Напор насоса это

Главная / Статьи / Промышленные насосы /

Определение понятия напора
Повышение давления насосом называется напором. Под напором насоса (H) понимается удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости.

H = E/G [m]

E = механическая энергия [Н•м]
G = вес перекачиваемой жидкости [Н]

При этом напор, создаваемый насосом, и расход перекачиваемой жидкости (подача) зависят друг от друга. Эта зависимость отображается графически в виде характеристики насоса. Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (H), выраженный в метрах [м]. Возможны также другие масштабы шкалы напора. При этом действительны следующие соотношения:

10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа

На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (Q), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Возможны также другие масштабы шкалы подачи, например [л/с]. Форма характеристики показывает следующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он создает максимальное давление. В этом случае говорят о напоре насоса H₀ при нулевой подаче.

Когда клапан начинает медленно открываться, перекачиваемая среда приходит в движение. За счет этого часть энергии привода преобразуется в кинетическую энергию жидкости. Поддержание первоначального давления становится невозможным. Характеристика насоса приобретает форму падающей кривой. Теоретически характеристика насоса пересекается с осью подачи. Тогда вода обладает только кинетической энергией, то есть давление уже не создается. Однако, так как в системе трубопроводов всегда имеет место внутреннее сопротивление, в реальности характеристики насосов обрываются до того, как будет достигнута ось подачи.

— Характеристики насосов
— Различная крутизна при идентичном корпусе и рабочем колесе насосов (например, в зависимости от частоты вращения мотора)

Форма характеристик насоса
На рисунке показана различная крутизна характеристик насоса, которая может зависеть, в частности, от частоты вращения мотора.

Различное изменение подачи и давления

При этом крутизна характеристики и смещение рабочей точки влияет также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая
– большее изменение подачи
при незначительном изменении напора
• крутая кривая
– большое изменение подачи
при значительном изменении напора

Характеристика насосной системы

Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой жидкости по всей длине. Кроме этого, потеря давления зависит от температуры и вязкости перекачиваемой жидкости, скорости потока, свойств арматуры и агрегатов, а также сопротивления, обусловленного диаметром, длиной и шероховатостью стенок труб.
Потеря давления отображается на графике в виде характеристики системы. Для этого используется тот же график, что и для характеристики насоса.

Характеристика системы

Форма характеристики показывает следующие зависимости:

Причиной гидравлического сопротивления, имеющего место в трубопроводной сети, является трение воды о стенки труб, трение частиц воды друг о друга, а также изменение направления потока в фасонных деталях арматуры.
При изменении подачи, например, при открывании и закрывании термостатических вентилей, изменяется также скорость потока и, тем самым, сопротивление.
Так как сечение труб можно рассматривать как площадь живого сечения потока, сопротивление изменяется квадратично. Поэтому график будет иметь форму параболы. Эту связь можно представить в виде следующего уравнения:

H1/H2 = (Q1/Q2)²

Выводы
Если подача в трубопроводной сети уменьшается в два раза, то напор падает на три четверти. Если, напротив, подача увеличивается в два раза, то напор повышается в четыре раза. В качестве примера можно взять истечение воды из отдельного водопроводного крана.
При начальном давлении 2 бара, что соответствует напору насоса прим. 20 м, вода вытекает из крана DN 1/2 с расходом 2 м3/ч.
Чтобы увеличить подачу в два раза, необходимо повысить начальное давление на входе с 2 до 8 бар.

Изменяющаяся рабочая точка

www.agrovodcom.ru

Содержание

Напор и давление насоса – разница и взаимосвязь ↑

Напор насоса – это параметр, который в обязательном порядке рассчитывается и учитывается при покупке прибора. Под ним понимается энергия, которая передается жидкости от движущегося элемента насоса (крыльчатка, винт) и помогает преодолеть ей сопротивление труб, подняться по ним.

Обратите внимание! Величина измерения напора – метры водяного столба.

Необходимый напор прибора складывается из высот и расстояний, которые необходимо преодолеть жидкости в системе, чтобы ее излив в максимальной точке разбора был достаточным. При этом на каждый метр горизонтально проложенных труб приходится 10 м напора.

Давление жидкости в системе водоснабжения – это сила, с которой она давит на стенки труб при движении. Измеряется в барах. Иногда используются и атмосферы, но здесь имеется небольшая погрешность – 1 бар = 1,0197 атмосфер. Прибор, поднимающий воду на высоту 10 м, создает на выходе давление в 1 бар. Это так называемое давление нагнетания насоса.

Таким образом, если в вашем доме необходимо поднять воду на высоту 30 м, то насос должен создавать давление минимум в 3 бар. Если насосное оборудование подобрано неправильно, в системе возникли неполадки, то показатель может отклониться от нормального. Что же делать тогда?

Изменение давления в автономной системе водоснабжения ↑

Прежде чем выявлять отклонения давления в трубопроводе, необходимо узнать об оптимальных величинах.

Показатели для комфортного водопотребления ↑

Считается, что для комфортного потребления воды в частном доме достаточно 2,5-4 бар. Допустимо повышение давления до 6 бар. В характеристиках к каждому сантехническому изделию указывают минимальную и максимально допустимую величину этого показателя. Слишком высокое давление может привести к быстрому износу и выходу из строя особо чувствительной сантехники.

Если насос создает на выходе давление в 2 бара, то этого вполне достаточно для привычных процедур: принятия душа, умывания, мытья посуды, стирки и т. д. Но вот для джакузи или полива больших участков, понадобится 4 бара.

Учтите и тот момент, что домочадцы и гости могут использовать одновременно несколько точек водоразбора. По этой причине в каждой из них рекомендуется поддерживать значение в 1,5 бара.

Низкое давление в системе водоснабжения ↑

Давление может понизиться по многим причинам. Некоторые из них:

• Активное водопотребление в жаркое время года.
• Малый дебит скважины. В этом случае не происходит своевременного восполнения в ней запасов воды.
• Использование слишком мощного насоса.

Способов решения проблем несколько. Это может быть замена имеющегося насоса (коррекция его мощности), установка повысительного насоса, установка насосной станции с гидроаккумулятором. Первые два способа не решат проблему, если она заключается в малом дебите скважины. В этом случае рекомендуется использовать расширительный мембранный бак.

Мембранный бак для поддержания давления в системе ↑

Мембранный бак (гидроаккумулятор) предназначен для поддержания оптимального давления в напорной системе водоснабжения загородного дома. Добавьте к нему реле давления – вот вам и насосная станция. Обратите внимание, гидроаккумулятор не создает, а именно поддерживает давление, создаваемое насосом.

Что представляет собой мембранный бак? Это емкость, внутреннее пространство которой разделено на две части мембраной. Одна часть заполнена воздухом, а в другую подается вода.

Когда вода заполняет предназначенную для нее половину, то имеет место сжимание воздуха во второй камере. Это продолжается до тех пор, пока на определенном значении не сработает реле давления и не отключит насос. Контролировать состояние системы можно с помощью манометра.

Когда в точке водоразбора открывается кран, воздух начинает давить на мембрану бака, выталкивая из него имеющуюся воду.

Обратите внимание, что в этот момент насос не работает! Он запускается автоматически в тот момент, когда давление в расширительном баке падает до заданного значения.

Использование гидроаккумулятора позволяет накапливать запас воды до тех пор, пока ее уровень в скважине не восстановится до рабочей отметки, когда насос беспрепятственно сможет ее выкачивать. В связи с этим мембранный бак имеет различные объемы. Выбирая изделие, ориентируйтесь на свои потребности в воде, мощность установленного насоса и данные в паспорте скважины.

Как понизить давление в системе водоснабжения ↑

Иногда давление в системе может быть слишком сильным. Такая ситуация возникает в случаях, когда при мощном насосе потребление воды скудное, точек ее забора мало. Решить проблему помогут редукционные клапаны или, как их называют в простонародье, редукторы. Путем снижения давления в трубопроводе они предотвращают возникновение гидроударов и существенно продляют срок эксплуатации установленной сантехники.

Редукторы врезаются в систему соответственно направлению движения воды. Они имеют два патрубка – входной и выходной. К первому вода поступает под большим давлением, а из второго – выталкивается с меньшей силой. Такой эффект достигается за счет выравнивания усилий установленной внутри редуктора надстроечной пружины и мембраны.

Таким образом, приобретая насос или устанавливая целую насосную станцию, необходимо тщательно производить расчеты. Учтите объем потребления воды, количество точек водопотребления, глубину скважины, ее дальность от дома и т.д. Неправильные или несвоевременные подсчеты приведут вас к незапланированным и в большинстве случаев необоснованным тратам.

Не можете справиться самостоятельно? Пригласите специалистов. Они выполнят не только все расчеты, но и помогут подобрать гидротехническое оборудование, установят его должным образом.

aqua-guru.ru

Прежде чем говорить о допустимой высоте всасывания, необходимо сначала разобраться, что называют высотой всасывания. Следующий рисунок поясняет смысл этого термина.

Для отображения этого элемента необходимо установить плагин AdobeSVGViewer3 с сайта http://www.adobe.com/svg/viewer/install/

Высотой всасывания называют расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса.

Кавитация — крайне нежелательное явление, заключающееся в образовании пузырьков из пара перекачиваемой жидкости, поступающей в насос, и резком схлопывании этих пузырьков внутри насоса. Пузырьки образуются, если давление в потоке жидкости снижается до давления ее насыщенного пара. Обычно во всасывающем трубопроводе давление снижается от расходного резервуара до насоса. Поэтому минимальное давление (максимальное разрежение) действует перед насосом или на входе в рабочее колесо насоса. Именно там и проявляется кавитация. Это явление сопровождается вибрацией в трубопроводной системе и насосе и ведет к быстрому разрушению рабочих органов насоса. Чтобы кавитации не возникало, высота всасывания должна быть меньше допустимой, рассчитанной по формуле:

где P₁ — давление над жидкостью в расходном резервуаре, [Па]; P_н.п. — давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при ее температуре, [Па]; λ — коэффициент трения во всасывающем трубопроводе; l — длина всасывающего трубопровода, [м]; d — диаметр всасывающего трубопровода, [м]; ζ — коэффициенты местных сопротивлений, имеющиеся на всасывающем трубопроводе; h_к — кавитационная поправка, [м].
Кавитационная поправка определяется по формуле:

где n — скорость вращения рабочего колеса, [об/с].
Если на всасывающем трубопроводе есть задвижки, то при работе насоса они должны быть полностью открыты, а их коэффициенты сопротивлений ζ должны быть учтены при расчете допустимой высоты всасывания по формуле (10).

www.isuct.ru

Часто возникает проблема неправильного понимания термина «напор насоса».
Постараюсь объяснить что да как.
Напор насоса измеряется в метрах (м). Из-за этого часто возникает путаница. Хотя он и измеряется в метрах, напор – не геометрическая величина. Напором называется полная удельная энергия, создаваемая насосом. Удельная потому что это энергия, отнесенная к единице веса. Если отнести значение энергии к единице веса, то получим размерность метры. Не будем вдаваться в детали, но так оно и есть. Поэтому понимать, что напор – это высота, на которую насос сможет поднять жидкость, нельзя. Гидравлическая энергия, создаваемая (вернее, полученная преобразованием механической энергии) насосом, требуется для обеспечения следующих процессов:

1) Изменение скорости потока.
Расход есть
V (скорость)/S (площадь поперечного сечения)
Поэтому, если труба на входе в насос больше трубы на выходе из насоса, то изменение скорости потока изменяется обратно пропорционально. Подача не изменяется соответственно, чем больше диаметр, тем больше площадь поперечного сечения, тем меньше скорость потока и наоборот. Если скорость потока увеличивается, то на это увеличение требуется затратить энергию.
Такая ситуация встречается довольно часто. Из теории известно, что с увеличением скорости падает давление, поэтому всасывающий патрубок насоса (и, соответственно, трубопровод) делают больше нагнетательного. Если давление в насосе опустится ниже давления насыщенных паров, то возникнет кавитация, что недопустимо. Поэтому давление на входе всеми силами стараются сделать как можно выше.

2) Создание перепада давлений
Жидкость в трубопроводе, находящаяся в состоянии покоя, может быть сдвинута с места только если вывести ее из состояния равновесия. Сделать это можно, изменив значения давлений на входе и выходе из трубопровода. Тогда жидкость будет двигаться от большего давления к меньшему. К тому же, иногда на выходе требуется иметь высокое давление (например, при закачивании воды в резервуар с высоким давлением воздуха). Изменение поля давлений также требует затрат энергии.

3) Изменение уровня расположения жидкости
Если надо перекачать воду из верхнего резервуара в нижний, то никакой насос не нужен. Под действием силы тяжести вода сама потечет вниз.
Однако при необходимости перекачать воду из нижнего резервуара в верхний требуется затратить энергию.

4) Преодоление потерь
Многие забывают об этом пункте, многие о нем даже не слышали.
Существует два вида потерь: потери по длине (их еще называют потери на гидравлическое трение) и потери на местные сопротивления. Все потери зависят от скорости потока (от расхода).
Потери по длине возникают по всей длине трубопровода и зависят от его длины, диаметра и коэффициента гидравлического трения материала.
Потери на местные сопротивления возникают везде, где имеется изменение режима течения потока, а именно:
— при изменении направления движения потока (колено, разворот трубы)
— при изменении размеров трубопровода (внезапное или постепенное расширение или сужение трубопровода)
— на запорно-регулирующей арматуре (задвижки, краны, клапана)
Потери на местные сопротивления имеют коэффициент сопротивления в зависимости от типа сопротвления.

Таким образом, знание высоты, на которую нужно поднять жидкость, не является достаточным для выбора насоса по напору.
Более того, напор, который должен создавать насос для данной системы, зависит от подачи. Более подробно алгоритм подбора насоса будет рассмотрен в следующих конференциях.

Прошу вопросы.

professionali.ru

Ключевые характеристики любого насоса для водоснабжения, отопления или канализации — это напор и подача. Как правило, чтобы подобрать насос под конкретную задачу нужно выяснить именно эти характеристики (помимо напряжения электропитания, производительности, габаритов и т.п.). Проще говоря, перед тем как вплотную заняться подбором насосной установки, необходимо понять какой объём перекачиваемой жидкости и на какую высоту должен быть способен поднять насос, чтобы обеспечить решение поставленной перед ним задачи.

Согласно стандарту EN 12723 одно из основных энергетических понятий центробежных насосов разделяют на понятия напора насоса и напора установки.

Напор насоса – это разность полных удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса. Напор пропорционален производительности насоса (PQ), передаваемой от насоса к перекачиваемой среде:

ρ плотность перекачиваемой среды (кг/м3)
g ускорение свободного падения (м/с2)
H напор насоса (м)
Q подача (м3/с)

Сумма мощностей (положительная подводимая мощность, отрицательная отдаваемая мощность) в форме производительности (PQ) в пределах системы равняется нулю. (см. рис. 1 Напор)

Подача насоса (Q) центробежного насоса – это необходимый объем потока, переносимый насосом через его выходное сечение. При расчете подачи насоса необходимо учитывать объем потоков, отводимых из выходного отверстия насоса для других целей (например, байпас).

При заметной сжимаемости перекачиваемой жидкости необходимо производить перерасчет на состояние всасывающего патрубка насоса по следующей формуле: (Qs + Qd)/2. Единица измерения подачи – м3/с, однако общепринятыми в технике центробежных насосов являются м3/ч и л/с. Для измерения подачи существуют различные способы (см. «Измерение скорости протекания»). Существуют разные виды подачи в зависимости от их расположения на кривой напора.

Подачи и их значение:

• Наилучшая (оптимальная) подача (Q opt): подача в рабочей точке наилучшего (наивысшего) КПД, когда частота вращения и количество перекачиваемой жидкости соответствуют договору поставки
• Номинальная подача (QN): подача, рассчитанная для насоса
• Подача в соответствии с договором поставки (QLie): подача, указанная в договоре поставки (подтверждении заказа)
• Наименьшая подача (Qmin): минимально допустимая подача, которую насос может длительно перекачивать без повреждений, при частоте вращения и перекачиваемой жидкости в соответствии с договором поставки
• Максимальная подача (Qmax): максимально допустимая подача, которую насос может длительно перекачивать без повреждений, при частоте вращения и перекачиваемой жидкости в соответствии с договором поставки
• Высшая точка подачи (QSch): подача в высшей точке (относительный максимум кривой напора) нестабильной кривой напора (см.«Характеристическая кривая»)
• Ток разгрузки (QE)
• Расход протечек через зазоры (QL)
• Объемный расход на стороне всаса (Qs): объемный расход через всасывающий патрубок насоса
• Объемный расход на входе (Qe): объемный расход через входное поперечное сечение установки
• Объемный расход с напорной стороны (Qd): объемный расход через нагнетательный патрубок насоса
• Объемный расход на выходе (Qa): объемный расход через выходное сечение установки. (см. рис. 2 Напор)

P.S. Если у Вас возникли вопросы, пожелания, рекомендации — можете писать прямо здесь, в комментариях.

promsis.spb.ru

Напор: определение и характеристика

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.

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

Н = p / (ρ*g)

где р – давление в насосе
ρ – плотность среды
g – ускорение свободного падения

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

Hвысота – перепад высот между местом, где расположен насос и наивысшей точкой системы водоснабжения;

Hпотери – гидравлические потери в трубопроводе. Гидравлические потери в трубопроводе связаны с трением жидкости о стенки труб, падением давления на поворотах и других фитингах. Такие потери определяются по экспериментальным или расчетным таблицам.

Hизлив — свободный напор на излив, при котором удобно пользоваться сантехническими приборами. Данное значение необходимо брать в диапазоне 15 – 20 м, минимальное значение 5 м, но в этом случае вода будет подаваться тонкой струйкой.

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

R – потери на трение в прямом трубопроводе, Па/м. По результатам опытов сопротивление в прямом трубопроводе равно 100 – 150 Па/м.

L – общая длина трубопровода, м.

Zсумма – коэффициенты запаса для элементов трубопровода

Z = 1,3 – для фитингов и арматуры;

Z = 1,7 – для термостатических вентилей;

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

p – плотность перекачиваемой среды. Для воды = 1000 кг/м3

g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.

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:

  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.

  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

  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.

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

  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.

www.nektonnasos.ru

При обустройстве водоснабжения и отопления загородных домов и дач одной из самых насущных проблем является подбор насоса. Ошибка в выборе насоса чревата неприятными последствиями, среди которых перерасход электроэнергии – самое простое, а выход из строя погружного насоса – самое распространенное. Самыми главными характеристиками, по которым необходимо выбирать любой насос, являются расход воды или производительность насоса, а также напор насоса или высота, на которую насос может подавать воду. Насос – не то оборудование, которое можно брать с запасом – «на вырост». Все должно быть выверено строго согласно потребностям. У тех, кто поленился произвести соответствующие расчеты и выбрал насос «на глазок», практически всегда бывают проблемы в виде отказов. В данной статье мы подробно остановимся на том, как определить напор насоса и производительность, предоставим все необходимые формулы и табличные данные. Также уточним тонкости расчетов циркуляционных насосов и характеристик центробежных насосов.

1. Как определить расход и напор погружного насоса
   • Расчет производительности/расхода погружного насоса
   • Расчет напора погружного насоса
   • Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения
2. Как рассчитать напор насоса поверхностного
3. Как определить расход и напор циркуляционного насоса
   • Расчет производительности циркуляционного насоса
   • Расчет напора циркуляционного насоса
4. Как определить расход и напор центробежного насоса

Как определить расход и напор погружного насоса

Погружные насосы обычно устанавливаются в глубокие скважины и колодцы, там, где самовсасывающий поверхностный насос не справится. Такой насос характерен тем, что работает полностью погруженным в воду, а если уровень воды опускается до критической отметки, то отключается и не включится, пока уровень воды не поднимется. Работа погружного насоса без воды «всухую» чревата поломками, поэтому необходимо подобрать насос с такой производительностью, чтобы она не превышала дебет скважины.

Расчет производительности/расхода погружного насоса

Производительность насоса не зря иногда называют расходом, так как расчеты данного параметра напрямую связаны с расходом воды в водопроводе. Чтобы насос был способен обеспечивать потребности жильцов в воде, его производительность должна быть равна или быть чуть больше расхода воды из одновременно включенных потребителей в доме.

Этот суммарный расход можно определить, сложив расходы всех потребителей воды в доме. Чтобы не утруждать себя лишними расчетами, можете воспользоваться таблицей примерных значений расходов воды в секунду. В таблице указаны всевозможные потребители, такие как умывальник, унитаз, раковина, стиральная машина и другие, а также расход воды в л/с через них.

Таблица 1. Расход потребителей воды.

После того как просуммировали расходы всех требуемых потребителей, необходимо найти расчетный расход системы, он будет несколько меньше, так как вероятность одновременного использования абсолютно всех сантехприборов крайне мала. Узнать расчетный расход можно из таблицы 2. Хотя иногда для упрощения расчетов полученный суммарный расход просто умножают на коэффициент 0,6 – 0,8, принимая, что одновременно будет использоваться только 60 – 80 % сантехприборов. Но данный способ не совсем удачен. Например, в большом особняке с множеством сантехприборов и потребителей воды могут проживать всего 2 – 3 человека, и расход воды будет намного меньше суммарного. Поэтому настоятельно рекомендуем воспользоваться таблицей.

Таблица 2. Расчетный расход системы водоснабжения.

Полученный результат будет реальным расходом системы водоснабжения дома, который должен покрываться производительностью насоса. Но так как в характеристиках насоса производительность обычно считается не в л/с, а в м3/ч, то полученное нами значение расхода необходимо умножить на коэффициент 3,6.

Пример расчета расхода погружного насоса:

Рассмотрим вариант водоснабжения дачного домика, в котором есть такие сантехприборы:

• Душ со смесителем – 0,09 л/с;
• Водонагреватель электрический – 0,1 л/с;
• Раковина на кухне – 0,15 л/с;
• Умывальник – 0,09 л/с;
• Унитаз – 0,1 л/с.

Суммируем расход всех потребителей: 0,09+0,1+0,15+0,09+0,1=0,53 л/с.

Так как домик у нас с садовым участком и огородом, не помешает добавить сюда поливочный кран, расход которого 0,3 м/с. Итого, 0,53+0,3=0,83 л/с.

Находим по таблице 2 значение расчетного расхода: значению 0,83 л/с соответствует 0,48 л/с.

И последнее – переводим л/с в м3/ч, для этого 0,48*3,6=1,728 м3/ч.

Важно! Иногда производительность насоса указывается в л/ч, тогда полученное значение в л/с необходимо умножить на 3600. Например, 0,48*3600=1728 л/час.

Вывод: расход системы водоснабжения нашего дачного домика составляет 1,728 м3/ч, поэтому производительность насоса должна быть больше 1,7 м3/ч. Например, подойдут такие насосы 32 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-32У (1,8 м3/ч), 63 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-63У (1,8 м3/ч), 25 SPRUT 90QJD 109-0.37  (2 м3/ч), 80 AQUATICA 96 (80 м) (2 м3/ч), 45 PEDROLLO 4SR 2m/7 (2 м3/ч) и др. Чтобы более точно определить подходящую модель насоса, необходимо рассчитать требуемый напор.

Расчет напора погружного насоса

Напор насоса или высота подъема воды рассчитывается по формуле, представленной ниже. Учитывается, что насос полностью погружен в воду, поэтому такие параметры, как перепад высот между источником воды и насосом, не учитываются.

Расчет напора скважинного насоса

Формула для расчета напора скважинного насоса:

Где,

Hтр – значение требуемого напора скважинного насоса;

Hгео – перепад высот между местом нахождения насоса и наивысшей точкой системы водоснабжения;

Hпотерь – сумма всех потерь в трубопроводе. Данные потери связаны с трением воды о материал труб, а также падением давления на поворотах труб и в тройниках. Определяется по таблице потерь.

Hсвоб – свободный напор на излив. Чтобы можно было комфортно пользоваться сантехприборами, данное значение необходимо брать 15 – 20 м, минимально допустимое значение 5 м, но тогда вода будет подаваться тонкой струечкой.

Все параметры измеряются в тех же единицах, в чем измеряется напор насоса, — в метрах.

Расчет потерь в трубопроводе можно рассчитать, изучив таблицу ниже. Обратите внимание, в таблице потерь обычным шрифтом указана скорость, с которой вода протекает по трубопроводу соответствующего диаметра, а выделенным шрифтом – потери напора на каждые 100 м прямого горизонтального трубопровода. В самом низу таблиц указаны потери в тройниках, угловых соединениях, обратных клапанах и задвижках. Естественно, для точного расчета потерь необходимо знать протяженность всех участков трубопровода, количество всех тройников, поворотов и клапанов.

Таблица 3. Потери напора в трубопроводе из полимерных материалов.

Таблица 4. Потери напора в трубопроводе из стальных труб.

Пример расчета напора скважинного насоса:

Рассмотрим такой вариант водоснабжения дачного дома:

• Глубина скважины 35 м;
• Статический уровень воды в скважине – 10 м;
• Динамический уровень воды в скважине – 15 м;
• Дебет скважины – 4 м3/час;
• Скважина расположена на удалении от дома – 30 м;
• Дом двухэтажный, санузел находится на втором этаже – 5 м высота;

В первую очередь считаем Hгео = динамический уровень + высота второго этажа = 15 + 5 = 20 м.

Далее считаем Hпотерь. Примем, что горизонтальный трубопровод у нас выполнен полипропиленовой трубой 32 мм до дома, а в доме трубой 25 мм. Наличествует один угловой поворот, 3 обратных клапана, 2 тройника и 1 запорная арматура. Производительность возьмем из предыдущего расчета расхода 1,728 м3/час. Согласно предложенным таблицам ближайшее значение равно 1,8 м3/час, поэтому округлим до этого значения.

Hпотерь = 4,6*30/100 + 13*5/100 + 1,2 + 3*5,0 + 2*5,0 + 1,2 = 1,38+0,65+1,2+15+10+1,2=29,43 м ≈ 30 м.

Hсвоб  примем 20 м.

Итого, требуемый напор насоса равен:

Hтр = 20 + 30 + 20 = 70 м.

Вывод: учитывая все потери в трубопроводе, нам необходим насос, напор которого равен 70 м. Также из предыдущего расчета мы определили, что его производительность должна быть выше 1,728 м3/час. Нам подходят такие насосы:

• 80 AQUATICA 96 (80 м) 1,1 кВт – производительность 2 м3/час, напор 80 м.
• 70 PEDROLLO 4BLOCKm 2/10 – производительность 2 м3/час, напор 70 м.
• 90 PEDROLLO 4BLOCKm 2/13 – производительность 2 м3/час, напор 90 м.
• 90 PEDROLLO 4SR 2m/ 13 – производительность 2 м3/час, напор 88 м.
• 80 SPRUT 90QJD 122-1.1 (80м) – производительность 2 м3/час, напор 80 м.

Более конкретный выбор насоса уже зависит от финансовых возможностей хозяина дачи.

Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения

Наличие гидроаккумулятора делает работу насоса более стабильной и надежной. К тому же, это позволяет насосу реже включаться для подкачки воды. И еще один плюс гидроаккумулятора – он защищает систему от гидравлических ударов, которые неизбежны, если насос мощный.

Объем мембранного бака (гидроаккумулятора) рассчитывается по такой формуле:

Где,

V – объем бака в л.

Q – номинальный расход/производительность насоса (или максимальная производительность минус 40%).

ΔP – разница между показателями давления включения и отключения насоса. Давление включения равно – максимальное давление минус 10%. Давление выключения равно – минимальное давление плюс 10%.

Pвкл – давление включения.

nmax – максимальное количество включений насоса в час, обычно равно 100.

k – коэффициент, равный 0,9.

Для произведения этих расчетов необходимо знать давление в системе – давление включения насоса. Гидроаккумулятор – незаменимая вещь, именно поэтому все насосные станции оснащены им. Стандартные объемы накопительных баков равны 30 л, 50 л, 60 л, 80 л, 100 л, 150 л, 200 л и более.

Как рассчитать напор насоса поверхностного

Самовсасывающие поверхностные насосы используются для подачи воды из неглубоких колодцев и скважин, а также открытых источников и баков запаса воды. Они устанавливаются непосредственно в доме или техническом помещении, а в колодец или другой источник воды опускается труба, по которой вода подкачивается до насоса. Обычно высота всасывания таких насосов не превышает 8 – 9 м, зато подавать воду на высоту, т.е. напор может быть 40 м, 60 м и более. Существует также возможность откачивать воду с глубины 20 – 30 м с помощью эжектора, который опускается в источник воды. Но чем больше глубина и удаление источника воды от насоса, тем больше падает производительность насоса.

Производительность самовсасывающего насоса считается точно так же, как и для погружного насоса, поэтому мы не будем еще раз заострять на этом внимание и сразу перейдем к напору.

Расчет напора насоса, расположенного ниже источника воды. Например, бак запаса воды находится на чердаке дома, а насос на первом этаже или в цоколе.

Где,

Нтр – требуемый напор насоса;

Нгео – перепад высот между местом расположения насоса и самой высокой точкой системы водоснабжения;

Нпотерь – потери в трубопроводе, связанные с трением. Рассчитываются точно так же, как и для скважинного насоса, только не учитывается вертикальный участок от бака, который расположен выше насоса, до самого насоса.

Нсвоб – свободный напор из сантехприборов, также необходимо брать 15 – 20 м.

Нвысота бака – высота между баком запаса воды и насосом.

Расчет напора насоса, расположенного выше источника воды – колодца или водоема, емкости.

В данной формуле абсолютно те же значения, что и в предыдущей, только

Нвысота источника – перепад высот между источником воды (колодцем, озером, копанкой, баком, бочкой, траншеей) и насосом.

Пример расчета напора самовсасывающего поверхностного насоса.

Рассмотрим такой вариант водоснабжения загородного дома:

• Колодец находится на удалении – 20 м;
• Глубина колодца – 10 м;
• Зеркало воды – 4 м;
• Труба насоса опущена на глубину 6 м.
• Дом двухэтажный, санузел на втором этаже – 5 м высота;
• Насос установлен непосредственно возле колодца.

Считаем Нгео – высота 5 м (от насоса до сантехприборов на втором этаже).

Нпотерь – примем, что наружный трубопровод выполнен трубой 32 мм, а внутренний – 25 мм. В системе есть 3 обратных клапана, 3 тройника, 2 запорных арматуры, 2 поворота трубы. Производительность насоса, который нам необходим, должна быть 3 м3/ч.

Нпотерь = 4,8*20/100 + 11*5/100 + 3*5 + 3*5 + 2*1,2 + 2*1,2 = 0,96+0,55+15+15+2,4+2,4=36,31≈37 м.

Нсвоб = 20 м.

Нвысота источника = 6 м.

Итого, Нтр = 5 + 37 + 20 + 6 = 68 м.

Вывод: необходим насос с напором 70 м и больше. Как показал подбор насоса с такой подачей воды, практически нет моделей поверхностных насосов, которые бы удовлетворяли требованиям. Имеет смысл рассмотреть вариант установки погружного насоса.

Как определить расход и напор циркуляционного насоса

Циркуляционные насосы используются в системах отопления дома для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе. Такой насос также подбирается, исходя из требуемой производительности и напора насоса. График зависимости напора от производительности насоса является основной его характеристикой. Так как существуют одно-, двух- , трехскоростные насосы, то и характеристик у них соответственно – одна, две, три. Если насос имеет плавно изменяющуюся частоту вращения ротора, то таких характеристик множество.

Расчет циркуляционного насоса – ответственная задача, лучше ее доверить тем, кто будет выполнять проект отопительной системы, так как для расчетов необходимо знать точные теплопотери дома. Подбор циркуляционного насоса выполняется с учетом объема теплоносителя, который он должен будет перекачивать.

Расчет производительности циркуляционного насоса

Для выполнения расчетов производительности циркуляционного насоса отопительного контура необходимо знать такие параметры:

• Отапливаемая площадь здания;
• Мощность источника тепла (котла, теплового насоса или др.).

Если нам известна и отапливаемая площадь, и мощность источника тепла, то можно сразу переходить к расчету производительности насоса.

Где,

Qн – подача/производительность насоса, м3/час.

Qнеобх – тепловая мощность источника тепла.

1,16 – удельная теплоемкость воды, Вт*час/кг*°К.

Удельная теплоемкость воды — 4,196 кДж/(кг °К). Перевод Джоулей в Ватты

1 кВт/час = 865 ккал = 3600 кДж;

1 ккал=4,187 кДж. Итого 4,196 кДж = 0,001165 кВт = 1,16 Вт.

tг – температура теплоносителя на выходе из источника тепла, °С.

tх – температура теплоносителя на входе в источник тепла (обратка), °С.

Данная разница температур Δt = tг – tх зависит от типа отопительной системы.

Δt= 20 °С – для стандартных отопительных систем;

Δt = 10 °С – для отопительных систем низкотемпературного плана;

Δt = 5 – 8 °С – для системы «теплый пол».

Пример расчета производительности циркуляционного насоса.

Рассмотрим такой вариант системы отопления дома: дом площадью 200 м2, система отопления двухтрубная, выполнена трубой 32 мм, протяженность 50 м. Температура теплоносителя в контуре имеет такой цикл 90/70 °С. Теплопотери дома составляют 24 кВт.

Вывод: для системы отопления с данными параметрами необходим насос, обладающий подачей/производительностью более 2,8 м3/час.

Расчет напора циркуляционного насоса

Важно знать, что напор циркуляционного насоса зависит не от высоты здания, как было описано в примерах расчета погружного и поверхностного насоса для водоснабжения, а от гидравлического сопротивления в системе отопления.

Поэтому перед тем как посчитать напор насоса, необходимо определить сопротивление системы.

Где,

Нтр – требуемый напор циркуляционного насоса, м.

R – потери в прямом трубопроводе по причине трения, Па/м.

L – общая длина всего трубопровода отопительной системы для самого дальнего элемента, м.

ρ – плотность перетекаемой среды, если это вода, то плотность равна 1000 кг/м3.

g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.

Z – коэффициенты запаса для дополнительных элементов трубопровода:

• Z=1,3 – для фитингов и арматуры.
• Z=1,7 – для термостатических вентилей.
• Z=1,2 – для смесителя или устройства, предотвращающего циркуляцию.

Как было установлено вследствие опытов, сопротивление в прямом трубопроводе примерно равно R=100 – 150 Па/м. Это соответствует напору насоса примерно 1 – 1,5 см на метр.

Определяется ветка трубопровода – самая неблагоприятная, между источником тепла и самой удаленной точкой системы. Необходимо сложить длину, ширину и высоту ветки и умножить на два.

L = 2*(a+b+h)

Пример расчета напора циркуляционного насоса. Данные возьмем из примера расчета производительности.

В первую очередь рассчитываем ветку трубопровода

L = 2*(50+5) = 110 м.

Нтр = (0,015 * 110 + 20*1,3 + 1,7*20)1000*9,8 = (1,65+26+34)9800=0,063= 6 м.

Если фитингов и других элементов будет меньше, то напор потребуется меньший. Например, Нтр = (0,015*110+5*1,3+5*1,7)9800=(1,65+6,5+8,5)/9800=0,017=1,7 м.

Вывод: для данной системы отопления необходим циркуляционный насос с производительностью 2,8 м3/час и напором 6 м (зависит от количества арматуры).

Как определить расход и напор центробежного насоса

Производительность/подача и напор центробежного насоса зависят от количества оборотов рабочего колеса.

Например, теоретический напор центробежного насоса будет равен разности напоров на входе в рабочее колесо и на выходе из него. Жидкость, поступающая в рабочее колесо центробежного насоса, движется в радиальном направлении. Это означает, что угол между абсолютной скоростью на входе в колесо и окружной скоростью равен 90 °.

Где,

Нт – теоретический напор центробежного насоса.

u – окружная скорость.

c – скорость движения жидкости.

α – угол, о котором шла речь выше, угол между скоростью на входе в колесо и окружной скоростью, равен 90 °.

Где,

β=180°-α.

т.е. значение напора насоса пропорционально квадрату числа оборотов в рабочем колесе, т.к.

u=π*D*n.

Действительный напор центробежного насоса будет меньше теоретического, так как часть энергии жидкости будет расходоваться на преодоление сопротивления гидравлической системы внутри насоса.

Поэтому определение напора насоса производится по следующей формуле:

Где,

ɳг – гидравлический КПД насоса (ɳг=0,8- 0,95).

ε – коэффициент, который учитывает количество лопаток в насосе (ε=0,6-0,8).

Расчет напора центробежного насоса, требуемого для обеспечения водоснабжения в доме, рассчитывается по тем же формулам, что были приведены выше. Для погружного центробежного насоса по формулам для погружного скважинного насоса, а для поверхностного центробежного насоса – по формулам для поверхностного насоса.

Определить требуемый напор и производительность насоса для дачи или загородного дома не составит труда, если подойти к вопросу с терпением и правильным отношением. Правильно подобранный насос обеспечит долговечность скважины, стабильную работу систему водоснабжения и отсутствие гидроударов, который являются главной проблемой выбора насоса «с большим запасом на глаз». Как результат – постоянные гидроудары, оглушительный шум в трубах и преждевременный износ арматуры. Так что не стоит лениться, просчитайте все заранее.

strport.ru

Другие статьи по теме:

Обвязка гидроаккумулятора с реле давления Устройство гидрофора схема Водяной насос для дачи Плунжер что это Насос ручеек принцип работы Ручной насос для откачки воды