Как найти время работы насоса

Введение

Транспортировка жидкостей всег­да занимала существенное место в человеческой деятельности. Вода нужна, например, для приготовле­ния пищи и орошения. Даже сегодня наше общество не может существо­вать без многих способов подачи воды, с которыми мы сталкиваемся на каждом шагу.

Первым средством, применявшимся для доставки воды по назначению, была лохань или ведро. Чтобы под­нять воду со дна колодца, применя­лись веревка и примитивный ворот. Сегодня наиболее распространен­ным средством доставки жидкостей являются насосы с электрическим приводом. Для различных целей применяется множество различных типов подобных насосов. В частно­сти, стали очень распространены центробежные насосы благодаря та­ким своим преимуществам как:

  • высокая надежность
  • простота конструкции
  • низкая стоимость
  • универсальное применение

В этом пособии мы хотим дать чита­телю рекомендации по правильному выбору насоса для решения кон­кретной задачи и объяснить ему фи­зические законы, действующие при работе центробежного насоса.

Рис. 1 Подача воды – сейчас и раньше

Физические условия

Чтобы выбрать оптимальный насос для решения конкретных задач, не­обходимо учитывать следующие фи­зические условия.

1. Характеристики жидкости

  • плотность (“тяжесть” жидкости)
  • давление  насыщенных  паров (температура кипения)
  • температура
  • вязкость (“густоту” жидкости)

2. Объем, который необходимо по­дать (расход)
3. Высота всасывания:разница в уровне между насосом и точкой забора жидкости
4. Высота нагнетания: разница в уровне между насосом и наивысшей точкой, в которую пода­ется жидкость
5. Потери давления на всасывании (потери на трение)
6. Потери давления в напорном тру­бопроводе (потери на трение)
7. Конечное избыточное давление
8. Начальное избыточное давление

Когда все эти данные известны, мож­но определить режим работы насоса и выбрать его оптимальную модель.

Рис. 2 Схема установки насоса

Характеристики жидкости

Для выбора оптимального насоса необходимо иметь полную инфор­мацию о характеристиках той жид­кости, которая должна подаваться потребителю.

Естественно, что “более тяжелая” жидкость потребует больше затрат энергии при перекачивании данного объема. Чтобы описать, насколько одна жидкость “тяжелее” другой, ис­пользуется такое понятие, как “плот­ность” или “удельный вес”; этот па­раметр определяется как масса (вес) единицы объема жидкости и обычно обозначается как “ρ” (греческая бук­ва “ро”). Измеряется в килограммах на кубометр (кг/м3).

Любая жидкость при определенных температуре и давлении стремится испариться (температура или точка начала кипения); повышение давле­ния вызывает повышение температуры и наоборот. Таким образом, при более низком давлении (даже воз­можно при вакууме), которое может иметь место со стороны всасывания насоса, жидкость будет иметь более низкую температуру кипения. Если она близка или в особенности ниже текущей температуры жидкости, воз­можно образование пара и возник­новение кавитации в насосе, что в свою очередь может иметь отрица­тельные последствия для его харак­теристик и способно вызвать серьез­ные повреждения (смотрите главу о кавитации).

Вязкость жидкости вызывает потери на трение в трубах. Численное значе­ние этих потерь можно получить у из­готовителя конкретного насоса.

Необходимо учитывать, что вязкость “густых” жидкостей, таких как масло, с ростом температуры падает.

Расход воды

Он определяется как объем, кото­рый должен быть подан за указанное время, и обозначается как “Q”. При­меняемые единицы измерения: как правило, это литры в минуту (л/мин) для насосов небольшой мощности/ производительности, кубометры в час (м3/ч) для насосов средней про­изводительности и, наконец, кубоме­тры в секунду (м3/с) для самых мощ­ных насосов.

Размеры поперечного сечения тру­бопровода определяются объемом, который должен быть подан потре­бителю при данной скорости потока жидкости “v”:

Геодезическая (статическая) высота всасывания

Она определяется как разница в гео­дезическом уровне между впускным патрубком насоса и свободной по­верхностью жидкости в наиболее низ­ко расположенном резервуаре, изме­ряется в метрах (м) (рис. 3, поз. 1).

Статическая высота подачи (статический напор)

Она определяется как разница в гео­дезическом уровне между выпуск­ным патрубком и наивысшей точкой гидросистемы, в которую необходи­мо подать жидкость (рис. 3, поз. 2).

Рис. 3 Геодезическая высота всасывания и статическая высота подачи

Потери давления на всасывании

Это потери на трение между жидкос­тью и стенками трубопровода и за­висят от вязкости жидкости, качества шероховатости поверхности стенок трубопровода и скорости потока жидкости. При увеличении скорости потока в 2 раза потери давления воз­растают во второй степени (рис. 4, поз. 1).

Информацию о потерях давления в трубопроводе, коленах, фитингах и т.п. при различных скоростях потока можно получить у поставщика.

Потери давления в напорном трубопроводе

Смотрите описание, приведенное выше (рис. 4, поз. 2).

Рис. 4 Потери давления на всасывании и в напорном трубопроводе

Конечное избыточное давление

Это давление, которое необходимо иметь в той точке, куда должна пода­ваться жидкость (рис. 5, поз. 1).

Начальное избыточное давление

Это давление на свободной поверх­ности жидкости в месте водозабора. Для открытого резервуара или бака это просто атмосферное (бароме­трическое) давление (рис. 5, поз. 2).

Рис. 5 Начальное и конечное избыточное давление

Связь между напором и давлением

Как можно видеть из рис. 6, столб воды высотой 10 м оказывает такое же давление, что и столб ртути (Hg) высотой 0,7335 м. Умножив высоту столба (напор) на плотность жидко­сти и ускорение свободного падения (g), получим давление в ньютонах на квадратный метр (Н/м2) или в паска­лях (Па). Поскольку это очень незна­чительная величина, в практику экс­плуатации насосов ввели единицу измерения, равную 100000 Па, наз­ванную баром.

Рис. 6 Преобразование единиц измерения давления

Уравнение на рис. 6 можно решить в метрах высоты столба жидкости:

Таким образом, высоту столба жид­костей с различной вязкостью можно привести к эквивалентной высоте во­дяного столба. На рис. 7 приводятся коэффициенты преобразования для множества различных единиц изме­рения давления.

Ниже показан пример расчета общего гидравлического напора со схемой установки насоса.

Рис. 7 Таблица перевода единиц измерения давления

Гидравлическая мощность (Phyd) насо­са определяет объем жидкости, пода­ваемой при данном напоре за данное время, и может быть рассчитана с по­мощью следующей формулы:

Пример

Объем в 35 м3 воды за час должен быть перекачан из колодца глубиной 4 м в бак, размещенный на высоте 16 м относительно уровня установки насоса; конечное давление в баке должно быть 2 бара. Потери напора на трение во всасывающем трубопро­воде принимаются равными 0,4 м, а в напорном трубопроводе составляют 1,3 м включая потери в коленах.

Плотность воды предположительно составляет 1000 кг/м3 и значение уско­рения свободного падения 9,81 м/с2.

Рис. 8 Мощность насоса

Решение:

Общий напор (H):

Высота всасывания — 4,00 м
Потери напора на всасывании — 0,40 м
Высота нагнетания — 16,00 м
Потери давления в напорном трубопроводе — 1,30 м
Конечное давление: — 2 бара*~20,40м
Минус 1 атм**~  -9,87 м
Общий напор — 32,23 м

Гидравлическая мощность определя­ется по формуле:

* В данном примере конечное из­быточное давление дано как абсо­лютное давление, т.е. как давление, измеренное относительно абсолют­ного вакуума.
** Если конечное избыточное давле­ние дано как абсолютное, то началь­ное избыточное давление необходи­мо вычесть, поскольку это давление “помогает” насосу всасывать жид­кость.

Рис. 9 Конструкция центробежного насоса

Вода через всасывающий патрубок насоса попадает на вход рабочего колеса и под действием вращаю­щихся лопаток испытывает положи­тельное ускорение. В диффузоре кинетическая энергия потока преоб­разуется в потенциальную энергию давления. В многоступенчатых насо­сах поперечное сечение диффузора со встроенными неподвижными ло­патками называют “направляющим аппаратом”.

Из схемы на рис. 10 видно, что потенциальная энергия в виде давле­ния в насосе растет в направлении от всасывающего к напорному па­трубку, поскольку гидродинамиче­ское давление, создаваемое рабо­чим колесом (кинетическая энергия скорости потока), преобразуется в потенциальную энергию давления в диффузоре.

Рис. 10 Преобразования давления в рабочем колесе и диффузоре

Рабочие характеристики насоса

На рис. 11 представлена типичная эксплуатационная характеристика центробежного насоса “Q/H”.

Из нее видно, что максимальное дав­ление нагнетания достигается, когда подача насоса равна нулю, т.е. когда напорный патрубок насоса закрыт. Как только поток в насосе возраста­ет (увеличивается объем перекачи­ваемой жидкости), высота нагнета­ния падает.

Рис. 11 Эксплуатационная характеристика насоса

Точная характеристика зависимости подачи Q от напора H определяет­ся изготовителем опытным путем на испытательном стенде. Например (рис. 11), при напоре H1 насос бу­дет подавать объем Q1 и аналогично при H2 — Q2.

Эксплуатационная характеристика насоса

Как уже было показано выше, поте­ри напора на трение в трубопроводе зависят от качества шероховатости поверхности стенок трубопровода, и квадрата скорости потока жидкости и, конечно же, от протяженности тру­бопровода. Потери давления на трение можно представить на графике “H/Q” как кри­вую характеристики гидросистемы. В случае замкнутых систем, таких как системы центрального отопле­ния, текущая высота нагнетания мо­жет не учитываться, поскольку она уравновешивается положительным напором со стороны всасывающего патрубка.

Рис. 12 Характеристики трубопровода


Потери давления [Па/м] при температуре t = 60°C. Рекомендуемые потери в трубах – не более 150 Па/м.

Рабочая точка

Рабочая точка – это точка пересече­ния графика характеристики насоса с графиком характеристики гидроси­стемы. Понятно, что любые изменения в гидросистеме, например измене­ние проходного сечения клапана при его открытии или образование отложений в трубопроводе, сказы­ваются на характеристики гидроси­стемы, в результате чего положение рабочей точки изменяется. Анало­гичным образом изменения в насо­се, например износ рабочего колеса или изменении частоты вращения, вызовут возникновение новой рабо­чей точки.

Рис. 13 Рабочая точка

Последовательно включенные насосы

Многоступенчатые насосы можно рассматривать как пример последо­вательно включенных одноступенча­тых насосов. Конечно, в этом случае невозможно разобщить отдельные ступени, что иногда бывает желатель­но при проверке состояния насоса.

Поскольку неработающий насос соз­дает существенное сопротивление, не­обходимо предусмотреть байпасную линию и обратный клапан (рис. 14).

Для работающих последовательно насосов общий напор (рис. 15) при любой заданной подаче определяет­ся суммой значений высоты нагнета­ния каждого отдельного насоса.

Рис. 14 Последовательно включенные насосы

Рис. 15 Два однотипных насоса, включенных последовательно

Параллельно включенные насосы.

Такая схема монтажа используется с целью обеспечения контроля со­стояния насосов или для обеспече­ния эксплуатационной безопасности, когда требуется наличие вспомога­тельного или резервного оборудо­вания (например, сдвоенные насо­сы в отопительной системе). В этом случае также необходимо устанавли­вать обратные клапаны для каждого из насосов, чтобы предотвратить об­разование противотока через один из неработающих насосов. Этим тре­бованиям в сдвоенных насосах удо­влетворяет переключающий клапан типа заслонки.

Для параллельно работающих насо­сов общая подача (рис. 17) опреде­ляется как сумма значений подачи отдельных насосов при постоянном напоре.

Рис. 16 Параллельно включенные насосы

Рис. 17 Два однотипных насоса, включенных параллельно

КПД насоса

КПД насоса показывает, какая часть механической энергии, переданной насосу через его вал, преобразова­лась в полезную гидравлическую энергию.

На КПД влияют:

  • форма корпуса насоса;
  • форма рабочего колеса и диф­фузора;
  • качество шероховатости поверх­ности;
  • уплотнительные зазоры между всасывающей и напорной поло­стями насоса.

Чтобы потребитель имел возмож­ность определить КПД насоса в кон­кретной рабочей точке, большинство изготовителей насосного оборудова­ния прилагают к диаграммам рабо­чих характеристик насоса диаграм­мы с графиками характеристик КПД (рис. 18).

Рис. 18 Пример графика характеристики КПД насоса

Типовые закономерности

Приведенные далее типовые зако­номерности демонстрируют тео­ретическое влияние диаметра (d) рабочего колеса на напор, подачу и потребляемую мощность.

Напор пропорционален диаметру во второй степени:

Согласно этой закономерности, удво­ение диаметра повысит напор в 4 раза.

Подача пропорциональна диаметру в третьей степени:

Согласно этой закономерности, удво­ение диаметра повысит подачу в 8 раза.

Потребляемая мощность пропорцио­нальна диаметру в пятой степени:

Согласно этой закономерности, удво­ение диаметра повысит потребляе­мую мощность в 32 раза.

Рис. 19 Типовые закономерности, связанные с диаметром рабочего колеса

Типовые закономерности

Приведенные далее типовые зако­номерности демонстрируют теоре­тическое влияние частоты враще­ния (n) рабочего колеса на напор, подачу и потребляемую мощность.

Подача пропорциональна частоте вращения:

Согласно этой закономерности, удво­ение частоты вращения в два раза по­высит подачу.

Напор пропорционален квадрату ча­стоты вращения:

Согласно этой закономерности, удво­ение частоты вращения в 4 раза по­высит напор.

Потребляемая мощность пропорци­ональна частоте вращения в третьей степени:

Согласно этой закономерности, удво­ение частоты вращения в 8 раз повы­сит потребляемую мощность.

Потребляемая мощность

P1: Мощность, потребляемая электро­двигателем из электросети.

У электродвигателей, непосредствен­но присоединенных к валу насосов, как это имеет место в приводе цир­куляционных насосов, максимальное значение потребляемой мощности ука­зывается на фирменной табличке с тех­ническими данными.

P1 также можно определить по следую­щей формуле:


(3-фазные электродвигатели)


(1-фазные электродвигатели)

где:

V = напряжение (В)
I = сила тока (A)
cos ϕ = коэффициент мощности (-)

P2: мощность на валу электродвигателя.

В случае, когда электродвигатель и на­сос являются отдельными узлами (вклю­чая стандартные и погружные электро­двигатели), на фирменной табличке указывается максимальная мощность на валу электродвигателя.

P3: Мощность, потребляемая насосом

Текущая нагрузка электродвигателя может быть определена по кривой мощ­ности насоса. В случае непосредствен­ного присоединения электродвигателя к валу насосов: P3 = P2.

P4: Мощность насоса (Phydraulic)

Значение мощности насоса определя­ется по формуле:

Рис. 21 Потребляемая мощность

Адаптация насосов к переменным режимам эксплуатации

Потери давления в гидросистеме рассчитываются для определенных специфических условий эксплуа­тации. На практике характеристика гидросистемы почти никогда не со­впадает с теоретической из-за коэф­фициентов запаса прочности, закла­дываемых в гидросистему.

Рабочая точка гидросистемы с насо­сом – это всегда точка пересечения графика характеристики насоса с графиком характеристики гидроси­стемы, следовательно, подача обыч­но бывает больше, чем требуется для новой гидросистемы.

Такое несоответствие может соз­дать проблемы в гидросистеме. В отопительных контурах может воз­никать шум, вызванный потоком, в конденсатных системах – кавитация, а в некоторых случаях неоправданно большая подача приводит к потерям энергии.

Вследствие этого возникает необ­ходимость смещения рабочей точки (точки пересечения графиков обоих характеристик) путем регулировки насоса и подстройки гидросистемы. На практике применяют один из ука­занных ниже способов:

  1. Изменение характеристики гид­росистемы путем прикрытия дрос­сельного клапана (дросселирова­ние) (рис. 22).
  2. Изменение характеристики насо­са за счет уменьшения наружно­го диаметра (путем механической обработки) его рабочего колеса (рис. 23).
  3. Изменение характеристики на­соса путем регулировки частоты вращения (рис. 24).

Рис. 22 Изменение характеристики гидросистемы путем дросселирования

Рис. 23 Обтачивание рабочего колеса по наружному диаметру

Рис. 24 Регулировка частоты вращения

Регулирование подачи с помощью дроссельного клапана

Уменьшение проходного сечения дроссельного клапана в гидроси­стеме вызывает повышение потерь давления (гидродинамического на­пора Hdyn), делая кривую характери­стики гидросистемы более крутой, в результате чего рабочая точка сме­щается в направлении более низкой подачи (смотрите рис. 25).

В результате снижается потребляе­мая мощность, поскольку центробеж­ные насосы имеют характеристику мощности, которая уменьшается при уменьшении подачи. Однако потери мощности при дроссельном регули­ровании в гидросистеме с высоким значением потребляемой мощности будут значительны, поэтому в таких случаях необходимо проводить спе­циальные расчеты для оценки рен­табельности метода регулирования подачи с помощью дроссельного клапана.

Рис. 25 Потери при регулировании подачи с помощью дроссельного клапана

Модификация рабочего колеса

В тех случаях, когда снижение про­изводительности насоса и напо­ра требуется постоянно, наиболее оптимальным решением может стать уменьшение наружного диаметра ра­бочего колеса.

При этом протачивают по наружно­му диаметру либо все рабочее коле­со, либо только торцы лопаток. Чем больше будет занижение наружного диаметра, тем ниже станет КПД на­соса.

Снижение КПД обычно бывает бо­лее значительно в тех насосах, кото­рые работают на высоких оборотах. У низкооборотных насосов оно не столь заметно, в особенности, если уменьшение наружного диаметра не­значительно.

Рис. 26 Модификация рабочего колеса

Когда уменьшение наружного диаме­тра незначительно, то с достаточно высокой степенью точности можно воспользоваться следующими соот­ношениями:

На рис. 27 представлен способ определения заниженного диаметра Dx с помощью диаграммы характе­ристики “H/Q” в линейных координа­тах. Начало координат (Q = 0, H = 0) соединяется с новой рабочей точкой (Qx, Hx) прямой линией, продолжен­ной до пересечения с характеристи­кой имеющегося насоса (Q, H) в точ­ке “s”. После этого новый диаметр (Dx) рассчитывается по следующей формуле:

Рис. 27 Коррекция наружного диаметра рабочего колеса

Однако эти зависимости недействи­тельны в случае необходимости значительного снижения произво­дительности насоса. В таком случае рекомендуется проводить заниже­ние рабочего колеса в несколько этапов. Сначала занижение диаме­тра рабочего колеса выполняется до размера, несколько превышающего значение Dx, рассчитываемое как указывалось выше. После этого на­сос подвергается испытаниям, после которых можно определить оконча­тельный диаметр.

В серийном производстве этого мож­но избежать. Имеются графики ра­бочих характеристик для насосов, оборудованных рабочими колесами с различным занижением наружного диаметра (смотрите рис. 28), непо­средственно по которым можно рас­считать значение Dx, используя выше­указанные формулы.

Рис. 28 Коррекция наружного диаметра рабочего колеса

Регулирование частоты вращения

Изменение частоты вращения вы­зовет изменения в рабочих харак­теристиках центробежного насоса. Воспользуемся типовыми законо­мерностями, указанными ранее:

Рис. 29 Регулирование оборотов насоса модели TPE 80-240

Кавитация

Наиболее часто встречающиеся при эксплуатации насосов проблемы связаны с условиями всасывания на входе гидросистемы и почти всегда они бывают вызваны слишком низ­ким гидростатическим давлением (подпором) на входе насоса.

Причина этого может корениться либо в выборе насоса с неоптималь­ными для данных условий эксплуа­тации параметрами, либо в ошибках, допущенных при проектировании ги­дросистемы.

Вращение рабочего колеса отбрасы­вает жидкость к поверхности корпуса насоса, в результате чего со сторо­ны всасывающей полости рабочего колеса возникает разряжение. Это вызывает подсос жидкости через всасывающий клапан и трубопро­вод, которая поступает к рабочему колесу, где она опять отбрасывается к поверхности корпуса насоса. Раз­ряжение на входе насоса зависит от разницы между уровнем положения впускного отверстия и поверхности перекачиваемой жидкости, от потерь давления на трение во всасывающем клапане и трубопроводе, а также от плотности самой жидкости.

Это разряжение ограничено давлени­ем насыщенного пара жидкости при данной температуре, т.е. давлением, при котором будут образовываться пузырьки пара. Любая попытка сни­зить гидростатическое давление до величины, меньшей чем давление насыщенного пара, приведет к тому, что жидкость отреагирует на это образованием пузырьков пара, по­скольку она начнет закипать.

Рис. 30 Теоретическая максимальная высота всасывания равна барометрическому давлению

В насосе кавитация возникает тог­да, когда давление с той стороны лопаток рабочего колеса, которая обращена в сторону всасывающей полости (обычно вблизи впускного отверстия насоса), падает ниже дав­ления насыщенного пара жидкости, вызывая образование пузырьков газа. Будучи перенесенными в об­ласти высокого давления в рабочем колесе, эти пузырьки разрушаются (взрываются), а возникающая при этом волна давления может вызвать повреждение насоса (рис. 31).

Это повреждение, которое может возникнуть в течение нескольких минут или через несколько лет, на­столько серьезно, что может отри­цательно подействовать не только на насос, но и на электродвигатель. Наиболее уязвимыми деталями при этом являются подшипники, сварные швы и даже поверхности рабочего колеса.

Масштабы повреждений рабочего колеса зависят от характеристик ма­териала, из которого оно изготовле­но; например, из таблицы видно, что при одних и тех же условиях ущерб для рабочего колеса из нержавею­щей стали составляет всего лишь 5% от ущерба, причиненного рабочему колесу из чугуна.

Потеря в массе различных материалов

(при сравнении за основу взят чугун = 1,0):

Нержавеющая сталь: 0,05
Чугун: 1,0
Бронза: 0,5
Бронзовые сплавы: 0,1

С явлением кавитации связаны также повышенный уровень шума, падение напора и нестабильность эксплуата­ции. Зачастую повреждение остает­ся не выявленным до тех пор, пока насос и электродвигатель не будут подвергнуты разборке.

Рис. 31 Кавитация на поверхности рабочего колеса

Расчеты по устранению опасности кавитации

Кавитационный запас Hmax насоса, необходимый для устранения опас­ности кавитации, рассчитывается следующим образом:

Hmax = Hb — Hfs — NPSH — Hv — Hs

Hmax: Кавитационный запас насоса (смотрите рис. 33). Если он положительный, насос может работать при данной высоте всасывания. Если он отрицательный, для работы насоса необходимо создать условия, при которых он станет положительным.

Hb: Атмосферное давление со сто­роны насоса; это – теоретиче­ски максимальная высота вса­сывания.

Это значение Hb зависит от плотно­сти жидкости и значения “g” со сто­роны насоса (рис. 32).

Рис. 32 Температура кипения воды при различных значениях барометрического давления

Hfs: Потери давления на трение во всасывающем клапане и присо­единенном трубопроводе также зависят от плотности жидкости.

Рис. 33 Максимальная высота всасывания

NPSH: Net Positive Suction Head

Этот параметр отражает минималь­ное давление на всасывании, не­обходимое для безаварийной экс­плуатации. Он характеризует потери давления на трение на участке от всасывающего патрубка насоса до той точки первого рабочего колеса, в которой давление минимально, и определяет гидравлические условия, при которых насос не в состоянии всасывать цельный водяной столб высотой 10,33 м. Таким образом, зна­чение NPSH будет расти с ростом по­дачи, что можно видеть из графика характеристики на рис. 35 конкрет­ного насоса.

Для циркуляционных насосов график NPSH не используется; вместо этого на рис. 34 представлена таблица с указанием минимального давления на всасывании, необходимого при различных значениях температуры рабочей жидкости.

Hv: Этот параметр отражает давле­ние насыщенного пара перека­чиваемой жидкости. Он вклю­чен в уравнение, поскольку при более высокой температуре жидкость начинает испаряться быстрее. Hv также зависит от плотности жидкости:

Hs: Этот параметр представляет собой запас прочности, кото­рый должен определяться в конкретных условиях в зависи­мости от степени надежности и достоверности применяемой методики расчета. На практи­ке его берут равным 0,5-1 м. В случае присутствия в воде газа это значение часто выби­рают равным 2 м.

Рис. 34 Минимальное давление на вса¬сывании насоса модели UMK 50-60 в зависимости от температуры жидкости

Рис. 35 Кривая характеристики NPSH

Как избежать кавитации

Данная аргументация основана на приведенной выше формуле:

Hmax = Hb — Hfs — NPSH — Hv — Hs

и учитывает влияние каждого из чле­нов уравнения.

Hmax: Насос всегда необходимо уста­навливать как можно ниже или потребуется поднять уровень жидкости со стороны всасыва­ния. Последний способ часто бывает наиболее дешевым ре­шением. Положительное дав­ление на всасывании, созда­ваемое насосом (если таковой имеется) или расширительным бачком, должно поддерживать­ся как можно более высоким.

Hb: Этот показатель является по­стоянным при перекачивании определенной жидкости в дан­ном месте.

Hfs: Всасывающий трубопровод должны быть как можно более коротким и иметь минимальное количество колен, клапанов, вентилей и фитингов.

NPSH: Следует выбирать насос с наи­меньшим потребным NPSH.

Hv: Этот параметр может снижать­ся при падении температуры жидкости (температуры окру­жающей среды).

Hs:     Устанавливается индивиду­ально.

Наиболее простой способ избежать кавитации – это снизить подачу насо­са путем частичного закрытия нагне­тательного (или напорного) клапана; в результате этого понизится требу­емое значение NPSH и Hfs, следова­тельно возрастет значение Hmax.

Альтернативная методика расчета для устранения опасности кавитации

Многие предпочитают преобразо­вать формулу в функции NPSH сле­дующим образом:

Это дает имеющееся значение NPSHavailable для данной гидросисте­мы, которое затем можно сравнить с требуемым значением NPSHrequired, указанным на графиках рабочих характеристик соответствующего на­соса.

Таким образом, если

NPSHavailable≥NPSHrequired

кавитации удается избежать.

Однако если

NPSHavailable≤NPSHrequired

то опасность возникновения кавита­ции сохраняется.

Расшифровка обозначений:

“ означает “от — до“; “ / “ означает, что электродвигатель может подключаться двумя разными вариантами;

D “ обозначение соединения обмо­ток электродвигателя по схеме «тре­угольник»;

Y “ обозначение соединения обмоток электродвигателя по схеме «звезда».

1 х 220-230 / 240 V

  1. Двигатель может быть подключен в однофазную сеть переменного тока напряжением U = 1 x 220-230В.
  2. Двигатель может быть подключен в однофазную сеть переменного тока напряжением U = 1 x 240В.

3 х 220240D / 380415Y V

  1. Двигатель может быть подключен в трехфазную сеть переменного тока напряжением U = 3 x 380-415В по схеме «звезда».
  2. Двигатель может быть подклю­чен в трехфазную сеть переменного тока напряжением U = 3 x 220-240В по схеме «треугольник» (например в Бельгии, в Норвегии, в Италии, во Франции).
  3. Двигатель может быть подключен в трехфазную сеть переменного тока напряжением U = 3 x 220-240В по схеме «звезда-треугольник».

3 х 380415D V

  1. Двигатель может быть подключен в трехфазную сеть переменного тока напряжением U = 3 x 380-415В по схеме «треугольник».
  2. Двигатель может быть подключен в трехфазную сеть переменного тока напряжением U = 3 x 380-415В по схеме «звезда-треугольник».

Теория перекачивания жидкостей» в PDF
PumpTheory-91830082-0908.pdf 827

SHA1: 2456233c5e083b549a564ace008c667f83980783

По координатам точки S пересечения характеристик насоса трубопровода определяются: Qд=790 м3/ч-действительная производительность; Нд=473 м-действительный напор;

ηд н. у. =0,7-К.

П. Д. насосной установки; Нвсдоп=3,8-допустимая вакууметрическая высота всасывания.

Режим работы насосной установки находится в зоне экологичности, если выдерживается условие: ηдну≥0,8ηmax 0,7≥0,8∙0,7=0,56 К.П.Д. внешней сети определяется по формуле:

ηтр = Нг / Нд = 429 / 473≈0,9. (4.24).

4.1.9 Расчет максимально допустимой высоты всасывания насоса

Максимально допустимая высота всасывания определяется из условий отсутствия кавитации при работе насоса. Геометрическая высота всасывания:

Нвс = Нвс.доп-∆hвс-Vвc/2∙g-hпар-∆Нк; (4.25) где.

Перистальтический насос

None hпар=0,12 м-напор, создаваемый давлением насыщенного водяного пара при температуре воды 10°С;

∆Нк=1,16-потери напора из-за перераспределения давления при входе на лопатки рабочего колеса. Нгвс = 3,8 – 0,4 – 0,05-0,12-1,16 = 2,07 м.

Для Нгвс=2,07 необходимо применить во всасывающей трубе бустерный насос типа ВП-300.

[custom_ads_shortcode1]

4.1.10 Расчет мощности электродвигателя

None ηн = 0,7- КПД насоса по индивидуальной напорной характеристике и точке режима работы.

Nдв = 9,81∙790∙473 / 3600∙0,9∙0,7 = 1616 кВт. По каталогу выбираем эл. двигатель ближайший больший по мощности и с числом оборотов, равным выбранному насосу.

По условиям работы эл. двигателя для водоотливных установок принимаются во взрывоопасном или закрытом исполнении.

Таблица 4.5 – Характеристика эл.двигателя.

Показатели.

Значения.

тип.

2АЗМВ-1-1600/6000.

мощность.

2000 кВт.

напряжение.

6кВ.

ток.

139 А.

КПД.

СОБф.

Число оборотов.

1500 об/мин.

Кратность пускового тока.

Масса агрегата.

5540 кг.

[custom_ads_shortcode2]

4.1.11 Расчет емкости водосборника

Назначение водосборника – осветление шахтовой воды и создание резервной емкости для накопления шахтовой воды. Число водосборников должно быть не менее двух, т. е.

один – в работе, а другой в очистке. Наименьшая емкость каждого водосборника определяется из условия:

None Соединение водосборников с приёмным колодцем осуществляется с применением перепускных труб оборудованных задвижками на рабочее давление не менее 0,25Мпа.

Характеристика насоса

Диаметр условного прохода перепускного трубопровода должен соответствовать условию: Ду = 26,8√Qд мм; (4.28) Ду = 26,8√790=753,2 мм.

[custom_ads_shortcode3]

4.1.12 Время работы водоотливной установки при откачивании нормального и максимального притоков

Время работы насосов: Тн = 24Q Гн /Qд24∙450 / 790 = 13,6 ч < 20 ч по ПБ. (4.29) Qд – действительная производительность рабочего насоса. При откачивании МАХ-притока время работы насосного агрегата определяется аналогично:

None t max = 24∙Q rmax / (n раб∙Q д + n рез∙ Q д); (4.31) где n раб и п рез – число насосов в рабочей и резервной группе, шт.

Крыльчатый насос

None Время работы насоса при откачивании нормального и максимального часового притоков в соответствии с НБ, не должно превышать 20 часов.

Cтраница 1 Время работы насоса колеблется РѕС‚ 30 РјРёРЅ РґРѕ 200 С‡ Рё более РІ зависимости РѕС‚ длительности работы долота. Продолжительность периодических технологических остановок может составлять 3 – 15 РјРёРЅ для наращивания бурильной колонны Рё 10 С‡ Рё более для СЃРїСѓСЃРєР° Рё подъема долота СЃ больших глубин или СЃРїСѓСЃРєР° обсадных колонн.  [1] Время работы насоса колеблется РѕС‚ 30 РјРёРЅ РґРѕ 200 С‡ Рё более РІ зависимости РѕС‚ длительности рейса долота. Периодические технологические остановки продолжаются РѕС‚ 3 – 15 РјРёРЅ для наращивания бурильной колонны РґРѕ 10 С‡ Рё более для СЃРїСѓСЃРєР° Рё подъема долота СЃ больших глубин.  [2] Время работы насоса без перерыва РЅР° насосных станциях СЃ автоматизированным управлением РїРѕ условиям эксплуатации допускается РЅРµ менее 6 РјРёРЅ.  [3] Время работы насоса РїРѕРґ нагрузкой составляет 15 сек.  [4] Р’Рѕ время работы насоса РЅР° рабочей поверхности плунжеров Рё манжет образуются продольные СЂРёСЃРєРё, количество Рё глубина которых СЃРѕ временем увеличивается, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє недопустимым РїРѕ ГОСТ 19028 – 72 утечкам.  [5] Р’Рѕ время работы насосов для перекачки Р¶РёРґРєРѕР№ фазы сжиженных газов необходимо следить Р·Р° температурой электродвигателей, подшипников, торцового уплотнения, давлением РЅР° всасывающей Рё нагнетательной линиях РїРѕ манометрам, герметичностью торцового уплотнения Рё фланцевых соединений СЃ арматурой, Р° также Р·Р° тем, нет ли вибрации Рё посторонних шумов.  [6] Р’Рѕ время работы насоса уровень жидкости РІРѕ всасывающем колпаке постепенно понижается. РџСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ это потому, что давление РІ этом колпаке РЅРёР¶Рµ, чем РІ приемном резервуаре, Рё РІ нем скапливается РІРѕР·РґСѓС…, выделяющийся РёР· жидкости. Достигнув РїСЂРё понижении СѓСЂРѕРІРЅСЏ этих отверстий, РІРѕР·РґСѓС… отсасывается через РЅРёС… небольшими порциями РІ рабочую камеру.  [7] Р’Рѕ время работы насоса необходимо следить Р·Р° показаниями манометра, установленного РЅР° нагнетательной линии. РќР° этой Р¶Рµ линии Сѓ поршневого насоса устанавливают предохранительный клапан, Сѓ центробежного – обратный клапан.  [8]

Р’Рѕ время работы насоса РІРёРЅС‚ совершает сложное движение. Благодаря вращению вала насоса РІРёРЅС‚ вращается РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё, одновременно РѕСЃСЊ винта совершает вращения РїРѕ окружности диаметром d 2e РІ обратном направлении. Общая картина движения винта получится, если представить себе неподвижное зубчатое колесо СЃ внутренним зацеплением СЃ начальным диаметром D 4Рµ, РїРѕ которому катится шестерня СЃ начальным диаметром d 2e, причем сама шестерня РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё катится РІ обратном направлении.  [10] Р’Рѕ время работы насоса масло осмоляется Рё окисляется, Р° также поглощает отсасываемые пары Рё газы, поэтому необходимо его часто менять. РќРµ рекомендуется насос, применяемый РїСЂРё перегонке, использовать для каких-либо работ, которые сопровождаются большим выделением газов Рё паров.  [11] Р’Рѕ время работы насосов необходимо также следить Р·Р° показаниями всех РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ – манометра, амперметра Рё РґСЂСѓРіРёС….  [12] Р’Рѕ время работы насоса, перекачивающего кислоту, необходимо следить Р·Р° герметичностью сальников РўРЈ РґСЂСѓРіРёС… соединений; РїСЂРё обнаружении течи следует остановить насос Рё прилить меры Рє ее лш – впдацип.  [13] Р’Рѕ время работы насосов РЅРµ допускается проводить замену или ремонт вентилей или задвижек, какие-либо операции РїРѕРґ полом машинного зала, ремонт или замену арматуры Рё РїСЂРѕРІРѕРґРєРё силовой Рё осветительной сети.  [14] Р’Рѕ время работы насоса РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ следующее. РџСЂРё перемещении эксцентрика РёР· нижнего положения РІ верхнее РїСЂСѓР¶РёРЅР° 19 через СѓРїРѕСЂ 20 приподнимает – клапан 21 РЅР° величину зазора Р° Рё затем выдвигает поршень.  [15] Страницы:      1    2    3    4    5

Источники:

Характеристика насоса

  • studfiles.net
  • www.chem21.info
  • www.ngpedia.ru

С приближением долгожданной весны многие любители сельскохозяйственных работ уже мыслями переносятся на свои загородные участки. Начинается планирование – что и где посадить, как и за чем ухаживать, какие новые инструменты или инвентарь необходимо прикупить.

Как правильно рассчитать основные характеристики насоса для огорода

Как правильно рассчитать основные характеристики насоса для огорода

Одна из обязательных операций по уходу за посажеными культурами – это регулярный их полив. А чтобы не заниматься выматывающим силы переносом ведер с водой по участку, гораздо удобнее сделать напорную систему орошения. То есть в точке водозабора установить насос, от которого к конкретному участку полива протягивается шланг (вариант – пластиковые трубы). Ну и потом – или операция осуществляется вручную, или устанавливается какое-то оросительное устройство.

Но чтобы такая схема оказалась в самом деле работоспособной, важно знать, как правильно рассчитать основные характеристики насоса для огорода. Вот этим мы сейчас и займемся.

Какие характеристики насоса для полива можно считать главными

Когда приобретается любой насос, и поливной не является исключением, то всегда имеется в виду, что этот прибор должен быть в состоянии переместить за какое-то время нужный объём воды из исходной точки к месту назначения. Естественно, преодолев при этом препятствующие нормальному движению потока силы гравитации (если расходоваться вода будет выше точки ее забора, как обычно и случается), и силы гидравлического сопротивления труб (шлангов) со всеми имеющимися на них запорно-регулировочными устройствами.

Естественно, в конечной точке желательно получать не тонкую струйку воды, а какой-то напор, например, достаточный для нормальной работы сантехнических устройств или приспособлений для полива.

Это – в общих чертах. А теперь – более детально по обеим важным характеристикам – производительности насоса и создаваемому им напору.

Самые показательные характеристики насоса для полива огорода – создаваемый напор воды и производительность

Самые показательные характеристики насоса для полива огорода – создаваемый напор воды и производительность

С напора, кстати, и начнем.

Напор, создаваемый насосом

В характеристиках насосного оборудования эта величина рассматривается чуть ли не самой первой. Грош цена прибору, который, работая на полной своей мощности, будет неспособен доставить воду к конечной точке ее транспортировки только из-за того, что она расположена дальше и выше, чем это заложено в возможности насоса.

В паспортах насосов величина напора чаще всего указывается метрами водяного столба – так, наверное, нагляднее. Впрочем, помимо таких метров вполне могут фигурировать и другие величины – технические атмосферы (т.атм), бары (бар), или даже килопаскали (кПа).

Чаще всего забор воды для полива осуществляется или из расположенного рядом открытого водоема, или из какого-то подземного или размещенного на поверхности хранилища, например, из колодца ливневой канализации, специального гидранта или даже просто из установленных на подставках бочек.

  • Итак, в первую очередь, если в этом есть необходимость, насос должен суметь понять воду от источника до точки потребления. Такая разница высот, понятно, тоже измеряется в метрах. И в буквальном смысле – каждый метр преодолеваемой высоты «сжирает» метр паспортного напора насоса.

Причем, в разницу высот включается не только взаимное превышение уровня земли над уровнем воды. Сам по себе участок может иметь рельеф со значительным перепадом высот, что тоже должно учитываться.

  • Вода передается по шлангам или трубам. Известно, что чем меньше диаметр канала, тем выше в нем силы гидравлического сопротивления. Например, даже при довольно толстом дюймовом шланге (25 мм) десять метров расстояния по горизонтали способны «съесть» метр напора. А на крупном огородном участке порой оперируют длиной шлангов и в несколько десятков метров!

А при более тонких шлангах или трубах – потери еще более впечатляющие…

Но и это еще не все!

Вода доставлена к нужной точке, и в ней мы захотели установить какую-то поливальную установку. А вода из шланга – тонкой струйкой…

Недостаточность напора воды из шланга способна превратить обычную операцию полива в «тяжелую каторгу» без должного результата.

Недостаточность напора воды из шланга способна превратить обычную операцию полива в «тяжелую каторгу» без должного результата.

То есть нам и на выходе нужен напор, такой, чтобы обеспечивалась работа конечных устройств. В доме в их качестве фигурируют сантехнические приборы, на огороде могут быть специальные устройства, в паспорте которых должно быть оговорено их рабочее давление.

Вот теперь – вроде все. Ну, можно добавить еще и небольшой резерв, процентов в 10.

Все это реализовано в предлагаемом ниже онлайн-калькуляторе.

Калькулятор расчета минимально необходимого напора насоса для огорода

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчета

Этот калькулятор, кстати, имеет некоторую «универсальность». Имеется в виду, что многие насосы, особенно погружные, имеют весьма широкую сферу применения. И часто им ставится задача просто перекачать какой-то объем жидкости из одного резервуара (или, например, хуже, залитого водой подвала) в другой. Кстати, может быть такое и на огороде, когда из ливневого колодца или коллектора вода откачивается в расставленные по участку бочки для полива.

Чтобы заполнить такие емкости, расставленные по участку в нужных местах – все равно придется прибегать к помощи того же насоса.

Чтобы заполнить такие емкости, расставленные по участку в нужных местах – все равно придется прибегать к помощи того же насоса.

Поэтому в калькуляторе предусмотрено два варианта расчета – простая перекачка воды насосом, или для полива, то есть с применением какого-то оросительного оборудования, требующего для корректной работы определенного напора.

  • Далее, нужно указать в метрах разницу высот между точками забора и использования воды – о чем мы уже говорили выше.
  • Следующая величина – это расстояние по горизонтали от точки водозабора до точки потребления. Понятно, что шланги не протягиваются всегда по прямой, но в программу уже внесен коэффициент, делающий поправку на это обстоятельство.
  • Далее, указывается диаметр применяемых для перекачки воды шлангов (труб). От этого зависит величина гидравлического сопротивления, уже внесенная в базу данных калькулятора.
  • Если известно рабочее давление «поливалки» (из ее паспорта), то оно указывается в последнем поле программы. Если нет данных – желательно оставлять на выходе порядка 1 бар – с таким давлением должно нормально работать большинство устройств из числа наиболее популярных.

Нажатие на клавишу расчета сразу приведет к получению результата. Он будет выражен в метрах водяного столба, в барах (атмосферах) и, на всякий случай, в килопаскалях.

Производительность садового насоса

Это – способность перекачать какой-то определенный объем воды в единицу времени (секунду, минуту, час). По сути, прослеживается тесная взаимосвязь между напором (на выходе, понятно), диаметром шланга и производительностью. И при желании можно даже провести расчет. Но в этом нет особой необходимости – в параметрах модели эта величина обязательно указывается.

А зачем ее знать? Да просто для того, чтобы можно было оценить скорость выполнения имеющихся задач. Например, перекачать тонну воды из одного гидранта в другой можно за 5 минут или за час (условно), если использовать насосы сильно отличающейся производительности.

А разве на огороде это имеет значение?

Да, имеет. Прежде всего, существуют определенные нормы полива, иначе вся операция превращается в фикцию. То есть в условиях конкретного климата и при выращивании тех или иных культур при поливе на квадратный метр требуется использовать, например, 5  или сколько-то еще литров воды. Опытные огородники эти нормы примерно знают, а новички могут уточнить у местных специалистов в области агрономии. Норма орошения и площадь орошаемого участка дают нам объем воды, который необходимо затратить на полив.

А вот теперь – небольшая тонкость. Будет ли кто растягивать полив на весь день? Станет ли кто-то заниматься этим в пик дневной жары? Да нет, конечно. В основном этому мероприятию отводят вечерние часы. И вот тут, увязывая с другими мероприятиями, со временем прихода домой, с желанием посмотреть телепередачи и т.п., можно и нужно спланировать себе отрезок времени, в течение которого желательно полностью разобраться с поливом.

Вот и весь секрет – насос должен суметь перекачать нужное количество воды за этот период, чтобы хозяин вложился в отведенный на полив срок.

Этот подход реализован в следующем онлайн-калькуляторе.

Калькулятор производительности садового насоса

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

Все очень незамысловато: указываете запрашиваемые значения – и поучаете результат.

  • Учитывая то, что некоторые привыкли мерить площади на территории своего участка в квадратных метрах, а другие – исключительно в сотках (и не собираются «переучиваться»), программа идет навстречу и тем и другим. То есть изначально выберите удобную для себя единицу площади.
  • Далее, указывается площадь участка, на котором будет осуществляться полив. Таких участков на территории личного хозяйства может быть несколько. Так как насос приобретается раз и надолго, то для расчёта имеет смысл взять самый большой участок или по своей специфике требующий максимального количества воды. Если в течение одного вечера планируется полив нескольких таких участков – их площади придётся просуммировать.
  • Следующий шаг – указание нормы полива, о которой говорилось выше.
  • Ну и последнее действие – выбор временного интервала, в течение которого хочется уложиться с поливом.

После этого – к клавише «РАССЧИТАТЬ…» за получением результата. Он, кстати, будет выражен в нескольких представлениях – литры в час, кубометры воды в час и литры в минуту.

Это значение можно воспринимать как минимально необходимую производительность насоса. Если она получается слишком большой, и таких насосов просто нет в продаже – значит был поставлен нереальный для выполнения задачи срок. Попробуйте несколько увеличить длительность ежедневного полива и проведите повторный расчет.

*  *  *  *  *  *  *

Имея «на руках» рассчитанные данные о требуемых напоре и производительности, можно подбирать себе оптимальный садовый насос.

Видео — Как выбрать насос для полива огорода

Среди рабочих параметров погружных насосов наиболее интересными для пользователей являются: мощность, напор и высота подъема. Некоторые люди также обращают внимание на размер самого устройства, его марку и условия гарантии. Однако на что редко обращают внимание, так это на то, как долго насос может работать после включения питания и сколько циклов включения/выключения он может иметь в течение часа. Почему эта информация так важна?

Время работы насоса

Максимальное время работы насоса в нормальных условиях обычно не указывается в технических характеристиках этих устройств. Это связано с тем, что погружной насос хорошего качества, фирменный, может работать в течение многих часов без перерыва, что является прекрасным примером моделей, которые питают спринклеры, обширные системы капельного орошения, используемые в растениеводстве, а также устройства, устанавливаемые в различных типах дренажных систем, например, в шахтах, строительных площадках и в промышленности.

Бытовые насосы обычно не должны работать так долго в непрерывном режиме, но даже эти типы автоматики можно оставлять включенными в течение длительного периода времени без ущерба для их срока службы. Эти обстоятельства включают полив растений, а также мытье автомобиля, мощение поверхностей и наполнение бассейна на заднем дворе. Такие задачи не должны быть проблемой даже для средних погружных насосов, потому что они работают в стабильных условиях, где, прежде всего, обеспечивается надлежащее охлаждение двигателя. Угроза исправной работе устройства – засор слива воды. После этого насос не должен работать более нескольких минут во избежание повреждения. Электронная система безопасности позаботится о его отключении в такой ситуации.

Очень часто для регулирования времени работы насоса используются электронные регуляторы, которые ограничивают максимальный период работы устройства определенным временем, например, несколькими десятками минут.

Количество рабочих циклов в час

Количество рабочих циклов в час

На этот параметр обязательно стоит обратить внимание перед покупкой, ведь он является одним из ключевых факторов, определяющих срок службы каждого насоса, не только погружного. Расход воды для бытовых нужд редко бывает равномерным. По этой причине водяной насос работает не постоянно, а периодически. Однако следует помнить, что частота включения устройства не может быть произвольной, поскольку каждое из них имеет строго определенное количество рабочих циклов в час, допускаемое его конструкцией.

Рабочий цикл насоса – это единовременное время его работы и простоя. Если это делать слишком часто, мотор машины преждевременно износится. Во многих моделях, используемых в домашнем хозяйстве, количество циклов обычно составляет 20-30 в час, хотя есть и автоматы, у которых этот параметр еще выше (правда, при сохранении ограниченного числа циклов в сутки). Если есть такая возможность, стоит уменьшить это значение, увеличив время простоя между последовательными включениями. Это достигается в первую очередь за счет использования достаточно большого гидрофорного бака, который будет являться хранилищем воды, а также будет поддерживать его давление на соответствующем уровне. Слишком маленький бак, особенно с мощным насосом, будет одной из причин чрезмерно частого запуска устройства.

В случае с некоторыми моделями мощных погружных насосов количество циклов может составлять 2-3 в час – такие машины лучше не использовать для подачи воды в дом, так как они лучше подходят для перекачивания воды в системы полива и закачивая его в большие удерживающие резервуары. Для дома, особенно когда у нас большой гидрофор, лучше использовать погружной насос меньшей производительности, который дольше будет качать воду в бак.

На повышенное количество циклов работы насоса также влияют протечки в системе водоснабжения или повреждения мембраны в мембранном баке. Они приводят к перепадам давления в установке. В ответ на это явление насос запускается и обычно работает непродолжительное время, что необходимо для пополнения запаса воды под давлением. Потом отключается и цикл повторяется.

Работа насоса в аварийных ситуациях

Обстоятельством, негативно влияющим на срок службы насоса, является также время его работы всухую. Это происходит, когда эффективность устройства выше, чем эффективность скважины, в которой устройство было установлено. Во время работы автоматическое устройство вызывает падение уровня воды ниже места расположения всасывающего отверстия или входного фильтра, а это означает, что гидравлика насоса больше не может забирать воду и всасывает воздух. Также нарушается процесс охлаждения мотора устройства, который обычно перегревается и отключается из-за встроенной термозащиты.

Стоит помнить, что время, оставшееся до выключения, должно быть как можно меньше, чтобы предотвратить заклинивание двигателя. По этой причине современные насосы имеют достаточную защиту от работы всухую, благодаря чему устройство отключается в течение нескольких секунд после выработки воды и эффективно возобновляет свою работу после ее пополнения в колодце или другом водоеме, из которого оно забирается.

Расчет технических возможностей насосов

К основным техническим параметрам любого водного насоса относятся:

  1. Производительность агрегата – величина объема жидкости, подаваемый насосом за взятый промежуток времени, и которая во всей технической литературе (инструкциях) обозначается латинской буквой «Q» и измеряется в объемах перекачиваемой жидкости в куб. метрах (куб. м) или литрах(л), за единицу времени (час или мин.);

  2. Напор (Нм) – который показывает величину удельной энергии, сообщаемую насосом условной единице веса перерабатываемой (подкачиваемой) жидкости. Величина напора показывает, на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли. Напор можно представить, как высоту, на которую может быть поднят 1 кГ перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей агрегатом.


Напор агрегата рассчитывается по формуле: для закрытых резервуаров


На = Нгео + Ра-Ре/ ρ g + ∑Hv, для открытых — На = Нгео + ∑Hv, где На-напор агрегата; Нгео – величина напора на геодезической высоте подачи воды, который равен разнице уровней воды на напорной и всасывающей частях наоса; Ра-Ре/ ρ g – разница давлений между всасывающим и напорным уровнями жидкости для закрытых емкостей; ΣHv — суммы всех потерь напора (сопротивления в трубопроводах, сопротивления арматуры и фасонных деталей и т.д. во всасывающем и нагнетательном трубопроводах).


  1. Общая мощность агрегата (Nо) (потребляемая или полезная мощность – Nп, меньше Nо на величину потерь (н) на трение и т.д. с учетом КПД агрегата) – это та энергия, которая подводится к агрегату от электродвигателя за определенный отрезок времени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости (pg), прошедшая через насос, приобретает энергию в количестве h, за единицу времени через насос протекает жидкость весом pgQ. Следовательно, энергия, приобретенная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса: Nп = gQh/н или Nо = Nп/н.


Другими словами потребляемая мощность агрегата ни что иное, как предаваемая от привода к муфте или валу насоса механическая энергия, и она определяется при помощи следующей формулы: Nп = ρQНм / 367 η, где Nп – полезная мощность насоса; ρ – плотность жидкости; Q – производительность насоса;


Нм – величина напора столба воды в метрах, 367 – переводной постоянный множитель, η — постоянное число между 0 и 1.


К потерям можно отнести все механические затраты мощности потери на трение в подшипниках, в уплотнениях, трение поверхности рабочих колес о жидкость и оценивается механическим КПДмех, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности к мощности, потребляемой насосом.


Величины потерь от применяемых материалов в деталях конструкции насоса, можно посмотреть в специальных таблицах, но это минимальные величины, которыми на практике можно пренебречь. На практике мы обращаемся к «первоисточнику» — инструкции агрегата и доверяем ее показаниям, чтобы делать расчеты длины и высоты проводки трубопровода, выбора материалов труб и шлангов или берем специальные таблицы и уточняем свои вычисления.

Для центробежных агрегатов КПД составляет приблизительно 0.6-0.7 для маломощных моделей и для более совершенных, мощных агрегатов – 0.93-0.95.

Кроме материалов, мы должны постоянно давать ссылку на температурные условия работы насоса. 

Так с повышением температуры воды напор буде постоянно уменьшаться


Диаметр труб магистрали также влияет на напорные и производительные характеристики насоса. Чем меньше диаметр трубы, тем увеличивается скорость потока воды при неизменной подаче, следовательно, давление в трубе будет меньше и увеличивается потеря напора


На величину напора и целость насосной камеры агрегата большое влияние оказывают кавитационные явления в потоке жидкости которые не только снижают непрерывность потока, но могут нанести значительный урон конструкции насоса и в некоторых случаях разрушить агрегат. Кавитационный «взрыв» одного маленького пузырька пара в воде разрушают стенки насоса тысячами килограмм своего ударного действия, нарушая целостность и приводя к коррозионным потерям стенок насоса и лопаток рабочего колеса.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Не пропустите также:

  • Как составить схему прикорма
  • Картошка в духовке получилась сухая как исправить
  • Как исправить взбухший стол
  • Как найти игру симулятор крутого чувака
  • Как найти плотность молекул кислорода

  • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии