пневматических насосов обеспечивают максимальное давление до 7-8 кгс/см².

Плунжерные дозировочные насосы из нашего каталога развивают давление до 20-25 кгс/см².

Способы регулировать давление насосов

Изменить давление (и производительность) насоса можно несколькими методами. Часть из них касается изменения параметров самого насоса, а часть касается изменения параметров трубопроводной линии.

Давление насоса можно регулировать с помощью изменения скорости вращения вала насоса.

Для центробежного насоса снижение частоты вращения вала приводит к пропорциональному уменьшению максимальной производительности и уменьшению максимального давления во второй степени. Например, уменьшение частоты вращения в 1,5 раза приводит к уменьшению производительности в 1,5 раза и уменьшению давления в 2,25 раза (1,5²).

Изображение 11. Уменьшение скорости вращения вала центробежного насоса приведет к одновременному уменьшению давления и производительности в системе.

На изображении 11 центробежный насос изначально работает на обычной скорости 2900 об/мин. С учетом сопротивления системы он работает в рабочей точке №1. Его производительность составляет 3,1 м³/час при напоре 4,5 м.в.ст.

Затем частота вращения вала была уменьшена в 1,5 раза до 1933 об/мин. Это привело к изменению кривой характеристик насоса. Максимальная производительность снизилась в 1,5 раза (с 3,6 до 2,4 м³/час), а максимальный напор снизился в 2,25 раза (с 20 до 8 м.в.ст.). Поскольку производительность насоса снизилась, то снизилось и сопротивление трубопроводной системы. Давление в системе упадет вместе с производительностью. Теперь новая кривая характеристик насоса (1933 об/мин) будет пересекаться с кривой трубопроводной системы в новой точке №2. Теперь производительность составит 1,9 м³/час при напоре 3 м.в.ст.

Для объемных насосов уменьшение частоты вращения вала насоса приводит к пропорциональному снижению производительности и потребляемой мощности. За счет освободившегося запаса по мощности такой насос сможет работать в системе с увеличенным давлением (по сравнению с работой при номинальной скорости вала).

Если же объемный насос остается в той же системе, где и работал до понижения скорости, то при снижении производительности произойдет и некоторое уменьшение давления из-за снижения сопротивления системы.

Как изменить скорость вращения вала насоса?

Менять скорость вращения вала насоса, например, можно при помощи понижающей/повышающей редукторной (или ременной) передачи между двигателем и насосом.

Частоту вращения вала двигателя (и соответственно насоса) также можно регулировать при помощи частотного преобразователя. Этот способ регулирования давления является наиболее гибким и экономичным. Он позволяет насосу подстраиваться под изменение параметров системы и работать без существенного понижения КПД, несмотря на уменьшение производительности. Как правило, сильное падение КПД происходит лишь при очень резком (менее 30% от номинала) уменьшении частоты вращения.

Дросселирование — метод изменения параметров трубопроводной системы путем уменьшения сечения напорной или всасывающей линии с помощью задвижки, затвора или крана.

Уменьшение сечения напорной линии уменьшает ее пропускную способность (а с ней и производительность), зато позволяет повысить давление на участке между насосом и задвижкой. Такой способ регулирования параметров насосов уменьшает КПД насоса из-за дополнительного сопротивления в системе, которое насос пытается преодолеть.

Уменьшение сечения всасывающей линии так же уменьшает производительность насоса, с одновременным понижением давления (давление на выходе из насоса понижается за счет создания дополнительного разрежения во всасывающей линии между задвижкой и насосом). КПД насоса так же снижается, но несколько меньше, чем при дросселировании напорной линии. Зато растет риск возникновения кавитации, а с ним и риск быстро погубить насос.

Увеличение диаметра трубопровода. Эта операция противоположна дросселированию.

Если увеличить диаметр напорного трубопровода, то сопротивление линии уменьшится. Давление в линии снизится. Производительность (в случае с центробежным насосом), напротив, возрастет. Имеет смысл только при большой протяженности напорного трубопровода, чтобы эффект был заметен.

Байпасирование — (by pass — в обход) — еще метод регулирования подачи и давления насоса путем манипуляций с трубопроводной линией.

Заключается в установке регулируемого или нерегулируемого перепуска (байпаса) с напорной линии на всасывание. То есть часть жидкости с напорной линии при помощи байпаса будет возвращена обратно во всасывающую линию. По отношению к насосу — это аналогично снижению сопротивления, т.е. происходит снижение напора. По отношению к потребительской сети — это аналогично снижению подачи. В результате рабочая точка (Q-H) сместится круто вниз, т.е. можно в потребительской сети получить одновременно меньший напор и меньшую подачу (энергия жидкости идет на сброс). Байпасирование уменьшает КПД насосного агрегата, поэтому этот метод обычно используют для защиты насоса и линии от избыточного давления, но не для работы насоса в обычном режиме.

Комбинация методов

Любой метод регулирования давления насоса влияет и на другой его параметр – производительность. А что если нам нужно изменить давление в системе, но при этом сохранить производительность на том же уровне?

Здесь поможет только комбинация методов. Можно, например, уменьшив частоту вращения вала насоса, одновременно увеличить диаметр труб в напорном трубопроводе. Однако возможность применения тех или иных методов зависит от конкретной трубопроводной системы и универсального решения дано быть не может.

Чаще же всего для решения таких задач используют автоматические насосные станции, состоящие из нескольких насосов, частотных преобразователей и управляющей автоматики. Такие станции могут самостоятельно поддерживать нужные параметры в системе при необходимости включая или отключая некоторые насосы, а также изменяя им частоту вращения двигателя

Полезные статьи:

Как рассчитать потери напора в трубопроводе в зависимости от его длины и диаметра? Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором расчета потерь напора в трубе.

Как подобрать насос с нужным давлением? Мы подготовили небольшую статью, в которой описали как подобрать необходимый насос по давлению (напору) и расходу (производительности). Перейдите сюда для подбора насоса онлайн.

Источник

В нашей статье Вы найдете подробное описание правильного выбора насоса для скважины, благодаря статье Вы сможете самостоятельно выбрать подходящий Вам насос без лишних затрат, а также избежите ошибок большинства.

Введение

Обвязка скважинного водоснабжения, это весьма трудоемкий процесс, который требует не только физических, но и умственных способностей.

Первое, что нужно знать о выборе скважинного насоса — это параметры скважины. К ним относят:

1. Глубина скважины

2. Дебит скважины (количество пополнения воды в час) Так средне статистическая бытовая скважина производит 1,5-2,0 куба воды в час.

3.Зеркало воды (уровень воды от поверхности земли до начала водяного столба в скважине)

Диаметром скважины зачастую можно пренебречь!!! Связано это с тем, что в большинстве случаев используется обсадная труба 125мм (120мм скважина), что подходит для стандартных бытовых насосов 3,5″ (88,9мм) и 3″ (76,2мм). Встречаются насосы 4″ (101,6мм) для скважин 135мм или 160мм, но они обычно уже приближены к классу колодезных насосов 6″ (152,4мм). Такие насосы рассчитаны на небольшие глубины.

Следует добавить, что выбранный диаметр насоса «впритык» приводит к лишней трате денег. А связано это с тем, что насос охлаждается в процессе работы водой, которая циркулирует в скважине, поэтому нужен запас 20-30мм. Итоговый внутренний диаметр обсадной трубы равен 20-30мм + диаметр насоса в миллиметрах.

Отметим, что расчёт насоса для колодца осуществляется аналогично расчету насоса скважины. Так что, описанный в статье способ расчета насоса скважины отлично подходит для выбора и расчета колодезного насоса.

Сам же диаметр скважины влияет на количество воды имеющейся в запасе столба воды и конечную стоимость насоса. Почему стоимость насоса зависит от диаметра скважины? Дело в том, что если дебет маленький, а расход воды большой, то возникает ситуация, когда столб воды начинает медленно уходить вниз. Это влияет на повышение сопротивления столба поднимаемой воды насосом, что приводит к покупке более мощного и производительного насоса.

Также объем воды в скважине влияет на скорость ее пополнения и количество включений насоса в час. Чем реже насос включается тем лучше. Минимальное расчетное количество не более 30-50 включений в час. Всё это высчитывается из простой зависимости (Расход на потребителей [л/час]/(Дебет скважины [л/час]) x (Расход на потребителей [л/час] / объем столба воды [л]) = кол-во включений/час.

Более подробно, с примерами, про установку с обвязкой погружного насоса в скважину своими руками Вы сможете узнать прочитав статью до конца.

Для подбора скважинного глубинного насоса нужны следующие параметры:

1. Уровень погружения насоса в столбе воды.

Как правило все бытовые насосы центробежного типа могут погружаться в столб воды не более 30 м, но есть бытовые насосы, к примеру Aquatech, которые могут погружаться в столб воды до 80 метров, а вот винтовые насосы погружаются не более чем на 15-20 метров.

Такие параметры заложены не спроста, ведь объем воды, который будет давить на насос, может с легкостью повредить механизм насоса: сальники, корпус и т.д.. Так что перед покупкой скважинного глубинного насоса обязательно ознакомьтесь с этим параметром, который будет прописан в инструкции по эксплуатации насоса.

2. Расстояние от скважины до дома или точки потребления.

Это неотъемлемая часть в подборе погружного скважинного насоса. Ведь каждые 10 метров трубы по горизонтали равны потере давления примерно 0,1 атм. Каждый отвод трубы т.е. угол поворота , это потеря давления около 0.11 атм. Тройник и обратный клапан установленные на скважине до реле давления съедают около 0,39 атм на элемент.

3. Количество точек подключения.

К точкам подключения относят унитаз, стиральные и посудомоечные машины, умывальники , раковины, душевые кабины и т.д. В общем точки — это элементы водоотведения где будет происходить разбор воды.

Усредненный расход воды на точку около 10 литров в минуту.

4. Производительность насоса скважины.

Подбирается от одновременного использования точек воды. Допустим, кухонная мойка и душевая кабина потребляют одновременно около 20 литров в минуту. Следовательно, насос должен обеспечить их бесперебойную работу, и при этом у него было наименьшее число выключений в час.

Если скважинный насос будет сильно мощный, то он будет часто включатся и выключатся, а это большая ошибка при подборе скважинного насоса. Циклы включений и выключений насоса строго регламентированы производителем. Так частые циклы работы насоса вредят его двигателю.

Двигатель у них мощный, но нежный!!!

Большинство производителей рекомендуют не более 50 циклов в час, однако, на практике лучше придерживаться не более 15-20 включений в час (идеальный вариант). Такой насос прослужит дольше.

Соответственно из этих правил скважинный насос должен работать без прерывно во время пользования «точками разбора воды».

5. Мощность насоса.

Мощность скважинного насоса легко подсчитать, нужно просто соблюсти все выше приведенные пункты.

Выведем формулу расчета скважинного насоса:

А- Глубина скважины

Б- Горизонтальный участок трубы

В- Сопротивление напору (совокупность фильтров, углов, тройников в магистрали)

Г- Зеркало воды от верхнего уровня грунта

Д- Дебет скважины

Т- Количество одновременно используемых точек разбора воды (обычно берется 1т=10л/мин)

Е — Итоговое значение необходимого напора насоса

Д (л/мин) >= Пиковое потребление л/мин (1 м.куб./час = 16,66 л/мин)

Как правильно перевести м.куб. в л.мин >>> XX м.куб.*1000 / 60 = XX л/мин

А+Б+В+Г = Е, при условии Д < Т; Б+В+Г = Е, при условии Д >= Т

Рассмотрим пример расчета погружного скважинного насоса для работы с автоматикой:

Глубина скважины: 30м (А)

Насос всегда поднят от дна скважины на 2-3 метра.

Допустим возьмем подъем 2м. В результате (А = 28м).

Горизонтальный участок трубы (Б) :

От скважины до дома: 20м или 0,2атм по горизонту, (Б = 20м)

Сопротивления напору (В) :

Наличие 5 поворотов трубы (0,5атм = 50м);

обратный клапан (0,39атм = 39м) и фильтр (0,4 атм =40м), (В = 129м)

Необходимо учесть, что если глубина скважины составляет более 60м, то необходимо установить 2 обратных клапана — один ставится непосредственно после насоса, а второй на высоте 45-50м.

Также большинство производителей рекомендуют ставить обратный клапан после насоса через расстояние от 1 до 5 м, но этим можно пренебречь на малых глубинах.

Зеркало воды возьмем: 5м (Г)

Учтем зеркало воды и получим столб воды в котором будет находиться насос 28м-5м=23м (А=23м)

Знаете ли Вы, что насос испытывает нагрузку подъема жидкости начиная с конца столба воды.

В этом примере зеркало 5м — следовательно насосу потребуется преодолеть сопротивление столба воды в 5м по вертикали. Таким образом, сопротивление по напору составит 0,5атм (10м=1атм).

Однако надо учесть сезонные колебания столба воды — это порядка 10м, т.е. добавляем еще 1атм потерь.

В итоге: Г=5+10=15м (Г=15м)

Дебет: 1,8 м.куб./час (Д)

Если Вам неизвестен дебет Вашей скважины, то смело можете брать 1,2-1,4 м.куб/час

Произведем расчет количества воды, производимое скважиной:

Д= 1,8*1000/60 = 30 л/мин

Точек разбора воды: возьмем одну (Т)

Д = 30л/мин; T = 10л/мин ===> Д>Т

Д>Т — значит вода не убывает в скважине, следовательно насосу нет необходимости работать на столб воды в скважине, при ее опустошении ==> (А = 0)

Произведем расчет по имеющимся данным:

Переводим величины горизонтальных потерь в вертикальные (10м по горизонтали = 1м по вертикали):

(Б+В)/100 ==> (20м+129м)/100 = 1,49м ; Г=15м

А+Б+В+Г = Е, при условии Д < Т; Б+В+Г = Е, при условии Д >= Т

15м+1,49м = 16,49м =>
Е = 16,49м (16,49м/100 = 1,649атм)

1,649м (2атм) эта высота будет потрачена только на подъем воды до реле давления. т.е. мы получим на выходе трубы давление воды не более 0,1 атм.

Исходя из этого нам нужно получить на выходе, т.е. в точке разбора воды около 2,6 атм (26м).

Следует помнить, что если Вы используете автоматику, то давление в гидроаккумуляторе устанавливается всегда на 0,1атм меньше давления включения автоматики !!! Также необходимо знать, что гидроаккумулятор стабилизирует давление в системе и его сопротивлением можно пренебречь.

Правильно настроенный гидроаккумулятор прослужит дольше.

Если у Вас многоэтажный дом, то необходимо учесть подъем до самой верхней точки разбора, из учета 10м=1атм потерь.

В итоге получаем: 2,6 + 2 + Hверхней точки[атм] = 4,6атм (46м).

Делаем вывод, что подъем насоса должен быть не менее 46 метров.

46м + 10% = 50,6м => Идеальным вариантом будет насос с подъемом 50 метров.

Всегда делаем минимальный запас 5-10% по мощности насоса. Это уменьшит его износ и позволит работать двигателю более стабильно при перепадах напряжения и пусках насоса.

Из полученного расчета получаем список подходящих насосов:

Aquario ASP 1Е 45-90(напор 45 м, КАБЕЛЬ 35м.) — Запас по давлению 24%

Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор 45 м, кабель 25 м) — Запас по давлению 14%

BELAMOS Насос скважинный TF3- 60 (напор 60 м, длина кабеля 35 м) — Запас по давлению 62%

WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%

Самый минимальный подходящий вариант и при этом финансово привлекателен:

WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%

Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор 45 м, кабель 25 м) — Запас по давлению 14%

Самый идеальный вариант:

WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%

С таким скважинным насосом и напор будет хороший и в дальнейшем можно немного расширить длину горизонтального водопровода или добавить большее число точек разбора, без критичных для двигателя нагрузок.

Давайте рассмотрим структурно схему обвязки водопровода с насосом скважины:

Обвязка насоса скважины

Для правильной обвязки скважинного насоса нам понадобится:

Насос
Обратный клапан ГГ + ниппель (либо обратный клапан ГШ)
Муфта ПНД с наружной резьбой
Труба ПНД
Оголовок герметичный ОГС 113/125 или ОГС 127/165 (зависит от диаметра обсадной трубы)
Угол ПНД обжимной (для поворота трубы)
Шнур полиамидный 6мм или 8мм (для подвешивания насоса)
Автоматика

Бывает три типа автоматики:

1. Блочная (собирается по частям и состоит из Штуцера 5-ти выводного, Штуцера 3-х выводного; Реле давления PM/5G, PA 12 MI; Манометра; Датчика сухого хода; Реле протока воды WATTS)

2. В сборе (Реле давления PM/5-3W, Турбипресс)

3. В сборе с компенсатором гидроударов (Блок автоматики PS-01A, PS-01С)

Гидроаккумулятор или Бак для воды ATV (рекомендуется с баком использовать автоматику PS-01A)

Следует учесть, что у гидроаккумулятора указывается полный объем.

Помните, основное предназначение — компенсация гидроударов.

Слишком большой объем может привести к эффекту застаивания воды .

Так гидроаккумулятор на 24л будет запасать всего 11,3л.

Если гидроаккумулятор будет удален от автоматики, то дополнительно понадобится Муфта ПНД с наружной резьбой 1″ и Муфта ПНД с внутренней резьбой 1″
Муфта ПНД с наружной резьбой 1″ для отвода трубы после автоматики
Дополнительные элементы сантехники на Ваше усмотрение (краны, тройники, ниппели и т.д.)
Кессон (На Ваше усмотрение)

Кессон — это колодец, в котором размещается верхняя часть скважины и герметичный оголовок. Применяется как правило для избегания попадания мусора на поверхность участка скважины. Также в декоративных целях, когда скважина находится где-то на участке. Состоит из кольца полимерно-песчаного, конуса, дна и люка.

Утеплитель трубы при прокладке в земле (вспененный полиэтилен или пенополистирол)
Греющий кабель

Крепится на открытые участки трубопровода в скважине (до воды) и трубе проложенной до дома (в утеплителе). Также кабель бывает двух исполнений: наружный кабель
(крепится на поверхности трубы) и внутренний кабель (протягивается внутри трубы).

Как правило для наружного кабеля используется не пищевая термоусадка , но для внутреннего кабеля помимо пищевой термоусадки понадобится еще специальный сальник АКС1 для введения кабеля в трубу и тройник с внутренней резьбой под сальник на 3/4 или 1/2. Как правило обычно подходит тройник 1″х3/4х1″ или 1″х1/2х1″.

Также Вы всегда можете проконсультироваться у наших менеджеров, позвонив по телефону (351)222-10-92, заказать звонок (через форму на сайте) или связаться он-лайн.

. Вы можете позвонить нашим менеджерам по телефону +7 (351) 222-10-92 и проконсультироваться по интересующим Вас вопросам. Сайт компании ВИКО: www.td-viko74.ru
«ВИКО» — инженерная сантехника в Челябинске

Источник

Содержание

Расчет производительности для дома

Характеристики насоса

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Регулирование работы насоса

Производительность насоса

Обзор насосов

Коротко о главном

Производительность центробежного насоса (подача Q) — это объём жидкости, перемещаемый агрегатом за момент времени. Для того чтобы произвести расчёт производительности насоса, необходимо знать условия, в которых он будет эксплуатироваться. Рассчитав данную величину, вы определитесь, какое устройство вам подойдёт.

Для расчёта производительности нужного устройства начнём с вопроса, как рассчитать напор насоса, который нам понадобится. Для этого нам необходимо произвести замеры расстояния от точки зеркала воды до самого крайнего потребителя. Расстояние считается в метрах.

Обратите внимание! Принято, что расстояние 10 метров по горизонтали от точки напора равняется одному вертикальному метру подъёма устройства. То есть устройство с напором 40 метров будет выдавать не более 2 атмосфер давления, если он будет производить забор воды на уровне её выдачи, а расстояние до точки выдачи будет 200м (то есть без подъёма, только по горизонтали).

Схема подключения насосной станции к водопроводу

Пример установки оборудования в частном доме

Расчет производительности для дома

На рисунке буквой Н — обозначается высота, а буквой L — длина. При расчёте расстояния необходимо занести расстояние по вертикали и горизонтали в разные строчки, далее мы объясним, как их сложить правильно.

Допустим, расстояние Н (высота) от зеркала воды до самой крайней точки (ванная комната) составило 8 метров, расстояние L(длина) магистрали, составила 18 метров, следовательно, длину переводим в высоту, разделив её на десять: H=L/10 = 18/10= 1.8м, складываем её с замеренной высотой, получаем 9,8 метра.

Следующим этапом необходимо выполнить расчёт потребляемой воды Q. Для этого нужно посчитать, сколько одновременно открытых точек забора воды будет использоваться. В нашем случае:

Смеситель умывальника – 10 литров в минуту
Смеситель ванной – 15 литров в минуту
Стиральная машина – 8 литров в минуту.

Суммарный расход вычисляем путём сложения, получатся 10+15+8=33 л/мин это показатель нужной производительности. Аппарат должен соответствовать либо превышать данное значение.

Выдача 20 литров в минуту, ёмкость резервуара 2л – идеальное негабаритное решение для постоянного напора воды в загородном доме из резервуара

Итак, мы выяснили, что для нужного нам снабжения дома водой нам понадобится, чтобы подача насоса составляла 33 литра воды в минуту на высоту 10 метров . Получив эти данные, направляйтесь в специализированный магазин и подбирайте нужную модель.

Характеристики насоса

Гидравлическая характеристика – показывает зависимость производительности и напора, обозначается на графиках кривыми линиями.

Подача устройства – это объём жидкости, перемещаемый агрегатом за момент времени. Обозначается буквой Q – это производительность (подача). Измеряется в м³/ч либо л/сек.

Напор насоса — высота, на которую устройство может поднять столб воды. Обозначение буква H. Измеряется в метрах (м).

Мощность – это энергия, которую получает поток воды за момент времени. Обозначается буквой N, а измеряется в киловаттах.

Электрическая мощность — значение мощности электропривода аппарата, которая также измеряется в киловаттах.

График кривой напора и производительности.

КПД – значение выражает, сколько потребляемой энергии преобразуется в полезную. Полезная энергия – это энергия, которую отдаёт устройство жидкости, а потребляемая энергия – это значение, сколько потратил двигатель энергии, чтобы раскрутить вал.

Нагрузка, которую оказывает вода за счёт создания давления и её перемещения съедает часть полезной энергии, из-за этого она теряется. Высокий показатель КПД говорит о том, что машина эффективно справляется с работой.

Узнав, в чём измеряется производительность, вы легко сможете ориентироваться, на какие данные следует обращать внимания и понимать, что они означают.

Импеллерный аппарат. производительность импеллерного насоса позволяет ему работать с вязкими жидкостями. Применяется в нефтепереработке, пищевой и химической промышленности

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Рабочая характеристика – величина производительности. Такой график показывает зависимость напора машины от ее производительности.

Рабочая точка – это место пересечения линий характеристики, а именно его производительности и напора. Такие графики составляются в условиях замеров нужных величин и внесение их на ось ординат. Величина измеряется в л/сек либо м³/час. Считается идеальным параметром для выбора устройства. Стоит учитывать, что со временем аппарат даёт просадку, и значение этой величины соответственно тоже изменяется. Учитывая просадку, устройство берут мощнее.

График отношения высоты напора и параметров системы

Техническая характеристика агрегата указывает, какова номинальная производительность насосов. Такие данные помогают нам определиться при выборе устройства. Зная условия эксплуатации, их сравнивают с номинальными значениями и подбирают нужный агрегат с учётом запаса.

Выбор аппарата для скважины:

Выбор типа и конструкции устройства зависит от условий его эксплуатации. Необходимо знать, где он будет установлен и какой напор он должен иметь. Различают следующие типы устройств:

импеллерный; (ламельный)
пластинчатый; (шиберный)
центробежный;
плунжерный;
шестерённый;
центробежно-шнековый (дисковый и осе – диагональный).

Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Для того чтобы произвести расчёт насоса, необходимо посоветоваться с квалифицированным специалистом, либо самому хорошо разбираться в данной теме.

Осе – диагональный шнековый аппарат. Используется для работы с нефтепродуктами

Регулирование работы насоса

Регулирование работы – это процесс изменения технических характеристик устройства либо изменения характеристик системы подачи. Процесс осуществляется несколькими способами:

Дросселирование — самым распространённым является процесс регулирования за счёт изменений системы подачи. Для изменения условий системы подачи пользуются вентилями и задвижками. Из-за опасности возникновения кавитации таким способом не рекомендуется злоупотреблять. Как правило, на промышленных объектах на каждом вентиле стоят метки, пределы которых переходить не допускается, ввиду возникновения аварийной ситуации. (Кавитация – процесс образования пузырьков во всасывающем патрубке с последующим схлопыванием и высвобождением большого количества кинетической энергии, опасен гидроударами и разрывами трубопроводов).
Изменение частоты вращения – потери и возникновение аварийной ситуации минимальны, не требуется крутить задвижки. Такой метод можно считать идеальным, но увы недостаток все-таки есть. Не каждый привод предполагает регулировку частоты вращения.

В некоторых случаях производят регулирование работы устройства за счет изменения угла наклона лопастей

Все остальные способы требуют вмешательства в середину рабочей части насоса. Например, в многоступенчатых устройствах убирают количество рабочих ступеней.

Производительность насоса

В чём измеряется производительность? Подача измеряется в м3/ч в час либо л/сек. От производительности зависит, то для каких целей он будет применён. У любой мотора есть свои заявленные характеристики. Как правило, они пишутся на жестяных табличках и крепятся на корпусе агрегата.

Табличка с характеристиками закреплена на крышке конденсаторного блока

На табличке указаны следующие параметры:

Q – подача 40 литров в минуту;
H – напор устройства, его высота подъёма столба воды 38 метров;
V – питание сети 220Вольт 50Hz;
kW – 0.37кВт – мощность двигателя, ток 2,5А;
2900 – оборотов на валу;
IP 44 – степень защиты (от капель и брызг, предметов размеров не более 1мм).
Также, указана страна производитель.

Также на табличках могут указывать другую дополнительную информацию. Эта информация пригодится в дальнейшем при обслуживании.

Обзор насосов

Насосы бывают промышленные и бытовые. В основу работу положен одинаковый принцип, разница только в размерах и индивидуальных параметрах. Нужный агрегат подбирается в зависимости от типа выполняемой работы. Рассмотрим типы устройств и их разновидности.

Виды насосов

Поверхностные насосы

Такие устройства не погружаются в воду, а находятся над или под ее поверхностью. Забор воды происходит посредством всасывания через магистраль. Такие машины применяются для водоснабжения жилых домов, коттеджей, мест, где отрезок до зеркала воды небольшое.

Модели поверхностных насосов с подробными характеристиками можно найти тут.

Бывают двух видов:

Вихревые – имеют небольшую глубину всасывания. Большинство видов применяются для повышения давления воды, которая поступает из системы или резервуара. Также, существуют конструкции, которые используются для забора воды с небольшой глубины, до 9 метров. Для удобств эксплуатации такие устройства устанавливаются в паре с автоматикой. Благодаря системе автоматики и гидроаккумулятора, появилась возможность получать воду, просто открыв кран. Автоматика следит за наполнением резервуара (гидроаккумулятора) и подкачивает воду в него, когда давление снижается до установленного значения.

Поверхностный вихревой насос в разрезе. У центробежного аппарата такая же конструкция, отличие в том, что используется два и более колеса забора воды

Центробежные – практически ничем не отличаются. Они имеют аналогичную конструкцию. Разница состоит в количестве составных частей: у вихревого устройства – одно колесо, а у центробежного может быть два и больше колеса забора воды. От количества колёс зависит мощность напора. Выдача составляет от трех до девяти кубических метров в час.

Центробежный насос устройство и принцип работы:

Колодезные насосы

Такие машины имеют нижний забор воды. Конструкция позволяет работать полностью погружая устройство в воду. Охлаждение осуществляется благодаря температуре перекачиваемой жидкости. В конструкции применено оригинальное решение – автоматический выключатель, который отключает питание при падении уровня воды. Выключатель работает по принципу поплавка. Аппарат дает от трёх до семи кубов воды в час, напор от 10 до 30 метров.

Колодезный насос. Имеет нижний забор воды и автоматический выключатель
(защита от сухого хода)

Скважинные насосы

Размер скважинных агрегатов в диаметре составляет от 75мм до 250мм, благодаря этому размеру, не составляет труда опустить аппарат в обсадную трубу скважины. Они подходят для подачи слегка загрязнённой воды с примесями. Благодаря хорошей производительности насосы получили достаточно широкое применение в быту. Устанавливаются в комплекте с автоматикой и гидроаккумулятором. Используют для обеспечения водой жилых домов.

Пример применения скважинного аппарата.

Дренажные насосы

Погружной тип, предназначенный для работы с загрязнённой водой. Такими устройствами откачивают загрязнённую воду с котлованов, подвалов, бассейнов, искусственных водоёмов. Устройства малогабаритные, производительность насосов колеблется от 10 до 100 кубических метров в час, в зависимости от производителя и назначения.

Насос дренажный погружной характеристики

Дренажный насос. Конструктивные характеристики

Разновидностью дренажных устройств выступают фекальные. Отличие их в том, что фекальный может перекачивать жидкость, содержащую более крупные частицы, используются для перекачивания канализационных и сточных вод.

Фекальные насосы подходящие вашим параметрам можно на нашем сайте.

Шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый, как его ещё называют шестерённый — это агрегат объёмного типа. Хорошо себя зарекомендовал при работе с вязкими продуктами, такие как различные типы масла, нефтепродукты. Существует два типа: с внутренним зацеплением и внешним. Проводя расчет производительности насоса шестерёнчатого типа, необходимо учитывать то, что она зависит от конструкции машины и его размеров, косозубые шестерни обеспечивают более плавный поток жидкости, чем прямозубые.

Чтобы узнать производительность насоса формула следующая:

Q = 2·f·z·n·b·η_V

Q – производительность шестеренчатого насоса, м³/с;
f – площадь поперечного сечения пространства между соседними зубьями, м²;
z – число зубьев;
b – длинна зуба, м;
n – частота вращения зубьев, сек^-1;
η_V – объемный коэффициент полезного действия.

Наибольшее применение получила косозубая конструкция шевронных шестерён. Коэффициент полезного действия не превышает 70%.

Шестерённый насос — устройство, принцип работы, применение:

Циркуляционный насос

Для поддержания правильного режима работы теплоносителя, для циркуляции воды в системе отопления применяют циркуляционные насосы. Основной особенностью является размер. Они очень компактны и размещаются, прямо на магистральной трубе системы отопления. Благодаря устройству достигается равномерная температура по всей системе отопления. В них есть встроенный режим регулировки производительности.

Характеристики циркуляционных аппаратов

Коротко о главном

Мы посмотрели краткий обзор насосов. Узнали, что такое производительность насосов, узнали, как она измеряется и рассчитывается, что такое рабочая точка, какой следует подобрать агрегат в зависимости от типа его конструкции, как смотреть его исходные параметры, что они означают и многое другое.

Думаю, вы стали маленьким профессионалом и, опираясь на эту информацию, с лёгкостью разберётесь в своей системе водоснабжения. и советами по применению насосного оборудования в нашей жизни.

Хотелось бы, чтобы вы поделились своими советами по применению насосного оборудования в нашей жизни.

Источник

Расчет методом вычисления и методом измерения.

Насос представляет собой одно из основных механических устройств, которое используется для перемещения жидкости с определенной скоростью. Единицей эффективности любого устройства передающего энергию на расстояние является его мощность. Обычно мощность измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт), но измерение в лошадиных силах (л.с.) по-прежнему широко используется для измерения мощности высокопроизводительных электрических устройств в США. 1 лошадиная сила (л.с.) приравнивается к 746 Вт.

Быстрая формула

• Мощность потока воды (л.с.) (напор) = минимальная мощность, необходимая для запуска водяного насоса

• TDH = полный скоростной напор = перемещение жидкости по вертикали (в футах) + потеря от трения в трубе

• Q = производительность (расход жидкости в галлонах в минуту)

• SG = удельный вес жидкости (удельный вес воды равен 1)

• Мощность потока воды = TDH ∗ Q ∗ SG / 3960

• Фактическая потребляемая мощность = (мощность потока воды (л.с.)) / (эффективность насоса).

Обычно применяется десятичная система записи чисел (50% → 0,5).

1. Определите требуемый расход.

Необходимый поточный расход перекачиваемой насосом жидкости зависит от потребности вашего проекта. Определите эту величину в галлонах в минуту (gpm=гал/мин).

Результат вычисления необходим для того чтобы определить какие насосы и трубы вам понадобятся.

Пример: Согласно плану орошения, подготовленного садовником, требуемый поточный расход: 10 галлонов в минуту

* Справка: 1 foot (ft) = 1 фут = 0.3048 м ; 50 feet = 50 футов = 15.24 м

2. Измерьте высоту, на которую необходимо перекачивать воду.

Это расстояние по вертикали от верхнего уровня грунтовых вод (или верхнего уровня воды в первом резервуаре) до уровня конечного пункта назначения воды. Не принимайте во внимание расстояние по горизонтали, на которое необходимо перекачивать воду. Если уровень воды изменяется со временем, используйте максимально предолагаемое расстояние. Это «высота подачи воды» (напор), который должен будет создать ваш насос.

Пример: Когда садовый резервуар почти пуст (самый низкий предолагаемый уровень), его уровень воды на 50 футов ниже поверхности сада, который нуждается в поливе

3. Оцените потери от трения в трубе.

Помимо минимального давления, необходимого для перекачивания воды на определенное расстояние, вашему насосу также необходимо преодолеть силу трения, создаваемую при перемещении воды по трубам. Общая сила трения зависит от материала, использованного при производстве труб, внутреннего диаметра и длины трубы, а также от наличия изгибов и способа монтажа. Посмотрите на значения потерь от трения в трубах, в таблицах в приложении. Запишите суммарную потерю трения в футах (это означает количество футов, которое вы «теряете» в высоте подачи воды насосом из-за трения)

* Справка: 1’’ (inch) = 1 дюйм = 2,54 см

Пример: Садовник решает использовать пластиковые трубы диаметром 1 дюйм и нуждается в трубе общей длиной 75 футов (включая длину по горизонтали ). Согласно таблице, на трение в трубах при использовании пластиковых труб диаметром 1 » происходит потеря 6,3 футов напора воды на каждые 100 футов общей длины трубы.

75фт ∗ 6,3 фт напора / 100 фт = 4,7 фт напора

Примем во внимание также потерю от трения в каждом монтажном соединении трубы. Для пластиковой трубы диаметром 1 «, одним 90º коленным разъемом и тремя резьбовыми соединениями потеря соответствует 15 футам.

Суммируя все потери вместе получим общую потерю от трения, которая составит:

4,7 + 15 = 19,7 фута или около 20 футов.

Эти диаграммы часто включают в себя оценку скорости воды, также основанную на её расходе и типе используемых труб. Лучше всего поддерживать скорость ниже 5 футов / с, чтобы предотвратить «гидравлический молот», повторяющуюся стучащую вибрацию, которая может повредить ваше оборудование.

4. Суммируйте вместе высоту подачи воды и потери от трения.

Вертикальное расстояние, которое должна преодолеть вода и потери от трения в трубе составляют «суммарный скоростной напор» или TDH. Это общая нагрузка, которую должен преодолеть насос.

Пример: TDH = вертикальное расстояние + потеря от трения = 50 футов + 20 футов = 70 футов.

Таблица удельного веса элементов

5. Обратите внимание на удельный вес, если вы откачиваете жидкость отличную от воды.

В основной формуле расчета мощности насоса предполагается, что вы перекачиваете воду. Если вы перекачиваете другую жидкость, посмотрите ее «удельный вес» в Интернете или в техническом справочнике. Жидкости с более высокой удельной массой более густые и соответственно требуют от насоса большей мощности.

Пример: В нашем примере садовник перекачивает воду, соответственно удельный вес воды равен 1.

6. Введите эти значения в формулу мощности потока воды.

Мощность потока воды или минимальная мощность, необходимая для запуска насоса, равна TDH∗Q∗SG / 3960

где TDH представляет собой полный скоростной напор в футах, Q — расход жидкости в галлонах в минуту (gpm), а SG — удельный вес (1 для воды). Введите все значения, которые вы определили в эту формулу, чтобы рассчитать мощность водяного насоса для вашего проекта.

Пример: садовый насос должен преодолеть TDH 70 футов и произвести расход Q 10 галонов / мин. В случае перекачивания воды, SG равно 1.

Мощность насоса = TDH∗Q∗SG / 3960 = 70∗10∗1 / 3960 = ~0,18 л.с.

7. Разделите мощность двигателя на эффективность насоса.

Теперь вы знаете, какая мощность вам нужна для обеспечения запуска насоса. Тем не менее не существует механическое устройство на 100% эффективно передающее энергию. После того, как вы выбрали насос, проверьте информацию производителя об эффективности насоса и запишите его как десятичной форме. Чтобы найти фактическую мощность двигателя, необходимого для вашего насоса, разделите мощность потока воды на эту величину.

Пример: для выработки насосом мощности 0,18 л.с. насосу с номинальной эффективностью 50% (или 0,5) действительно потребуется двигатель мощностью 0,18/0,5 = 0,36 л.с.

Большинство современных насосов работают с эффективностью от 50% до 85% при использовании их по назначению. Если вы не можете определить номинальную мощность вашего насоса, вы можете предположить, что фактическая необходимая мощность двигателя находится между — Мощность насоса / 0,5 и Мощность насоса / 0,85.

А также советуем ознакомиться со вторым методом расчета.

Полезные советы

Обновлено: 25.11.2020 17:38:51

Поставить оценку

Нажмите, чтобы поставить
оценку

Источник

Напор насоса

Напор насоса – это давление, создаваемое рабочим органом насоса (лопастным колесом, мембраной или поршнем) по средствам передачи энергии от рабочего органа насоса (рабочего колеса, мембраны или поршня) к жидкости, т.е. насос фактически толкает жидкость.

Напор является одной из основных характеристик насоса.

Напором называют приращение механической энергии, получаемой каждым килограммом жидкости, проходящей через насос, т.е. разность энергии при выходе из насос и при входе в него.

Содержание

Напор: определение и характеристика
Напор скважинного и погружного насоса
Напор дренажного и поверхностного насоса
Напор циркуляционного насоса для отопления
Способы увеличения напора насоса

Напор: определение и характеристика

Физическую сущность напора легко понять вспомнив основы гидромеханики. Если к всасывающему патрубку насоса, берущего жидкость из ёмкости, расположенной выше его оси, подключить трубку полного напора, то уровень жидкости в ней будет поднят на некоторую высоту над осью насоса. Эта высота называется полным напором и определяется формулой

На бытовом уровне напором называют давление насоса. И для наглядности давление насоса – это высота, на которую насос может поднять столб жидкости.

Напор имеет линейную размерность – метр.

При подборе насоса напорная характеристика является одной из ключевых, ведь при недостаточном напоре, из крана не будет течь вода, а при слишком высоком напоре может не выдержать водопроводная трасса.

Напор и подача, которые создает насос взаимно связаны. Такую взаимосвязь графически изображают в виде кривой которая называется характеристика насоса. По одной оси графика откладывают напор(в метрах) по другой оси – подачу насоса(в м³/ч).

У каждого насоса – своя характеристика и заданная производителем рабочая точка. Рабочая точка – точка в которой уравновешены полезная мощность насоса и мощность потребляемая водопроводной сетью. По мере изменения подачи – меняется и напор.

При уменьшении подачи напор увеличивается, а при увеличении – уменьшается. Найти оптимальную рабочую точку – это основная задача при эксплуатации насоса.

Напор скважинного и погружного насоса

Расчет требуемого напора скважинного насоса определяется по формуле:

H = Hвысота + Hпотери + Hизлив

где

Все описанные выше параметры измеряются в метрах.

Напор дренажного и поверхностного насоса

Поверхностный насос предназначен для подачи воды из неглубоких колодцев или скважин. Так же поверхностные самовсасывающие насосы используют для подачи воды из открытых источников или баков. Такие насосы располагаются непосредственно в помещениях, а в источник с водой проводят трубопровод.

1 Вариант: источник с водой расположен выше насоса. Например, какой-то бак или водонапорный резервуар на чердаке дома. Тогда напор насоса определяется по формуле:

H = Hвысота + Hпотери + Hизлив — Hвысота бака

где

Hвысота бака – расстояние (высота) между баком запаса воды и насосом

2 Вариант: насос расположен выше источника воды. Например, насос расположен в доме и тянет воду из колодца или скважины. Тогда напор насоса определяется по формуле:

H = Hвысота + Hпотери + Hизлив + Hисточник

где

Hисточник – расстояние (перепад высот) между источником воды (скважина, колодец) и насосом.

Напор циркуляционного насоса для отопления

Циркуляционные насосы используются в системах отопления домов, для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя. Расчет циркуляционного насоса – очень ответственная и сложная задача, которую рекомендуется отдать специализированным учреждениям, так как для расчетов необходимо знать точные теплопотери дома.

Напор циркуляционного насоса для отопления зависит не от высоты здания, а от гидравлического сопротивления трассы.

H = (R × L + Zсумма) / ( p × g )

где

Z = 1,3 – для фитингов и арматуры;

Z = 1,7 – для термостатических вентилей;

Z = 1,2 – для смесителей или кранов, предотвращающих циркуляцию.

Как видите определить требуемый именно Вам напор не составит большого труда, если отнестись к этой задаче с требуемым терпением и вниманием.

Способы увеличения напора насоса

Смонтировать насос, что может быть проще? Подключаем трубу к всасывающему патрубку, другую к напорному, подаем питание и вот можно пожинать плоды работы.

Давайте рассмотрим самые частые ошибки монтажа, устранение которых способствует увеличению напора насоса

С первого взгляда монтаж не представляет из себя трудоемкий процесс, но если заглянуть глубже, то следует учесть ошибки, которые способны значительно сократить срок службы оборудования.

Наиболее распространенные ошибки монтажа:

1 Диаметр трубопровода меньше диаметра всасывающего патрубка насоса. В этом случае увеличивается сопротивление во всасывающей магистрали, а как следствие уменьшение глубины всасывания насоса. Уменьшенный, по сравнению со всасывающим патрубком насоса, трубопровод не в состоянии пропустить тот объем жидкости на который рассчитан насос.

2 Подключение к всасывающей ветке обычного шланга. Этот вариант не настолько критичен, при условии размещения насоса небольшой производительности в нижней точке трассы. В других случаях насос за счет разряжения во всасывающей полости, создаваемого рабочим колесом, сожмет шланг, значительно уменьшив его сечение. Подача насоса значительно уменьшится, а может и совсем прекратиться.

Если вы решили подключить шланг к высокопроизводительному насосу, воспользуйтесь советом производителей насосов – используйте только гофрированный шланг

3 Провисание трубы на горизонтальном участки или уклон в сторону от насоса на стороне всасывающего участка. При работе центробежного насоса необходимо, чтобы рабочее колесо постоянно работало в воде, т.е. рабочая камера насоса должна быть заполнена перекачиваемой средой. При провисании трубопровода или при отрицательном уклоне труб, жидкость из рабочей камеры выключенного насоса будет стекать в самую низкую точку трассы, а рабочее колесо будет крутиться в воздухе. Таким образом не будет движение среды в трубопроводе, а значит напор упадет до 0.

3 Большое число поворотов и изгибов в трубопроводе. Такой вариант монтажа приводит к увеличению сопротивления, а следовательно к уменьшению производительности

4 Плохая герметичность на всасывающем участке трубопровода. Плохая герметичность приводит к подсасыванию воздуха из окружающей среды в трубопровод, снижению напора и излишнему шуму при работе насоса.

В случае определения напора насоса необходимо помнить, что 1 метр напора, который насос создает в вертикальной трассе, равен 10 метрам по горизонтали. Например, если в горизонтальной трассе насос создает напор равный 30 метрам, то максимальный напор этого же насоса в случае монтажа в вертикальную трассу составит 300 метров.

Вместе со статьей «Напор насоса это? Как определить напор погружного, поверхностного или циркуляционного насоса.» смотрят:

Регулировать подачи насоса: дроссель, изменение частоты и др способы

Мощность насоса. КПД и потери мощности в насосе.

Характеристика насоса: напор, подача, рабочая точка. Регулирование насоса.

Источник