Примите к сведению: для того, чтобы увеличить напор выходящей жидкости, необходимо увеличить диаметр крыльчатки или повысить обороты двигателя.

Блочные насосные станции от производителя

Определение переменных

• напор воды;
• необходимая потребляемая мощность;
• размер рабочего колеса;
• максимальная высота всасывания жидкости.

Итак, рассмотрим более детально каждый из показателей, а также приведем формулы расчета для каждого из них.

W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2

Обозначение этой формулы следующее:
W – производительность насоса, измеряемая в м3/с;
l1,2 – ширина рабочего колеса соответственно по диаметрах d1,2;
d1 – диаметр всасывающего патрубка;
d2 – диаметр рабочего колеса;
b – толщина лопаток крыльчатки;
n – количество лопаток;
п – число «пи»;
с1,2 – меридианные сечения входящего и выходящего патрубков.

Создаваемый центробежным насосом напор воды рассчитывается по формуле:

N = (h3 – h2)/(p * g) + Ng + sp

Переменные в формуле обозначают:
N – высота напора, измеряемая в метрах;
h2 – давление в емкости забора жидкости, измеряемое в Па;
h3 – давление в емкости приема жидкости;
p – плотность жидкости, которая перекачивается насосом, измеряется в кг/м3;
g – постоянная величина, указывающая ускорение свободного падения;
Ng – показатель необходимой высоты подъема жидкости;
sp – сумма потерь напора жидкости.

Расчет необходимой потребляемой мощности производится по следующей формуле:

M = p*g*s*N

Переменные формулы означают:
M – необходимая потребляемая мощность;
p – плотность перекачиваемой жидкости;
g – величина ускорения свободного падения;
s – необходимый объем расхода жидкости;
N – высота напора.

Максимальная высота всасывания жидкости рассчитывается по формуле:

Nv = (h2 – h3)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N

Обозначение переменных следующее:
Nv – высота всасывания жидкости;
h2 – давление в емкости забора;
h3 – давление жидкости на лопатки крыльчатки;
p – плотность жидкости, которая перекачивается;
g – ускорение свободного падения;
sp – количество потерь во входящем трубопроводе при гидравлическом сопротивлении;
q2/(2*g) – напор жидкости во всасывающей магистрали;
k*N – потери, зависящие от прибавочного сопротивления;
k – коэффициент кавитации;
N – создаваемый насосом напор.

Пример применения формул

Задача. Определите потребляемую мощность центробежного насоса, если:

1. Агрегат перекачивает жидкость, плотность которой составляет 1210 кг/м3.
2. Необходимый расход жидкости составляет 6,4 м3/ч.
3. Жидкость перекачивается в резервуар с давлением 1,5 бар.
4. Разница высот составляет 12 метров.
5. Потери от сопротивления составляют 30, 6 м.

Решение.

Для начала рассчитываем напор, который создается центробежным насосом (используем формулу 2):
N = (h3 – h2)/(p – g) + Ng + sp = ((1,5 – 1)*105)/(1210*9,81) –12 +30,6 = 22,82 (м).

Чтобы найти потребляемую мощность насоса, воспользуемся формулой 3:
M = p*g*s*N = 1210*9,81*6,4/3600*22,82 = 481,56 (Вт).
Искомый результат найден.

Таким образом, в этой статье мы рассказали все нюансы вычисления мощности центробежного насоса. Надеемся, что информация, изложенная в статье, будет для вас полезной.

Смотрите видео, в котором показан порядок расчета рабочего колеса центробежного насоса:

Производительность насоса – Fluidbusiness

Рис. 1. Высота всасывания – показаны геометрические напоры в насосной системе, где насос находится выше резервуара всасывания (статический напор)

Мощность и КПД
Работа, выполняемая  насосом, является функцией общего напора и веса жидкости,  перекачиваемой за заданный период  времени. Как правило, в формулах используются параметр производительности насоса (м³/час) и плотность жидкости вместо веса.

Мощность, потребляемая насосом (bhp) – это действительная мощность на валу насоса сообщаемая ему электродвигателем. Мощность на выходе насоса  или гидравлическая (whp) –  мощность, сообщаемая насосом жидкой среде. Эти два определения выражены следующими формулами.

Мощность на входе насоса (потребляемая мощность) больше  мощности на выходе насоса или гидравлической мощности за счет механических и гидравлических потерь, возникающих в насосе.
Поэтому эффективность насоса (КПД) определяется как отношение этих двух значений.

Быстроходность и тип насоса
Быстроходность  – это  расчетный коэффициент, применяемый для классификации рабочих колес насоса по их типу и размерам. Он определяется как частота вращения геометрически подобного рабочего колеса, подающего 0,075 м³/с жидкости при напоре 1 м. (В американских единицах измерения 1 галлон в минуту при 1 футе напора)

Однако, это определение используется только при инженерном проектировании, и быстроходность  должна пониматься как коэффициент  для расчета определенных характеристик насоса. Для определения коэффициента быстроходности, используется следующая формула:

Где    N – Скорость насоса ( в оборотах в минуту)
Q – Производительность (м³/мин) в точке максимального КПД.
H – Напор в точке максимального КПД.

Быстроходность определяет геометрию или  класс рабочего колеса, как показано на рис.3

Рис. 3 Форма колеса и быстроходность

По мере возрастания быстроходности соотношение между наружным диаметром рабочего колеса D2 и входным диаметром D1 сокращается. Это соотношение равно 1.0 для рабочего колеса осевого потока.

Рабочие колеса с радиальными лопатками (низким Ns) создают напор за счет центробежной силы.

Насосы с более высоким Ns создают напор частично с помощью той же центробежной силы, а частично с помощью осевых сил. Чем выше коэффициент быстроходности, тем большая доля осевых сил в создании напора. Насосы осевого потока или пропеллерные с коэффициентом быстроходности 10.000 (в американских единицах) и выше создают напор исключительно за счет осевых сил.

Колеса радиального потока обычно применяются, когда необходим высокий напор и малая производительность, тогда как  колеса  осевого  потока  применяются для работ по перекачиванию больших объемов жидкости при низких напорах.

Кавитационный запас (NPSH), давление на входе и кавитация
Гидравлический Институт определяет параметр NPSH, как разницу абсолютного напора жидкости на входе в рабочее колесо и давления насыщенных паров. Другими словами, это превышение внутренней энергии жидкости на входе в рабочее колесо на ее давлением насыщенных паров. Данное соотношение позволяет определить, закипит ли жидкость в насосе в точке минимального давления.

Давление, которое жидкость оказывает на окружающие ее поверхности, зависит от температуры. Это давление называется давлением насыщенных паров, и оно является уникальной характеристикой любой жидкости, которая возрастает с увеличением температуры. Когда давление насыщенного пара жидкости достигает давления окружающей среды, жидкость начинает испаряться или кипеть. Температура, при которой происходит это испарение, будет понижаться по мере того, как понижается давление окружающей среды.

При испарении жидкость значительно увеличивается в объеме. Один кубический метр воды при комнатной температуре превращается в 1700 кубических метра пара (испарений) при той же самой температуре.

Из вышеизложенного видно, что если мы хотим эффективно перекачивать жидкость, нужно сохранять ее в жидком состоянии. Таким образом, NPSH определяется как величина действительной высоты всасывания насоса, при которой не возникнет испарения перекачиваемой жидкости в точке минимально возможного давления жидкости в насосе.

Требуемое значение NPSH (NPSHR) – Зависит от конструкции насоса. Когда жидкость проходит через всасывающий патрубок насоса и попадает на направляющий аппарат рабочего колеса, скорость жидкости увеличивается, а давление падает. Также возникают потери давления из-за турбулентности и неровности потока жидкости, т.к. жидкость бьет по колесу.

Центробежная сила лопаток рабочего колеса также увеличивает скорость и уменьшает давление жидкости. NPSHR – необходимый подпор на всасывающем патрубке насоса, чтобы компенсировать все потери давления в насосе и удержать жидкость выше уровня давления насыщенных паров, и ограничить потери напора, возникающие в результате кавитации на уровне 3%. Трехпроцентный запас на падение напора – общепринятый критерий NPSHR , принятый для облегчения расчета. Большинство насосов с низкой всасывающей способностью могут работать с низким или минимальным запасом по NPSHR, что серьезно не сказывается на сроке их эксплуатации. NPSHR зависит от скорости и производительности насосов. Обычно производители насосов предоставляют информацию о характеристике NPSHR.

Допустимый NPSH (NPSHA) – является характеристикой системы, в которой работает насос. Это разница между атмосферным давлением, высоты всасывания насоса и давления насыщенных паров. На рисунке изображены 4 типа систем, для каждой приведены формулы расчета NPSHA системы. Очень важно также учесть плотность жидкости и привести все величины к одной единице измерения.

Рис. 4 Вычисление столба жидкости над всасывающим патрубком насоса для типичных условий всасывания

Pв  –  атмосферное давление, в метрах;
Vр  –  Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
P – Давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, в метрах;
Ls  – Максимальная высота всасывания, в метрах;
Lн  – Максимальная высота подпора, в метрах;
Hf –  Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, в метрах.
В реальной системе NPSHA определяется с помощью показаний манометра, установленного на стороне всасывания насоса. Применяется следующая формула:

Где Gr –  Показания манометра на всасывании насоса, выраженные в метрах, взятые с плюсом (+) , если давление выше атмосферного и с минусом (-), если ниже, с поправкой на осевую линию насоса;
hv = Динамический напор во всасывающем трубопроводе, выраженный в метрах.

Кавитация – это термин, применяющийся для описания явления, возникающего в насосе при недостаточном NPSHA. Давление жидкости при этом ниже значения давления насыщенных паров, и мельчайшие пузырьки пара жидкости, двигаются вдоль лопаток рабочего колеса, в области высокого давления пузырьки быстро разрушаются.

Разрушение или «взрыв» настолько быстрое, что на слух это может казаться рокотом, как будто в насос насыпали гравий. В насосах с высокой всасывающей способностью взрывы пузырьков настолько сильные, что лопатки рабочего колеса разрушаются всего в течение нескольких минут. Это воздействие может увеличиваться и при некоторых условиях (очень высокая всасывающая способность) может привести к серьезной эрозии рабочего колеса.

Возникшую в насосе кавитацию очень легко распознать по характерному шуму. Кроме повреждений рабочего колеса кавитация может привести к снижению производительности насоса из-за происходящего в насосе испарения жидкости. При кавитации может снизиться напор насоса и /или стать неустойчивым, также непостоянным может стать и энергопотребление насоса. Вибрации и механические повреждения такие как, например, повреждение подшипников, также могут стать результатом работы насоса с высокой или очень высокой всасывающей способностью при кавитации.

Чтобы предотвратить нежелательный эффект кавитации для стандартных насосов с низкой всасывающей способностью, необходимо обеспечить, чтобы NPSHA системы был выше, чем NPSHR насоса. Насосы с высокой всасывающей способностью требуют запаса для NPSHR. Стандарт Гидравлического Института (ANSI/HI 9.6.1) предлагает увеличивать NPSHR в 1,2 – 2,5 раза для насосов с высокой и очень высокой всасывающей способностью, при работе в допустимом диапазоне рабочих характеристик.

Напор насоса это? Как определить напор погружного, поверхностного или циркуляционного насоса.

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

Напор является одной из основных характеристик насоса.

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

Содержание статьи

Напор: определение и характеристика

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

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.

  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.

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

Вместе со статьей “Напор насоса это? Как определить напор погружного, поверхностного или циркуляционного насоса.” читают:

Расчет производительности насосов

Производительность центробежных насосов зависит от размеров рабочего колеса, скорости его вращения и напора жидкости. С увеличением напора жидкости производительность насоса уменьшается. При свободном выходе жидкости из нагнетательного патрубка насос работает с максимальной производительностью.

Рабочая характеристика насоса (рис. 24), получаемая практическим путем, позволяет определять его производительность при заданном напоре.

Режим работы насоса при оптимальном к.п.д. обычно указывается в паспортной характеристике насоса заводом-изготовителем.

Полный напор жидкости, создаваемый центробежным насосом, можно ориентировочно определить по формуле

где v – окружная скорость рабочего колеса, м/сек;

g – ускорение силы тяжести, м/сек²;

n – число оборотов рабочего колеса в секунду;

R – радиус рабочего колеса, м.

Потребную мощность для работы центробежного насоса можно определить по формуле

где Q – производительность (подача) насоса, м³/ч;

Н – напор жидкости, м жидк. ст.;

р – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

n – механический к.п.д. насоса. Для лопастных насосов n=0,10÷0,15, для дисковых n=0,25÷0,30.

Расчетное значение N увеличивают для запаса мощности на 10-15%.

Рис. 24. Рабочая характеристика центробежного насоса.

Производительность поршневых насосов вычисляют по формуле

где F – площадь сечения цилиндра, м²;

S – ход плунжера, м;

n – число оборотов кривошипа в минуту;

m – число цилиндров;

n_об – объемный к.п.д. (n_об=0,7÷0,75).

Мощность, потребляемую плунжерным насосом, можно определить по формуле

где V – объемная производительность насоса, м³/ч;

р – плотность жидкости, кг/м³;

Н – высота подачи от уровня всасываемой жидкости до максимальной высоты нагнетательного трубопровода, м;

h – напор, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводе, м вод. ст.;

n_М, – механический к.п.д. насоса.

Объемную производительность роторных насосов с внешним зацеплением определяют по формуле

где q – объем между двумя смежными зубьями шестерен, м ³;

z – число зубьев шестерен;

n – число оборотов шестерни в минуту;

n_об – объемный к.п.д. (n_об=0,7÷0,8).

Расчёт насоса для скважины: с формулами и примерами

Расчёт насоса для скважины — одно из основных условий при соблюдении, которого можно гарантировать длительное и бесперебойное использование скважины на участке. Произведя расчёт скважинного насоса, вы сможете соотнести ваши потребности в воде с условиями, в которых будет эксплуатироваться насосное оборудование. Только опираясь на результаты расчёта можно приобрести оптимальную модель насоса для скважины, которая не только удовлетворит все потребности, но и прослужит не один год.

Прежде чем непосредственно приступить к расчётам, необходимо детально разобрать все основополагающие факторы выбора скважинного насоса. И первое с чего мы начнем это сам источник воды.

Как известно, пробурить скважину можно либо самостоятельно, либо воспользовавшись услугами специалистов. В этой статье в качестве примера смоделируем ситуацию со вторым вариантом, а именно с готовой скважиной от специализированной организации. В этом случае у вас на руках уже имеется паспорт скважины с детальными характеристиками объекта. И первый параметр, который нас должен заинтересовать — это внешний диаметр обсадной колонны. Сегодня часто встречаются скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 миллиметров. Вам необходимо знать точное значение диаметра скважинной трубы, ведь этот показатель позволит определить поперечный размер будущего насоса.

Важно Осуществляя подбор скважинного насоса по параметрам, помните, что между корпусом насоса и стенками скважины должен быть обеспечен зазор от 1 до 3 сантиметров в зависимости от модели. Пренебрежение данной рекомендацией приведёт к выходу из строя насосного оборудования ещё задолго до окончания гарантийного периода. Но не спешите радоваться — такой насос никто просто так менять не будет, ведь пользователь не обеспечил рекомендуемые условия эксплуатации, что полностью аннулирует все гарантийные обязательства со стороны производителя.

Следующей важной характеристикой скважины является её производительность или дебит. Дебит — это максимальное количество воды, которое может дать скважина в единицу времени. Соответственно, чем больше дебит источника, тем производительнее насос можно установить.

Сам же дебит имеет два важных значения — статический и динамический уровень жидкости. Статический показатель отображает уровень воды в скважине, когда не производится откачка жидкости. Динамический уровень определяет количество воды в источнике при эксплуатации насоса.

Если в ходе перекачивания воды динамический уровень остаётся неизменным, то смело можно утверждать, что производительность скважины равна производительности выбранного насоса. Если разница между статическим и динамическим уровнем составляет менее одного метра, то разрабатываемый источник воды обладает высокой производительностью, которая превышает характеристики установленного насосного оборудования. Но если при расчете мощности скважинного насоса будет допущена ошибка, и производительность выбранного насоса будет превышать дебит скважины, то динамический уровень жидкости будет постепенно уменьшаться, пока вода вовсе не иссякнет. В результате такого просчёта насос будет работать на «сухую», что пагубно скажется на его эксплуатационном периоде. Более того, все погружные скважинные насосы имеют особую моноблочную конструкцию, где охлаждение электрического двигателя осуществляется за счёт перекачиваемой жидкости, а в случае недостатка воды в скважине электромотор достаточно быстро нагреется и перегорит.

Расчёт производительности насоса для скважины

Осуществляя расчет производительности насоса для скважины, также стоит учитывать и естественные колебания жидкости, которые по тем или иным причинам могут влиять на уровень воды в скважине. Как показывает практика, в течение года, под действием таких метеорологических факторов как засуха, обильные ливни и паводки, уровень жидкости может увеличиваться или напротив уменьшаться от 1 до 5-6 метров в зависимости от интенсивности вышеперечисленных явлений. Насосы в таких скважинах необходимо устанавливать на несколько метров глубже, чем минимально возможный показатель динамического уровня жидкости. Таким образом, можно дополнительно подстраховать скважинное оборудование на случай возможного обмеления источника.

Разобрав основные характеристики скважины, можно приступать к выбору нужной модели насоса. Здесь нас будут интересовать эксплуатационные параметры оборудования, а именно:

• Производительность — это способность скважинного насоса перекачивать определенный объём воды за установленный промежуток времени.

  На заметку Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких — это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

• Напор, если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса — это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Расчёт напора скважинного насоса

Расчёт напора осуществляется по следующей формуле:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора^* + высота самой высокой точки водоразбора в доме) × коэффициент водопроводного сопротивления^**

Если скважинный насос будет эксплуатироваться вместе с накопительным резервуаром, то к приведенной выше формуле расчёта напора необходимо добавить значение давления в накопительной ёмкости:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора + высота самой высокой точки водоразбора в доме + давление в накопительной ёмкости^***) × коэффициент водопроводного сопротивления

Примечание ^* — при расчёте учтите, что 1 вертикальный метр равняется 10 горизонтальным;
^** — коэффициент водопроводного сопротивления всегда равен 1.15;
^*** — каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.

Бытовая математика Для наглядности смоделируем ситуацию, в которой семье из четырёх человек необходимо подобрать насос для скважины глубиной 80 метров. Динамический уровень источника не опускается ниже 62 метров, то есть насос будет установлен на 60-ти метровой глубине. Расстояние от скважины до дома — 80 метров. Высота самой высокой точки водоразбора — 7 метров. В системе водоснабжения есть накопительный бак ёмкостью 300 литров, то есть для функционирования всей системы внутри гидроаккумулятора необходимо создать давление в 3,5 атмосфер. Считаем:

Напор=(60+80/10+3,5×10)×1,15=126,5 метров.

Какой насос нужен для скважины в данном случае? – отличным вариантом будет приобрести Grundfos SQ 3-105, максимальное значение напора которого составляет 147 метров, при производительности 4,4 м³/ч.

В этом материале мы детально разобрали, как рассчитать насос для скважины. Надеемся, что после прочтения данной статьи вы сможете без посторонней помощи рассчитать и выбрать скважинный насос, который благодаря грамотному подходу прослужит не один год.

Рекомендуем также прочесть:

подбор по напору и расходу, формулы, примеры

Большинство автономных систем отопления, которые используются для обогрева загородных домов и дач, сегодня оснащаются циркуляционными насосами. Чтобы при установке такой гидравлической машины добиться требуемых результатов, необходимо выполнить предварительный расчет циркуляционного насоса для системы отопления и, основываясь на полученных значениях, выбрать насосное оборудование с соответствующими характеристиками.

Грамотный подбор циркуляционного насоса обеспечит эффективную работу отопительной системы и позволит избежать лишних затрат

Сферы использования циркуляционных насосов

Главная задача циркуляционного насоса состоит в том, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя по элементам отопительной системы. Проблема поступления в радиаторы отопления уже остывшей воды хорошо знакома жильцам верхних этажей многоквартирных домов. Связаны подобные ситуации с тем, что теплоноситель в таких системах перемещается очень медленно и успевает остыть, пока достигнет участков отопительного контура, находящихся на значительном отдалении.

При эксплуатации в загородных домах автономных систем отопления, циркуляция воды в которых осуществляется естественным путем, тоже можно столкнуться с проблемой, когда радиаторы, установленные в самых дальних точках контура, еле нагреваются. Это также является следствием недостаточного давления теплоносителя и его медленного движения по трубопроводу. Избежать подобных ситуаций как в многоквартирных, так и в частных домах позволяет установка циркуляционного насосного оборудования. Принудительно создавая в трубопроводе требуемое давление, такие насосы обеспечивают высокую скорость движения нагретой воды даже к самым отдаленным элементам системы отопления.

Насос повышает эффективность действующего отопления и позволяет совершенствовать систему, добавляя дополнительные радиаторы или элементы автоматики

Свою эффективность системы отопления с естественной циркуляцией жидкости, переносящей тепловую энергию, проявляют в тех случаях, когда их используют для обогрева домов небольшой площади. Однако, если оснастить такие системы циркуляционным насосом, можно не только повысить эффективность их использования, но и сэкономить на отоплении, снизив количество потребляемого котлом энергоносителя.

По своему конструктивному исполнению циркуляционный насос представляет собой мотор, вал которого передает вращение ротору. На роторе устанавливается колесо с лопатками – крыльчатка. Вращаясь внутри рабочей камеры насоса, крыльчатка выталкивает поступающую в нее нагретую жидкость в нагнетательную магистраль, формируя поток теплоносителя с требуемым давлением. Современные модели циркуляционных насосов могут работать в нескольких режимах, создавая в системах отопления различное давление перемещающегося по ним теплоносителя. Такая опция позволяет быстро прогреть дом при наступлении холодов, запустив насос на максимальную мощность, а затем, когда во всем здании сформируется комфортная температура воздуха, переключить устройство на экономичный режим работы.

Устройство циркуляционного насоса для отопления

Все циркуляционные насосы, используемые для оснащения систем отопления, делятся на две большие категории: устройства с «мокрым» и «сухим» ротором. В насосах первого типа все элементы ротора постоянно находятся в среде теплоносителя, а в устройствах с «сухим» ротором только часть таких элементов контактирует с перекачиваемой средой. Большей мощностью и более высоким КПД отличаются насосы с «сухим» ротором, но они сильно шумят в процессе работы, чего не скажешь об устройствах с «мокрым» ротором, которые издают минимальное количество шума.

Для чего необходимо выполнять расчет

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления, должен эффективно решать две основные задачи:

1. создавать в трубопроводе такой напор жидкости, который будет в состоянии преодолеть гидравлическое сопротивление в элементах отопительной системы;
2. обеспечивать постоянное движение требуемого количества теплоносителя через все элементы отопительной системы.

Чтобы циркуляционный насос был в состоянии справляться с решением вышеперечисленных задач, выбирать такое устройство следует только после того, как будет сделан расчет отопления.

При выполнении такого расчета учитывают два основных параметра:

• общую потребность здания в тепловой энергии;
• суммарное гидравлическое сопротивление всех элементов создаваемой отопительной системы.

Таблица 1. Тепловая мощность для различных помещений

После определения данных параметров уже можно выполнить расчет центробежного насоса и, основываясь на полученных значениях, выбрать циркуляционный насос с соответствующими техническими характеристиками. Подобранный таким образом насос будет не только обеспечивать требуемое давление теплоносителя и его постоянную циркуляцию, но и работать без чрезмерных нагрузок, которые могут стать причиной быстрого выхода устройства из строя.

Как правильно рассчитать производительность насоса

Такой важный параметр циркуляционного насоса, как его производительность, указывает на то, какое количество теплоносителя он может переместить за единицу времени. Расчет производительности циркуляционного насоса, которая обозначается буквой Q, выполняется по следующей формуле:

Q = 0,86R/TF–TR.

Параметры, которые используются в данной формуле, указаны в таблице.

Таблица 2. Параметры теплоносителя для расчета производительности насоса

Потребность помещений дома в количестве тепла для их обогрева, которая обозначается буквой R, определяется в зависимости от климатических условий местности, в которой такой дом расположен. Так, для домов, которые эксплуатируются в условиях европейского климата, выбирают следующие значения данного параметра:

• частные дома небольшой и средней площади – 100 кВт на 1 м²;
• многоквартирные дома – 70 кВт на 1 м² площади их помещения.

В том случае, если расчет производительности насоса для отопления выполняется для зданий с низкими теплоизоляционными характеристиками, значение тепловой мощности, подставляемое в формулу, следует увеличить. Для производственных помещений, а также помещений, расположенных в зданиях с хорошей теплоизоляцией, значение параметра R принимают равным 30–50 кВт/м².

Как рассчитать гидравлические потери отопительной системы

На выбор циркуляционного насоса по его мощности и создаваемому им напору, как уже говорилось выше, оказывает влияние и такой важный параметр отопительной системы, как гидравлическое сопротивление, которое создают все элементы ее оснащения. Зная гидравлическое сопротивление, создаваемое отдельными элементами отопительной системы, можно рассчитать высоту всасывания насоса и, руководствуясь таким параметром, подобрать модель оборудования по мощности и создаваемому напору. Для расчета высоты всасывания насоса, которая обозначается буквой H, нужна следующая формула:

H = 1,3x(R1L1+R2L2+Z1……..Zn)/10000.

Параметры, используемые в данной формуле, указаны в таблице.

Таблица 3. Параметры для расчета высоты всасывания

Значения R1 и R2, используемые в данной формуле, следует выбирать по специальной информационной таблице.

Значения гидравлического сопротивления, создаваемого различными устройствами, которые применяются для оснащения систем отопления, обычно указываются в технической документации на них. Если таких данных в паспорте на устройство нет, то можно воспользоваться приблизительными значениями гидравлического сопротивления:

• отопительный котел – 1000–2000 Па;
• сантехнический смеситель – 2000–4000 Па;
• термоклапан – 5000–10000 Па;
• прибор для определения количества тепла – 1000–1500 Па.

Существуют специальные информационные таблицы, по которым можно определить гидравлическое сопротивление практически для любого элемента оснащения отопительных систем.

Зная высоту всасывания, для расчета которой используется вышеуказанная формула, можно оптимально выбрать насосное оборудование по его мощности, а также определить, каким должен быть напор насоса.

Как выбрать циркуляционный насос по количеству скоростей

Обычно современные модели циркуляционных насосов оснащаются регулирующим механизмом, позволяющим изменять скорость их работы. Используя такой механизм, имеющий, как правило, три ступени регулировки, можно настраивать насос по расходу жидкости, подаваемой в систему отопления. Так, при резком похолодании на улице и, соответственно, в доме, насос можно включать на максимальную скорость работы, а при потеплении выбирать другой режим.

Элементом управления, при помощи которого изменяют скорость работы циркуляционного насоса, выступает рычаг на корпусе устройства. Отдельные модели циркуляционных насосов оснащаются системой авторегулирования скорости их работы, которая изменяется в зависимости от температурного режима в помещении.

Насос Wilo-Stratos с автоматической регулировкой мощности

Приведенная выше методика – это только один пример выполнения расчетов, которые необходимы для того, чтобы выбрать циркуляционный насос для теплого пола или системы отопления. Специалисты, занимающиеся системами отопления, используют различные методики расчета напора насоса (а также производительности и других параметров таких устройств), позволяющие подбирать такое оборудование по его мощности и создаваемому давлению. Во многих случаях собственнику дома, в котором необходимо смонтировать отопительную систему, можно даже не задаваться вопросами о том, как рассчитать мощность насоса и как подобрать насосное оборудование. Многие производители предоставляют услуги квалифицированных специалистов или предлагают воспользоваться онлайн-сервисами по расчету параметров циркуляционного насоса и его выбору для систем отопления или теплого пола.

Выбирая мощность циркуляционного насоса, следует принимать во внимание, что все предварительные расчеты выполняют, исходя из значений максимальных нагрузок, которые такое оборудование может испытывать в процессе эксплуатации.

В реальных условиях эксплуатации такие нагрузки будут ниже, что даст вам возможность сделать выбор насоса, технические характеристики которого несколько ниже рассчитанных. Выбор менее мощного насоса при таком подходе не отразится на эффективности его использования в системе отопления. В том случае, если мощность насоса, который вы выбрали, значительно выше значений, полученных при расчете, это не улучшит работу отопительной системы, но при этом увеличит ваши расходы на оплату электроэнергии.

Помочь сделать выбор циркуляционного насоса из нескольких моделей по их напорно-расходным характеристикам и скорости работы помогает специальный график. При построении такого графика используются реальные значения напора и расхода, необходимые для нормального функционирования системы отопления, а также значения, которые соответствуют конкретным моделям насосного оборудования, работающего на различных скоростях. Чем ближе точки, расположенные на двух графиках, тем больше подходит насос для его использования в системе отопления.

Формула расчета напора насоса, как рассчитать напор насоса? -ZB pump

Формула расчета напора насоса, как рассчитать напор насоса?

Напор (напор воды) – насос на единицу веса
(1кг) Работа, совершаемая жидкостью, то есть увеличение энергии единицы веса жидкости после прохождения через насос. Он обозначается буквой H и обычно выражается высотой m столба жидкости.
Прочие единицы: Па (кПа), атм (1 инженерная атмосфера)

1атм = 98.2 / 2g, & называется коэффициентом локальной потери напора. Чтобы проверить соответствующую литературу, v – скорость потока в трубке. Вообще говоря, hw происходит на входе, изгибе, клапане, выпуске и т. Д.

Напор насоса – важный параметр рабочей энергии насоса. Для промышленности формула расчета напора насоса является очень распространенными техническими данными. Ниже представлена ​​подробная формула расчета напора насоса на всемирной заводской сети клапанов насосов.

Напор обычно представляет собой максимальную высоту, которую может поднять насос, и обозначается буквой H.Наиболее часто используемая формула расчета напора насоса – H = (p2-p1) / ρg + (c2-c1) / 2g + z2-z1.
Среди них, H – напор, м; p1, p2 – давление жидкости на входе и выходе насоса, Па; c1, c2 – расход жидкости на входе и выходе насоса, м / с; z1, z2 – высота входа и выхода, м; ρ – плотность жидкости, кг / м3; g – ускорение свободного падения, м / с2.
Обычно используется центробежный насос чистой воды с определенным числом оборотов ns от 130 до 150.Расход водяного насоса должен быть в 1,1–1,2 раза больше номинального расхода чиллера (1,1 для одного агрегата и 1,2 для двух агрегатов, включенных параллельно).

Согласно оценке, потери по длине трубы на 100 метров могут составлять примерно 5 м вод. падение давления воды в испарителе чиллера.
ΔP2 – это падение давления воды в каждом из параллельно подключенных кондиционеров в кольце, которые имеют наибольшую потерю давления воды.

L – длина наиболее неблагоприятной петли.
K – сумма эквивалентной длины местного сопротивления и общей длины прямой трубы в наиболее неблагоприятной петле. Когда самый неблагоприятный цикл длинный, значение K составляет от 0,2 до 0,3, а когда самый неблагоприятный цикл короткий, значение K составляет от 0,4 до 0,6.

КАК спроектировать насосную систему

предыдущее

Общий напор

Производители пошли дальше: величина давления, которое может создать насос, будет зависеть от плотности жидкости, для раствора соленой воды, который плотнее, чем чистая вода, давление будет выше для того же скорость потока.Опять же, производитель не знает, какой тип жидкости находится в вашей системе, поэтому критерий, не зависящий от плотности, очень полезен. Есть такой критерий, и он называется ОБЩИЙ НАПОР, и он определяется как разница в напоре между входом и выходом насоса.

Вы можете измерить напор нагнетания, прикрепив трубку к напорной стороне насоса и измерив высоту жидкости в трубке относительно всасывания насоса. Для обычного бытового насоса трубка должна быть достаточно высокой.Если давление нагнетания составляет 40 фунтов на квадратный дюйм, высота трубки должна быть 92 фута. Это непрактичный метод, но он помогает объяснить, как напор соотносится с общим напором и как напор соотносится с давлением. Вы проделаете то же самое, чтобы измерить высоту всасывания. Разница между ними – общий напор насоса.

Рисунок 25

Жидкость в измерительной трубке на стороне нагнетания или всасывания насоса будет подниматься на одинаковую высоту для всех жидкостей независимо от плотности. Это довольно удивительное заявление, и вот почему. Насос ничего не знает о голове, голова – это понятие, которое мы используем, чтобы облегчить нашу жизнь. Насос создает давление, а разница в давлении на насосе представляет собой количество энергии давления, доступной для системы. Если жидкость плотная, такая как, например, солевой раствор, на выходе насоса будет создаваться большее давление, чем если бы текучей средой была чистая вода. Сравните два резервуара одинаковой цилиндрической формы, одинакового объема и уровня жидкости, резервуар с более плотной жидкостью будет иметь более высокое давление внизу.Но статический напор поверхности жидкости относительно дна такой же. Общий напор ведет себя так же, как статический напор, даже если жидкость более плотная, общий напор по сравнению с менее плотной жидкостью, такой как чистая вода, будет таким же. Это удивительный факт, посмотрите этот эксперимент на видео, где показана эта идея в действии.

По этим причинам производители насосов выбрали общий напор в качестве основного параметра, описывающего доступную энергию насоса.

Какая связь между напором и общим напором?

Общий напор – это высота, на которую жидкость поднимается на стороне нагнетания насоса, за вычетом высоты, на которую она поднимается на стороне всасывания (см. Рисунок 25).Почему меньше высота на стороне всасывания? Потому что нам нужна только энергия насоса, а не энергия, которая ему подводится.

Что такое единица измерения головы? Сначала разберемся с единицей энергии. Энергия может быть выражена в фут-фунтах, который представляет собой количество силы, необходимой для поднятия объекта, умноженное на вертикальное расстояние. Хороший пример – поднятие тяжестей. Если вы поднимете на 100 фунтов (445 Ньютонов) 6 футов (1,83 м), требуемая энергия составляет 6 x 100 = 600 фут-фунт-сила (814 Н-м).

Напор определяется как энергия, деленная на вес перемещаемого объекта. Для штангиста энергия делится на смещенный вес составляет 6 x 100/100 = 6 футов (1,83 м), поэтому количество энергии на фунт гантель, которую должен предоставить штангист, составляет 6 футов. Это не очень полезно знать для штангиста, но мы увидим, насколько он полезен для вытеснения жидкостей.

Рисунок 26

Возможно, вам будет интересно узнать, что 324 фут-фунта энергии эквивалентны 1 калории.Это означает, что наш тяжелоатлет тратит 600/324 = 1,8 калории каждый раз, когда поднимает этот вес на 6 футов, не так много.

На следующем рисунке показано, сколько энергии требуется для вертикального вытеснения одного галлона воды.

Рисунок 27

На следующем рисунке показано, сколько напора требуется для выполнения той же работы.

Рисунок 28

Если мы используем энергию, чтобы описать, сколько работы нужно сделать насосу, чтобы вытеснить объем жидкости нам нужно знать вес.Если мы используем голову, нам нужно знать только вертикальное расстояние движения. Это очень полезно для жидкостей, потому что перекачивание – это непрерывный процесс, обычно когда вы перекачиваете оставьте насос включенным, вы не запускаете и не останавливаете насос на каждый фунт вытесненной жидкости. Мы в основном заинтересованы в установлении непрерывного расхода.

Другой очень полезный аспект использования головы заключается в том, что перепад высот или статический напор может использоваться как одна часть значения общего напора, а другая часть – напор трения как показано на следующем рисунке.Один показывает фрикционную головку на стороне нагнетания, а другой – фрикционную головку на стороне всасывания.

Какой статический напор необходим для перекачки воды с первого этажа на второй или на 15 футов вверх? Помните, что вы также должны учитывать уровень воды во всасывающем баке. Если уровень воды на 10 футов ниже всасывающего патрубка насоса, то статический напор будет 10 + 15 = 25 футов. Следовательно, общий напор должен быть не менее 25 футов плюс потеря напора на трение жидкости, движущейся по трубам.

Рисунок 29

Как определить фрикционную головку

Напор трения – это величина потерь энергии из-за трения жидкости, движущейся по трубам и фитингам. Требуется сила, чтобы переместить жидкость против трения, точно так же, как сила требуется для подъема груза. Сила действует в том же направлении, что и движущаяся жидкость, и расходуется энергия. Точно так же, как напор рассчитывался для подъема определенного веса, напор трения рассчитывается как сила, необходимая для преодоления трения, умноженная на смещение (длина трубы), деленная на вес вытесненной жидкости.Эти расчеты были выполнены для нас, и вы можете найти значения потерь напора на трение в Таблице 1 для различных размеров труб и расходов.

Таблица 1

Загрузите версию для печати (британские или метрические единицы).

В таблице 1 приведены расход и потери напора на трение для воды, движущейся по трубе при типичная скорость 10 футов / с. В качестве целевой скорости я выбрал 10 футов / с, потому что она не слишком большая. который создаст большое количество трения и не будет слишком маленьким, что замедлит работу.Если скорость меньше, то потери на трение будут меньше, а если скорость выше, потери будут быть больше, чем показано в Таблице 1. Для всасывающей стороны насоса желательно быть более консервативными и иметь размер труб для более низкая скорость, например от 4 до 7 футов в секунду. Вот почему вы обычно видите большую трубу размер на стороне всасывания насоса, чем на нагнетании. Практическое правило – сделать всасывающую трубу того же размера или на один размер больше всасывающего патрубка.

Зачем беспокоиться о скорости, недостаточно информации, чтобы описать движение жидкости через система. Это зависит от сложности вашей системы, если напорный патрубок имеет постоянный диаметр, то скорость на выходе будет такой же. Затем, если вы знаете расход на основе таблиц потерь на трение, вы можете рассчитать потери на трение только по расходу. Если диаметр напорного трубопровода изменится, тогда скорость будет изменяться для той же скорости потока, и более высокая или более низкая скорость означает более высокую или более низкую потери на трение в этой части системы.Затем вам нужно будет использовать скорость для расчета потеря напора на трение в этой части трубы. Вы можете найти здесь калькулятор скорости веб-приложения. https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Если вы хотите увидеть диаграмму расхода для 5 футов / с (британских или метрических) и 15 футов / с (британских или метрических), загрузите их здесь.

Для тех из вас, кто хотел бы провести свои собственные вычисления скорости, вы можете скачать формулы и пример расчета здесь.

Те, кто хочет произвести расчеты трения в трубе, могут скачать пример здесь.

Веб-приложение для определения потерь на трение в трубе доступно здесь https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Производительность или характеристика насоса

Характеристическая кривая насоса похожа на предыдущую кривую, которую я также назвал характеристической кривой, которая показывает взаимосвязь между давлением нагнетания и давлением.поток (см. рисунок 21). Как я уже упоминал, это непрактичный способ описания производительности, потому что вам нужно знать давление всасывания, используемое для построения кривой. На рисунке 30 показана типичная кривая зависимости полного напора от расхода. Это тип кривой, которую все производители насосов публикуют для каждой модели насоса для данной рабочей скорости.

Не все производители предоставят вам кривую характеристик насоса. Однако кривая действительно существует, и если вы будете настаивать, вы, вероятно, сможете ее получить.Как правило, чем больше вы платите, тем больше технической информации вы получаете.

Рисунок 30

Как выбрать центробежный насос

Маловероятно, что центробежный насос, купленный в готовом виде, точно удовлетворит ваши требования к расходу. Скорость потока, которую вы получаете, зависит от физических характеристик вашей системы, таких как трение, которое зависит от длины и размера труб, а также от перепада высот, который зависит от здания и местоположения.Производитель насоса не может знать, какими будут эти ограничения. Вот почему купить центробежный насос сложнее, чем купить поршневой насос прямого вытеснения, который будет обеспечивать его номинальный расход независимо от того, в какой системе вы его устанавливаете.

Основными факторами, влияющими на производительность центробежного насоса, являются:

– трение, которое зависит от длины трубы и диаметра

– статический напор, зависящий от разницы высоты выхода конца трубы отвысота поверхности жидкости всасывающего бака

– вязкость жидкости, если жидкость отличается от воды.

Для выбора центробежного насоса необходимо выполнить следующие действия:

1. Определите расход

Чтобы определить размер и выбрать центробежный насос, сначала определите расход. Если вы владелец дома, выясните, кто из ваших потребителей воды является самым крупным потребителем. Во многих случаях это будет ванна, для которой требуется примерно 10 галлонов в минуту (0.6 л / с). В промышленных условиях расход часто зависит от уровня производства на предприятии. Выбор правильной скорости потока может быть таким же простым, как определение того, что для заполнения резервуара требуется 100 галлонов в минуту (6,3 л / с) за разумный промежуток времени, или скорость потока может зависеть от некоторого взаимодействия между процессами, которое необходимо тщательно проанализировать.

2. Определите статический напор

Это вопрос измерения высоты между поверхностью жидкости всасывающего бака и высотой конца выпускной трубы или отметкой поверхности жидкости нагнетательного бака.

3. Определить фрикционную головку

Высота трения зависит от расхода, размера и длины трубы. Это рассчитывается на основе значений в таблицах, представленных здесь (см. Таблицу 1). Для жидкостей, отличных от воды, вязкость будет важным фактором, и таблица 1 не применима.

4. Рассчитайте общий напор

Полный напор – это сумма статического напора (помните, что статический напор может быть положительным или отрицательным) и фрикционного напора.

5. Выбрать насос

Вы можете выбрать насос на основе информации каталога производителя насоса, используя требуемый общий напор и расход, а также пригодность для применения.

Пример расчета общего напора

Пример 1 – Расчет насоса для приложения владельца дома

Опыт подсказывает мне, что для наполнения ванны за разумное время требуется скорость потока 10 галлонов в минуту.Согласно Таблице 1 размер медных трубок должен быть где-то между 1/2 “и 3/4”, я выбираю 3/4 “. Я спроектирую свою систему так, чтобы от насоса была медная трубка 3/4”. распределителя, будет отвод 3/4 дюйма от этого распределителя на первом этаже до уровня второго этажа, где находится ванна. На всасывании я буду использовать трубу диаметром 1 дюйм, всасывающую трубу 30 футов длиной (см. рисунок 30).

Рисунок 31

Потери на трение на стороне всасывания насоса

Согласно расчету или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для 1-дюймовой трубы имеют потери на трение, равные 0.068 футов на фут трубы. В данном случае расстояние составляет 30 футов. Потери на трение в футах тогда составляют 30 x 0,068 = 2,4 фута. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% от потерь напора на трение трубы, потеря напора на трение фитингов составляет = 0,3 x 2,4 = 0,7 фута. Если на всасывающей линии установлен обратный клапан, потери на трение обратного клапана должны быть добавлены к потерям на трение в трубе. Типичное значение потерь на трение для обратного клапана составляет 5 футов.Для струйного насоса не требуется обратный клапан, поэтому я предполагаю, что на всасывании этой системы нет обратного клапана. Суммарные потери на трение на стороне всасывания тогда составляют 2,4 + 0,7 = 3,1 фута.

Потери на трение для 1-дюймовой трубы при 10 галлонах в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, отрывок из которого приведен на следующем рисунке:

Потери на трение на напорной стороне насоса

Согласно расчету или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для трубы 3/4 дюйма имеют потери на трение, равные 0.23 фута на фут трубы. В этом случае расстояние составляет 10 футов от главного распределителя и еще 20 футов от главного распределителя до ванны, общая длина составляет 30 футов. Потери на трение в футах тогда составляют 30 x 0,23 = 6,9 футов. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% от потерь напора на трение трубы, потеря напора на трение фитингов составляет = 0,3 x 6,9 = 2,1 фута. Суммарные потери на трение на стороне нагнетания тогда составляют 6,9 + 2,1 = 9 футов.

Потери на трение для трубы 0,75 дюйма при 10 галлонах в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, отрывком из которого является следующий рисунок:

Суммарные потери на трение в трубопроводе системы составляют 9 + 3,1 = 12,1 футов.

Статический напор согласно рисунку 41 составляет 35 футов. Следовательно, общий напор составляет 35 + 12,1 = 47 футов. Теперь мы можем пойти в магазин и купить насос с общим напором не менее 47 футов при 10 галлонах в минуту. Иногда общий напор называют общим динамическим напором (T.D.H.), имеет то же значение. Рейтинг помпы должен быть максимально приближен к этим двум цифрам, но при этом не вызывать раздражения. В качестве ориентира допускайте отклонение от общего напора на плюс или минус 15%. В потоке вы также можете разрешить изменение, но в конечном итоге вы можете заплатить больше, чем вам нужно.

Для тех из вас, кто хотел бы произвести собственный расчет трения фитингов, загрузите пример расчета здесь.

Какая мощность насоса? Производитель оценивает насос по его оптимальному общему напору и расходу, эта точка также известна как точка наилучшего КПД или B.E.P .. При таком расходе насос работает максимально эффективно, а вибрация и шум минимальны. Конечно, насос может работать при других расходах, выше или ниже номинальных, но срок службы насоса пострадает, если вы будете работать слишком далеко от его нормального номинала. Поэтому в качестве ориентира стремитесь к максимальному отклонению плюс-минус 15% от общего напора.

См. Еще один пример конструкции и расчетов новой фонтанной насосной системы

Рисунок 32

Примеры обычных бытовых систем водоснабжения

На следующем рисунке показана типичная небольшая бытовая система водоснабжения.Желтый бак – это аккумулятор.

На следующих рисунках показаны различные распространенные водяные системы и указаны статический напор, фрикционный напор и общий напор насоса.

Рассчитайте давление нагнетания насоса по общему напору насоса

Чтобы рассчитать давление на дне бассейна, вам необходимо знать высоту воды над вами.Неважно, бассейн это или озеро, высота – это то, что определяет, какой вес жидкости находится выше, и, следовательно, давление.

Давление равно силе, деленной на поверхность. Часто выражается в фунтах на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм. Сила – это вес воды. Плотность воды составляет 62,3 фунта на кубический фут.

Вес воды в резервуаре A равен плотности, умноженной на ее объем.

Объем резервуара равен площади поперечного сечения A, умноженной на высоту H.

Площадь поперечного сечения равна пи, умноженному на квадрат диаметра, деленный на 4.

Площадь поперечного сечения резервуара А составляет:

Объем V равен A x H:

Вес воды W _A составляет:

Следовательно, давление:

Это давление в фунтах на квадратный фут, требуется еще один шаг, чтобы получить давление в фунтах на квадратный дюйм или psi.12 дюймов в одном футе, следовательно, 12×12 = 144 дюйма в квадратном футе.

Давление p на дне резервуара A в фунтах на квадратный дюйм составляет:

Если вы выполните расчет для резервуаров B и C, вы получите точно такой же результат: давление на дне всех этих резервуаров составляет 4,3 фунта на квадратный дюйм.

Общая зависимость давления от высоты резервуара:

SG или удельный вес – это еще один способ выражения плотности, это отношение плотности жидкости к плотности воды, поэтому вода будет иметь SG = 1.Более плотные жидкости будут иметь значение больше 1, а более легкие жидкости будут иметь значение меньше 1. Полезность удельного веса заключается в том, что он не имеет единиц измерения, поскольку он является сравнительной мерой плотности или соотношением плотностей, поэтому удельный вес будет иметь такое же значение. независимо от того, какую систему единиц измерения мы используем, британскую или метрическую

Для тех из вас, кто хотел бы увидеть, как обнаруживается эта общая взаимосвязь, перейдите к Приложению E в версии этой статьи в формате pdf.

для определения давления нагнетания. В качестве альтернативы, если мы установим манометр на выходе насоса, мы сможем рассчитать напор на выходе.

Мы можем рассчитать давление нагнетания насоса на основе общего напора, который мы получаем из характеристической кривой насоса. Этот расчет полезен, если вы хотите устранить неполадки в насосе или проверить, производит ли он количество энергии давления, указанное производителем при вашей рабочей скорости потока.

Рисунок 37

Например, если характеристика насоса такая, как показано на рисунке 39, а расход в системе составляет 20 галлонов в минуту. Тогда общий напор составляет 100 футов.

Установка показана на рис. 37, система бытового водоснабжения забирает воду из неглубокого колодца на 15 футов ниже уровня всасывания насоса.

Насос должен будет создавать подъемную силу, чтобы подавать воду до всасывающего патрубка.Это означает, что давление на всасывании насоса будет отрицательным (относительно атмосферного).

Почему это давление меньше атмосферного или низкое? Если вы возьмете соломинку, наполните ее водой, накройте один конец кончиком пальца и переверните его вверх дном, вы заметите, что жидкость не выходит из соломки, попробуйте! Жидкость тянется вниз под действием силы тяжести и создает низкое давление под вашим пальцем. Жидкость поддерживается в равновесии, потому что низкое давление и вес жидкости точно уравновешиваются силой атмосферного давления, направленной вверх.

То же явление происходит при всасывании насоса, который всасывает жидкость из нижнего источника. Как и в соломе, давление рядом с всасывающим патрубком насоса должно быть низким, чтобы жидкость поддерживалась.

Для расчета напора на нагнетании мы определяем общий напор по характеристической кривой и вычитаем это значение из напора на всасывании, это дает напор на выпуске, который затем преобразуется в давление.

Мы знаем, что насос должен создавать подъемную силу на 15 футов на всасывании насоса, подъем – отрицательный статический напор. Фактически он должен быть немного больше 15 футов, потому что из-за трения потребуется более высокая высота всасывания. Но предположим, что труба большого размера и потери на трение невелики.

Рисунок 39

ОБЩАЯ НАПОР = 100 = H _D – H _S

или

H _D = 100 + H _S

Общий напор равен разнице между напором на нагнетании H _D и напором на всасывании H _S .H _S равно –15 футов, потому что это лифт, следовательно:

H _D = 100 + (-15) = 85 футов

Давление нагнетания будет:

Теперь вы можете проверить свой насос, чтобы убедиться, что измеренное давление нагнетания соответствует прогнозу. Если нет, возможно, с помпой что-то не так.

Примечание: вы должны быть осторожны при размещении манометра, если он намного выше, чем всасывание насоса, скажем, выше 2 футов, вы увидите меньшее давление, чем на самом деле в насосе.Также следует учитывать разницу в скорости нагнетания насоса и всасывания, но обычно она небольшая.

Компания по производству насосов Goulds имеет очень хорошее руководство по выбору насосов для бытовых систем водоснабжения. Посмотрите, как можно подойти к этой теме с другой стороны.

назад в начало

Расчет общего динамического напора для промышленных насосов

Общий динамический напор в промышленной насосной системе – это общий объем давления, когда вода течет в системе.Он состоит из двух частей: вертикального подъема и потерь на трение.

Очень важно точно рассчитать это, чтобы определить правильный размер и масштаб насосного оборудования для ваших нужд.

Чтобы рассчитать общий динамический напор, также известный как TDH, нам нужно вычислить две вещи:
A) Вертикальный подъем .
B ) Потери на трение всей трубы и компонентов, с которыми жидкость сталкивается на выходе из насоса.
C) После расчета обоих, сложите их вместе, чтобы вычислить TDH.

Позвольте нам показать вам, как рассчитать их вместе, и тогда вы сможете выполнить это самостоятельно! Для целей этого пошагового руководства мы определим общий динамический напор для 25 галлонов в минуту для перехода от насоса к резервуару B в примере ниже.

Как рассчитать вертикальный подъем

A) Вертикальный подъем: Необходимо определить, каков вертикальный подъем от начальной точки жидкости до ее конечной точки.По мере уменьшения уровня жидкости в резервуаре вертикальный подъем будет увеличиваться, и, следовательно, общий динамический напор будет увеличиваться. Чтобы упростить ситуацию, в худшем случае предположим, что бак пуст.

В приведенном выше примере, если резервуар A полон и идет до верха резервуара B, вертикальный подъем составляет 10 футов. Если резервуар A наполовину пуст и в нем всего 5 футов жидкости, то вертикальный подъем составляет 15 футов. Если резервуар A полностью опорожнен, вертикальный подъем составит 21 фут.При вертикальном подъеме от 10 до 21 фута проще всего использовать 21 фут, чтобы быть в безопасности, если вы не уверены, что уровень жидкости не опустится ниже определенной высоты.

Как рассчитать потери на трение

B) Потери на трение: Чтобы рассчитать потери на трение, вам сначала нужно знать, каков ваш желаемый поток. Каждая скорость потока будет иметь разные потери на трение. Чем больше поток проходит через трубу, тем больше потерь на трение, поэтому 5 галлонов в минуту, проходящие через 1 дюймовую трубу, будут иметь более высокие потери на трение, чем 1 галлон в минуту, проходящий через 1 дюймовую трубу.После определения скорости потока вам необходимо знать, какой тип трубы вы используете, график трубы и длину трубы как по вертикали, так и по горизонтали. Вам также необходимо знать, сколько колен, клапанов, соединений и всего остального, что контактирует с жидкостью.

Используя приведенный выше пример, давайте рассчитаем потери на трение для 25 галлонов в минуту. Имеется 1,5-дюймовая труба PVC Schedule 40. Расстояние по горизонтальной трубе от насоса до резервуара B составляет 120 футов, а расстояние по вертикальной трубе от насоса до резервуара B составляет 21 фут.Имеются 2 отвода с длинным радиусом 90 градусов и 2 задвижки.

После расчета этой информации выполните следующие действия:

Шаг 1 ) Сложите вместе горизонтальную и вертикальную напорную трубу.
120 футов + 21 фут = 141 фут

Шаг 2) Перейдите на этот веб-сайт: http://www.freecalc.com/fricfram.htm

Шаг 3) Введите размер трубы, спецификацию трубы, материал трубы , длина трубопроводов, клапаны и фитинги.

В этом примере цифры:
1.5 дюймов, график 40, материал ПВХ, длина трубопровода 141 в футах, 2 колена 90 LR и 2 задвижки.

Шаг 4) Нажмите «Рассчитать падение давления». После нажатия кнопки «Рассчитать падение давления» калькулятор сообщает, что потеря напора составляет 5,6 футов.

Некоторые из наших предпочтительных ресурсов:

Результат: расчет общего динамического напора

C) Общий динамический напор: Наихудший сценарий для вертикального подъема составляет 21 фут. Потери на трение для 25 галлонов в минуту равны 5.6 футов. Сложив эти два числа вместе, общий динамический напор составляет 26,6 футов для 25 галлонов в минуту для перехода от насоса к резервуару B.

Альтернативный сценарий

Что, если уровень жидкости в резервуаре никогда не опускается ниже 5 футов, и теперь пользователю требуется 20 галлонов в минуту?

Если резервуар никогда не опорожняется более чем на 5 футов, то расстояние по вертикали между жидкостью в резервуаре A и верхом резервуара B составляет 15 футов.

15 футов вертикального расстояния + 3,8 фута потерь на трение = 18,8 фута общего динамического напора.

Другие факторы при расчете общего динамического напора

Другие факторы, которые могут повлиять на потери на трение, включают удельный вес, вязкость и температуру. Чем больше у вас информации о системе, тем точнее станет ваше число потерь на трение и, соответственно, ваш общий динамический напор.

Удельный вес жидкости может незначительно изменить потери на трение.

Если удельный вес составляет от 1,0 до 2,0 (вода – 1,0), нет необходимости использовать эту информацию в своих расчетах.Если оно меньше 1,0 или больше 2,0, рекомендуется использовать онлайн-калькулятор.

С другой стороны, вязкость может значительно увеличить потери на трение. Если жидкость вязкая, определите вязкость с помощью диаграммы вязкого удельного веса или онлайн-калькулятора вязкого удельного веса.

Как всегда, March Manufacturing рекомендует вам связаться с дистрибьютором March или инженером March Manufacturing, чтобы просмотреть ваше приложение перед покупкой.

Обновлено 25.05.2016

Расчет напора насоса • BBA Pumps

Как рассчитать общий напор

Чтобы узнать, как рассчитать общий требуемый напор, вам необходимо знать 3 вещи:

1. Статическая головка
2. Потери на трение в трубе
3. Давление нагнетания

Сумма вышеперечисленных трех показателей даст вам «общую потребность в напоре системы» в метрах.

1. Статический напор , также известный как вертикальный подъем, – это высота (под землей и над землей), на которую должна перемещаться вода, когда она движется по выпускной трубе.
2. Потери на трение – Когда вода течет по выпускной трубе, создается трение из-за трения воды о внутреннюю часть трубы, что замедляет поток воды. Длина трубы, внутренний диаметр трубы и количество колен и изгибов в трубе – все это влияет на трение трубы.Грязная вода, такая как серая вода и сточные воды, имеет другое трение в трубе, чем чистая вода.
3. Давление нагнетания Требуется на выпускном трубопроводе.

Пример:

Статический напор = от «глубины насосного агрегата» до выхода нагнетательного трубопровода в его наивысшей точке. Скажем, для примера, это 45 метров (35 метров под землей и 10 метров над землей).

Потери на трение = Самый простой способ – использовать онлайн-калькулятор потерь на трение труб, в котором вы вводите скорость потока, диаметр и длину трубы.

Вы можете получить больше технических знаний, определив внутренний внутренний диаметр трубы, варианты типа трубы и каждый изгиб и колено. Однако, поскольку это всего лишь общее руководство, мы будем упрощать его.

Требуемое давление нагнетания = В этом примере мы используем спринклеры с сеткой, для которых требуется давление 250 кПа или 25 метров. (Вам нужно будет подтвердить необходимое рабочее давление в системе).
PSI ÷ 1,42 = головка расходомера, например: 36PSI ÷ 1,42 = 25,35 м
кПа ÷ 9,81 = головка расходомера, например: 250 кПа ÷ 9.81 = 25,48 м

Следовательно, общий напор будет:

1. Статический напор = 45 метров
2. Потери на трение = 15 метров
3. Давление нагнетания = 25,0 м

Общие требования к напору системы = 85 м

Примечание * Существуют и другие факторы, которые необходимо учитывать при расчете общего напора, такие как температура воды, удельная плотность воды, количество установленных колен 45 ° и 90 °, запорные клапаны, обратные клапаны, трубопроводная система системы, например, длинные участки сетчатого трубопровода. .Эти потери также необходимо учитывать при расчетах.

«Напор» и «давление» в насосах

Еще в середине 1960-х я работал подмастерьем механика на сталелитейном заводе в Бирмингеме, штат Алабама. Когда однажды одна из наших водяных помп вышла из строя в прудах-охладителях, мой начальник дал мне заявку и ключи от грузовика компании. Он сказал мне поехать в город и купить еще один насос в производственном цеху.

Он сказал: «Приобретите водяной насос, который перекачивает 30 фунтов на квадратный дюйм] со скоростью 400 галлонов в минуту [галлонов в минуту].”Он написал это по заявке.

В доме промышленного снабжения продавец сопроводил меня в выставочный зал насосов. Он сказал: «Это тот водяной насос, который вам нужен. Он генерирует 70 футов напора при 400 галлонах в минуту. Вам также нужны муфта и двигатель?»

Я сказал: «Подождите! Мне не нужно 70 футов напора. Я хочу 30 фунтов на квадратный дюйм при 400 галлонах в минуту. Что такое 70 футов напора?» Я думал, что торговый представитель пытается меня подставить. В заявке четко указано 30 фунтов на квадратный дюйм. Я удивился, почему торговый представитель использовал разные термины.С негодованием я ушел и пошел к конкурирующему производителю промышленных товаров, где повторил тот же словесный обмен с их торговым представителем.

Я знаю, что я не один. Это заблуждение насчет напора и давления происходит ежедневно по всей стране… да и во всем мире.

Пользователям насосов требуется давление. Производители насосов поставляют футы (или метры) напора. В конечном итоге они одинаковы, просто выражены с двух разных точек зрения. Как человек, который определяет и / или устанавливает насосы, вам необходимо знать, как эти термины соотносятся друг с другом.

Истоки напора, давление

Древний Рим и Греция снабжались проточной водой по гигантским акведукам, по которым пресная вода из горных озер и ручьев спускалась в город. Подземные глиняные трубы будут переносить воду под действием силы тяжести в разные районы. Вода собиралась в фонтаны, чтобы хозяйки уносили ее ежедневно в глиняные кувшины. Центурион обычно охранял фонтан, чтобы предотвратить кражу или загрязнение воды.

Это было 2600 лет назад – когда вода текла под действием силы тяжести, поток распределялся по кувшинам и бочкам, а манометров и приборов не было.Тем не менее, обычно считалось, что сила (выраженная в единицах энергии) требовалась для поднятия некоторого количества (объема или веса) воды против силы тяжести. Требовалось определенное количество энергии (силы), чтобы поднять кувшин с водой из фонтана в повозку для волов или на голову домохозяйки.

В Греции 2200 лет назад Архимед разработал первый практичный насос постоянного расхода. «Винт Архимеда» поднимет воду из реки в оросительный канал для сельского хозяйства. Винт использовался как трюмный насос на королевской барже.Он также поднимал бы воду из колодца на поверхность, чтобы жены уносили домой и использовали, чтобы вылить мужьям ванну. (Тема освобождения женщин требует отдельной статьи.)

Начиная с винта Архимеда и египетской нории (еще одно насосное устройство), мощность насоса оценивалась в единицах энергии против силы тяжести. По этой причине насосы указаны в «напоре», чтобы выразить то, что мы называем давлением.

В 1643 году французский изобретатель и математик Блез Паскаль понял, что воздух (атмосфера) также имеет вес и что его сила действует во всех направлениях, а не только вниз под действием силы тяжести.Итак, он разъяснил понятие «давление», используемое в физических науках: он определил давление как силу, приложенную к площади, например фунт силы, приложенный к квадратному дюйму площади: таким образом, фунтов на квадратный дюйм .

Полезная формула

Сегодня современные насосные компании продолжают оценивать силу жидкости как единицу энергии против силы тяжести. Если мы приложим ту же силу в другом направлении – например, к внутренней боковой стенке резервуара под давлением – мы будем использовать термин «давление».«

Проще говоря, математическая константа 2.31 преобразует единицу энергии против силы тяжести в единицу силы против любой другой области. Эта постоянная преобразует фут водяного столба в давление: напор в футах водяного столба, деленный на 2,31, равняется давлению в фунтах на квадратный дюйм, а давление в фунтах на квадратный дюйм, умноженное на 2,31, равно напору в футах.

Если жидкость не является водой (например, краска, шоколадный сироп или бензин), удельный вес жидкости должен быть учтен в формуле.

Константа 2.31 происходит из следующего: квадратный фут площади содержит 144 квадратных дюйма; кубический фут воды комнатной температуры весит 62,38 (62,4) фунта на кубический фут при температуре 70 F на уровне моря.

Если бы я налил 1 фунт воды в высокий узкий сосуд, занимающий 1 квадратный дюйм площади пола, я бы наполнил этот сосуд до высоты 2,31 фута. Теперь давайте применим эту информацию к нескольким примерам.

Представьте, что вы находитесь на чистом горном озере, путешествуя на лодке со стеклянным дном. Если бы смотровые окна находились на 6 футов ниже поверхности воды, какое давление оказывало бы на стекла? Ответ: Давление на окна будет 2.6 фунтов на квадратный дюйм, или 6 футов ÷ 2,31 = 2,6 фунта на квадратный дюйм.

Насос репсовый правый

Вот еще один пример: в большинстве сообществ будет приподнятый резервуар с окружающей водой, который обеспечивает давление воды в сообществах и районах ниже резервуара. Если вода в резервуаре находится на высоте 150 футов над кухонным краном в одном из домов, каково давление воды в кране (при условии, что на давление нет других факторов)? Ответ: 150 ÷ ​​2,31 = 65,8 фунтов на квадратный дюйм.

Стандартный манометр показывает 66 фунтов на квадратный дюйм.В кране на кухне будет давление воды 66 фунтов на квадратный дюйм, пока кто-нибудь не откроет кран и вода не потечет. Когда кран открывается и вода начинает двигаться по трубам, будет небольшое падение давления из-за трения между водой и внутренними стенками трубы.

Теперь поработаем в другом направлении. Если я хочу купить насос, который развивает давление 30 фунтов на кв. Дюйм для перекачивания воды, каков мой рейтинг? Какой насос мне купить?

30 фунтов на кв. Дюйм x 2,31 = 70 футов

Если вам нужен насос для создания давления воды 30 фунтов на квадратный дюйм, купите насос, который развивает напор 70 футов.

Итак, оказалось, что еще в 1965 году торговый представитель насосов пытался показать мне правильный насос для моего применения.

Дифференциальное давление

Позвольте мне уточнить пару моментов:

Насосы развивают дифференциальный напор или дифференциальное давление. Это означает, что насос принимает давление всасывания, увеличивает давление (расчетное давление) и создает давление нагнетания. Таким образом, давление нагнетания равно давлению всасывания плюс расчетное давление насоса.Давление нагнетания насоса должно быть приблизительно эквивалентно общему динамическому напору (TDH), необходимому для системы (резервуары, трубы, колена, клапаны, фланцы и фитинги).

Для контроля и управления насосом на нем должны быть установлены манометр давления всасывания и манометр давления нагнетания. Вас беспокоит дифференциал.

Допустим, ваш насос рассчитан на давление 40 фунтов на квадратный дюйм. Допустим, в жидкости, поступающей в насос, давление составляет 3 фунта на квадратный дюйм.Манометр на всасывании покажет 3 фунта на квадратный дюйм. Насос рассчитан на добавление давления 40 фунтов на квадратный дюйм. Манометр показывает 43 фунта на квадратный дюйм. Дифференциал составляет 40 фунтов на квадратный дюйм.

Если давление на входе в насос составляет 25 фунтов на квадратный дюйм, манометр на выходе покажет 65 фунтов на квадратный дюйм. Дифференциал составляет 40 фунтов на квадратный дюйм.

Больные насосы к исправным

Я работаю консультантом по насосам. Часто меня вызывают, чтобы проанализировать проблему с больной помпой. Обычно я прихожу и обнаруживаю, что на больной помпе не установлены датчики. Или, может быть, у больной помпы есть только манометр.Оператор насоса, установщик или владелец не знают, что делает насос. Обычно это источник проблемы.

Эксплуатация насоса без манометров подобна вождению автомобиля без панели управления приборной панелью. Я имею в виду, что вам нужен таймер и датчик температуры только для того, чтобы приготовить форму печенья в духовке.

После того, как мы контролируем и отслеживаем перепад давления на насосе, насос успокаивается и начинает работать. Датчик нагнетания бесполезен без манометра всасывания. Помните, что это перепад давления или перепад давления.

Наконец, если вашей системе требуется 50 футов напора при 600 галлонах в минуту, тогда вам нужно будет приобрести насос с наилучшими координатами эффективности 50 футов при 600 галлонах в минуту на кривой производительности насоса. При чтении этих кривых при выборе насоса на графике кривой насоса есть определенная оптимальная зона, в которой вы хотите оставаться. В этой зоне насос работает наиболее эффективно. Эффективность насоса – это наилучшее сочетание напора и расхода при минимальном потреблении энергии. Покупайте и используйте эффективные насосы.

Ларри Бахус – специалист по насосам ^® , консультант по насосам, преподаватель и изобретатель из Нэшвилла, штат Теннесси. Он бывший член Американского общества инженеров-механиков (ASME) и свободно говорит на английском и испанском языках. С Бахусом можно связаться по телефону 615-361-7295, по электронной почте [email protected] или через Интернет по адресу www.bachusinc.com.

Расчет потери напора в трубопроводе

В прошлой колонке исследовалось влияние, которое завышение номинала насоса оказывает на двигатель, приводящий в действие насос, отрицательные последствия того, что насос больше не работает с максимальной эффективностью (BEP) в течение длительных периодов времени. время и ситуации, в которых расчетная маржа может увеличить стоимость владения.

В этой колонке подробно рассматриваются трубопроводы, рассматривается их влияние на работу трубопроводных систем и рассматривается метод расчета потерь напора в трубопроводах.

Трубопровод – это круглый трубопровод, используемый для транспортировки технологической жидкости из одного места в системе в другое. Трубопровод состоит из круглой трубы, заполненной текучей средой, технологической текучей средой, а также клапанами и фитингами, используемыми для направления потока текучей среды через трубу в процессе эксплуатации.Каждый из этих элементов влияет на потерю напора в трубопроводе. Большинство жидкостей, используемых в промышленности, являются ньютоновскими, а это означает, что их вязкость не меняется со скоростью потока. Вода, масла, растворители и нефтепродукты являются примерами ньютоновских жидкостей. Для упрощения это обсуждение будет ограничено потоком ньютоновских жидкостей по круглым трубопроводам.

Потери напора в трубопроводе

Когда жидкость течет внутри трубопровода, возникает трение между движущейся жидкостью и неподвижной стенкой трубы.Это трение преобразует часть гидравлической энергии жидкости в тепловую. Эта тепловая энергия не может быть преобразована обратно в гидравлическую энергию, поэтому давление жидкости падает. Это преобразование и потеря энергии известны как потеря напора. Потери напора в трубопроводе с ньютоновскими жидкостями можно определить с помощью уравнения Дарси (уравнение 1).

Где:
h _L = потеря напора (футы жидкости)
f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
L = длина трубы (футы)
D = внутренний диаметр трубы (футы)
v = скорость жидкости (фут / сек)
г = гравитационная постоянная (32.2 фута / сек ² )
d = Внутренний диаметр трубы (дюймы)
Q = Объемный расход (галлонов / мин)

Оценка уравнения Дарси позволяет понять факторы, влияющие на потерю напора в трубопроводе. Если длину трубы увеличить вдвое, потери напора увеличатся вдвое. Если внутренний диаметр трубы увеличить вдвое, потеря напора уменьшится вдвое. Если скорость потока увеличивается вдвое, потеря напора увеличивается в четыре раза. За исключением коэффициента трения Дарси, каждый из этих членов можно легко измерить.В этом случае мало информации о свойствах технологической жидкости или шероховатости поверхности внутри материала трубы. Хотя большинству людей кажется, что эти факторы влияют на потерю напора, уравнение Дарси их не учитывает.

Коэффициент трения Дарси учитывает такие свойства жидкости, как плотность и вязкость, а также шероховатость трубы. В руководстве по крану TP-410 приведены таблицы и формулы
, необходимые для расчета потери напора.Он также включает копию явного уравнения Сергида и формул Свами-Джайна, позволяющих напрямую вычислять коэффициент трения Дарси.

Уравнение Свами-Джайна решается в двух частях (см. Уравнение 2). Первый шаг требует вычисления числа Рейнольдса жидкости в трубопроводе. На этом этапе учитываются такие свойства жидкости, как плотность и вязкость. Затем значение абсолютной шероховатости трубы и число Рейнольдса используются для расчета коэффициента трения Дарси.

Где:
d = Внутренний диаметр трубы (дюймы)
R _e = Число Рейнольдса (без единиц измерения)
Q = Объемный расход (галлонов в минуту)
ρ = Плотность жидкости (фунт / фут ³ )
μ = Вязкость жидкости (сантипуаз (сП))
f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
ε = абсолютная шероховатость трубы (дюймы)

В приведенном ниже примере используется уравнение 2 для расчета потерь напора в 100-футовом участке 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с расходом 400 галлонов в минуту (галлонов в минуту).

Расчет показывает потерю напора жидкости в 8,46 футов. Далее мы определим, что происходит при изменении расхода. Поскольку этот трубопровод был рассчитан с расходом 400 галлонов в минуту, в этом примере будет вычислена потеря напора для 200 галлонов в минуту и ​​800 галлонов в минуту через тот же 100-футовый участок 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40.

Практическое правило потери напора в трубопроводе: удвоение расхода увеличивает потерю напора в четыре раза. Это потому, что скорость потока увеличена до второй степени. Как показано в таблице 1, удвоение расхода удваивает скорость жидкости и число Рейнольдса.

При использовании правила удвоения расхода, расход 200 галлонов в минуту с потерей напора 2,3 фута приведет к потере напора 9,2 фута вместо расчетного значения 8,5 футов. При использовании удвоенного расхода скорость потока 400 галлонов в минуту с соответствующими 8,5 футами потери напора приводит к потере напора жидкости в 34,0 фута вместо расчетного значения 32,4 фута. Правило дает только приблизительную оценку.

Материал трубы

Часто строительный материал ограничивает доступные размеры и графики труб.Например, трубы из поливинилхлорида (ПВХ) доступны во многих размерах, равных размерам стальных труб, но доступны только в размерах труб 40 и 80. Однако внутренний диаметр трубы (ID) может быть другим, что приводит к различным результатам по потерям напора. В таблице 2 сравниваются абсолютные значения шероховатости для различных материалов для 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с водой 60 F и расходом 400 галлонов в минуту.

Коэффициент трения Дарси сильно зависит от шероховатости трубы. По мере увеличения шероховатости стенки трубы потери напора увеличиваются.

Размер трубы

Труба доступна в различных размерах, графиках и толщинах стенок. Пользователи часто ошибочно используют номинальный размер трубы вместо фактического внутреннего диаметра при выполнении расчетов потери напора. Таблица 3 показывает доступные графики для 4-дюймовых стальных труб вместе с соответствующим внутренним диаметром, скоростью жидкости и потерями напора при протекании 400 галлонов в минуту воды 60 F.

Выбор размера трубы имеет большое влияние на потерю напора в трубопроводе. В таблице 4 показаны номинальные размеры, доступные для стальных труб сортамента 40. В каждом трубопроводе отображается внутренний диаметр, скорость жидкости и потеря напора для 100-футового участка стальных труб сортамента 40 при транспортировке воды со скоростью 400 галлонов в минуту.

В таблице 4 потери напора быстро падают с увеличением ID. Например, транспортировка воды по 3,5-дюймовой трубе приводит к потере напора в 16,2 фута, в то время как в 6-дюймовой трубе потеря напора составляет всего 1,1 фута. Это снижение потерь напора в трубопроводе позволяет выбрать насос меньшего размера, который требует меньшей мощности. Однако более крупная труба стоит дороже, чтобы ее купить и построить.

The Crane Technical Paper 410 рекомендует скорость жидкости в диапазоне от 5 до 10 футов в секунду (фут / сек) в нагнетательном трубопроводе насоса и скорость жидкости от 2,5 до 5 футов / сек на всасывающем трубопроводе насоса, когда жидкость это вода. Это решение по инженерным затратам: либо платить больше за трубу, а меньше – за насос и насос, либо наоборот. Правильное понимание может привести к поиску оптимального размера трубы в зависимости от скорости жидкости. Уравнение 3 можно использовать для определения оптимального внутреннего диаметра трубы для заданного расхода.

Где
d = оптимальный внутренний диаметр трубы (дюймы)
Q = расход (галлонов в минуту)
v = скорость жидкости (фут / сек)

Например, подумайте, какой диаметр следует выбрать для перекачивания жидкости со скоростью 600 галлонов в минуту по стальным трубам сортамента 40 с калибровочной скоростью 8 футов / сек. Идеальный размер трубы для этих условий – 5,535 дюйма, но этот пример ограничен данными размерами трубы. Таблица 4 показывает, что 5-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 5.047 дюймов, а 6-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 6,065 дюйма.

Технологическая жидкость

Свойства жидкости также влияют на потерю напора в трубопроводе. Этот пример демонстрирует, что происходит, когда происходит изменение как технологической жидкости, так и температуры. В таблице 5 показаны потери напора при перекачке 400 галлонов в минуту различных технологических жидкостей при разных температурах через стальную трубу сортамент 40 длиной 100 футов и 4 дюйма. В этом примере сравнивается потеря напора для воды, 40-процентного раствора гидроксида натрия (NaOH) и жидкого теплоносителя на масляной основе (HX).Все расчеты выполняются при 60 F и 160 F.

Более высокая вязкость жидкости приводит к большей потере напора. Некоторым жидкостям может потребоваться внешний обогреватель, чтобы поддерживать их текущую температуру.