В данном материале мы рассмотрим особенности расчета напора насоса. Если вы решили сами подобрать насосное оборудование для частного дома или дачи, важно определить технические характеристиками, с которыми насос будет работать бесперебойно и эффективно.
Главным последствием неправильного выбора напора расчета считают перерасходы электроэнергии. Если вы установите мощные насосы для частного дома или дачи с высокими показателями напора, придется платить крупные суммы за электроэнергию. Для владельцев частных домов такой исход будет далеко не самым лучшим.
При выборе насоса обязателен расчет производительности, напор насоса и максимальные значения высоты. Последний показатель определяет, насколько высоко насос сможет подавать жидкость. Насос подбирают исключительно по нужным характеристикам. Здесь нельзя ориентироваться на самые мощные модели для выполнения простых задач.
Производительность и напор центробежных насосов
Поскольку все насосы разделяют на категории по назначению и особенностям применения, их технические параметры и требования к характеристикам также будут отличаться. Погружной насос подходит для монтажа на глубину. Для установки насоса на глубину вам не подойдут самовсасывающие модели.
Погружные насосы работают под водой и все время заполнены жидкостью из источника. Если уровень воды опускается и не поступает в систему, насос выключается. Это важная функция, которая предотвращает работу насоса «вхолостую». Такое происходит в тех случаях, когда производительность насоса превышает дебет источника скважины.
Производительность насосов должна быть чуть больше потребляемой воды из водопровода. Если вы устанавливаете насос для частного дома, самый простой способ расчета оптимальной производительности насоса зависит от количества постоянных жителей и источников воды. То есть, насос должен быть таким, чтобы при включении всех источников воды каждый житель получал ее. Даже есть специальные таблицы, в которых фиксируют средние значения производительности насосов в зависимости от источников потребления – унитаз, умывальники, мойки, стиральная машина. Узнают расход воды в этих источниках в литрах за секунду для просчета.
Одновременно в доме крайне редко могут быть включены все приборы, поэтому значение примерного значения системы должно быть немного меньше полученного числа. Иногда полученное число просто умножают на коэффициент от 0,6 до 0,8. Этот коэффициент упрощает расчеты и определяет количество одновременно включенных приборов. 60% и 80% соответственно.
Важно: производительность насоса обязательно фиксируется в паспорте оборудования. Она встречается в значении метров кубических в час. Если вы просчитываете самостоятельно и пользуетесь таблицей готовых значений, необходимо перевести в литры за секунду. Для этого применяют коэффициент 3,6.
Основные моменты при расчетах напора
С помощью напора можно определить, на какую высоту насос сможет поднять воду. Здесь важно различать вертикальное и горизонтальное движение. Если насос может поднять воду на 1 метро по вертикали, это приравнивается к 10 метрам в горизонтальном положении. Именно поэтому нельзя игнорировать схему перекачивания воды из источника.
В технических параметрах насосов чаще всего указывают максимальные значения напора по вертикали. Вы должны сразу же определить ограничения напора по горизонтали. Напор по горизонтали в 10 раз больше, чем по вертикали. Если насосу предстоит работать в условиях подъема жидкости и транспортировки по горизонтали, струя будет не такой сильной.
Простыми словами, вы выбираете насос для частного дома, который установите в подвальное помещение. Он находится на глубине 4 метра от уровня земли. Система водоснабжения в одноэтажном доме 20 метров. В этом случае максимальное значение напора исчисляется: 4 + 20/10 = 6 метров.
Для бытового назначения определяют значение напора, которое будет на 3 метра превышать результат. То есть, напора с подъемом на 9 метров будет достаточно для перекачивания жидкости в описанных условиях эксплуатации. Специалисты советуют не игнорировать обязательные запасы. В сложных условиях перекачивания жидкости и вовсе значения напора могут существенно отличаться от полученных данных по расчетам.
Давление насоса для бытовых нужд должно быть в пределах 1,5 – 3 бар. Такое давление соответствует напору от 15 до 30 метров. В технических параметрах учитывают еще один фактор – температура воды. Температурный режим жидкости определяет высоту всасывания для насосов с центробежной системой.
Производительность насосов
Как уже выяснили, под производительностью насосов определяют количество жидкости, которую удается транспортировать за единицу времени. Утечки в системе не входят в значение производительности, однако в современных моделях насосов они встречаются очень редко. Соответственно, реальная производительность соответствует теоретическим значениям.
При оценке производительности насоса нужно не нужно ориентироваться только на данные в паспорте оборудования. Ее можно измерить с помощью следующих приборов:
- ротаметр. Такое устройство монтируют в трубопровод для получения реальных показателей производительности. На нем есть специальная шкала и поплавок. Удается получить калибровочный график, который зависит от измерительного прибора и особенностей жидкости;
- дифманометр. Представляет собой трубку с наполненной жидкостью. Для получения данных производительности дифманометр устанавливают в трубопровод с помощью фиксирующих шланг. Производительность в системе влияет на напор с двух сторон диафрагмы. Для получения максимально точных результатов строят график переменных значений;
- современные специальные приборы. Автоматические системы подают информацию на компьютер. Этот способ считается самым надежным.
Как увеличить напор в насосе?
Если значение напора не соответствует вашим ожиданиям, а показатели существенно отличаются от заявленных производителем, нужно пересмотреть условия использования оборудования. Именно ошибки при подключении насоса, неправильном обслуживании влияют на его работу. Если вы заметили сбои в работе насоса, обратите внимание на следующие ошибки монтажа:
- несоответствие диаметров всасывающего патрубка и трубопровода. Диметр трубопровода должен быть однозначно больше патрубка. Если это правило не соблюдено, насос не сможет перекачивать воду из заданной глубины. Уменьшенный диаметр трубопровода блокирует пропуск того количества воды, которое захватывает сам насос;
- установка насоса на всасывающей ветке шланга. Этот вариант монтажа не слишком скажется на производительности, только если вы установили насос в нижне точке. В противном случае шланг сожмется, что вовсе может заблокировать подачу воды;
- провисание трубы или ее наклоны. Для центробежных насосов важно обеспечить заполнение рабочей камеры водой. При провисаниях и наклонах рабочее колесо будет работать без жидкости. Соответственно, никакого напора в таком положении не будет;
- особенности строения системы трубопровода. Если она представляет собой сложную многоступенчатую конструкцию, монтаж насоса в этом случае сопровождается большими показателями сопротивления. За счет этого уменьшается производительность;
- утечки из-за плохой герметизации. В систему поступает воздух, а работа насоса сопровождается снижениями напора и шумом.
На что влияет производительность центробежного насоса?
Работа любого насоса зависит от соответствия напора и подачи жидкости в систему. Получается, что с максимальной подачей вы получаете минимальные значения напора. Если же напор максимальный, подача будет не такой большой. Путем определения зависимости тестируют прибор и фиксируют значения в паспорте устройства. Чтобы убедиться в соответствии указанных в паспорте данных и реальной производительности, можно измерить ее самостоятельно.
Чтобы насос выполнял поставленную задачу в конкретных условиях его использования, важно правильно подобрать оборудование в зависимости от производительности. Объемы расхода известны на момент установки системы трубопровода.
Если требуемая производительность равна до 10 кубометров в час, лучше всего с задачей перекачивания жидкости справятся бочковые модели, дозаторы, химические или полупогружные центробежные насосы. При производительности от 10 до 100 метров кубических в час чаще всего выбирают погружные системы или винтовые. Насос обязательно выбирают в зависимости от условий эксплуатации и задач, которые на него возлагают.
Если из одной категории по эксплуатационным свойствам подходят несколько разновидностей насосов, тогда ориентируйтесь на модели, которые больше подходят по значению производительности, цене, условиям обслуживания.
Производительность центробежных насосов
В центробежных насосах производительность зависит от конструктивных особенностей оборудования и рабочего процесса. Величина этого важного параметра также определена вязкостью, консистенцией жидкости, особенностями системы водопровода.
Для центробежных насосов характерна высокая производительность. При правильном монтаже и рабочих настройках жидкость с установленным центробежным насосом будет перекачиваться плавно и равномерно. С увеличением производительности растет мощность. Однако коэффициент полезного действия при таком изменении характеристик начинает уменьшаться.
Лучше всего эксплуатировать насос в значениях максимального КПД. Тогда насос будет потреблять оптимальное количество энергии и работать без сбоев. Значения технических параметров рассчитывают во время испытаний.
Поскольку центробежные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми, значения напора в них разное. Это определяют тем, что в многоступенчатых моделях есть несколько колес, через каждое из которых проходит жидкость поочередно. Если сравнивать эти два типа устройств, напор в многоступенчатых устройствах будет больше.
Технические измерения циркуляционных насосов
При выборе циркуляционного насоса для отопления также важно учитывать все технические характеристики. К ним относятся:
- пропускная способность. Это количество перекачиваемой жидкости за единицу времени. Скорость потока определяет расход воды. Этот показатель зависит от ограничений диаметра трубопровода. Максимально – до 15 кубометров в час;
- напор. Это расстояние, на которое вода поднимается с помощью установленного насоса. Значения максимального напора отличаются при перекачивании по горизонтали и вертикали. Максимальные значения напора присущи для насосов с мокрым ротором. Они предлагают напор до 17 метров, хотя встречаются модели и с большими показателями этой величины;
- температурные ограничения. Определяют, в каком диапазоне температур может работать насос. Разные модели определяют максимальные температуры, при которых они могут работать бесперебойно. Чаще всего допускаются значения до 110 градусов, однако в продаже вы можете найти насосы, которые работают и на более высоких температурах;
- шум. Владельцы частных домов отдают предпочтение насосам с низким уровнем шума. Шумовые характеристики насосов не должны превышать 40Дб, чтобы их можно было комфортно использовать на территории частного участка. Также не забывайте, что насосы с мокрым ротором работают намного тише, чем оборудование с сухим ротором;
- размеры. Вы должны определить допустимые значения монтажной длины, диаметры входного, выходного патрубков;
- уровень защиты. Все насосное оборудование отличается классом защиты. Этот параметр определяет допустимость попадания в систему сторонних предметов и других частиц. По шифру маркировки определите, насколько насос защищен от попадания воды, брызг под разными углами.
Производительность центробежных насосов зависит от необходимой мощности для перекачивания воды, напора, параметров рабочего колеса, высоты всасывания жидкости.
КПД в насосе
С максимальной точностью практически невозможно определить техническое состояние насоса. Это касается и оставшегося срока службы. В возможностях владельца насосного оборудования – заметить снижение его мощности и обратить внимание на неисправности, которые могут влиять на производительность. Простыми словами, если жидкость стала медленнее транспортироваться из одной точки в другую, это говорит о проблемах или неисправностях. В этом случае стоит обратить внимание на неполадку и приложить усилия для ее устранения.
Оценить эффективность насоса вы можете путем сравнения реальных значений его КПД и технических особенностей. Коэффициент полезного действия в водяных насосах бывает нескольких видов. Выделяют следующие:
- гидравлические. Определяются работой лопастей, которые вращаются для перекачивания воды. Если значение гидравлического КПД превышает нормы, тогда напор снижается. Система не сможет поднимать воду на большую высоту. Поэтому, важно сопоставлять эти данные и контролировать их взаимодействие;
- объемные. Происходят из-за утечек в системе. Определяются снижением поступающей воды в систему. То есть, насос не получает нужно количество жидкости для перекачивания. Для расчета объемного КПД нужно разделить фактический расход на теоретический;
- механические. Если внутри насоса происходит сильное трение, механический КПД растет. Подобные проблемы сопровождаются утечками, отсутствием жидкости в системе, необходимостью дополнительной смазки. Для расчета механического КПД нужно разделить теоретический на фактический крутящий момент.
Любые скачки в значении КПД – это тревожные сигналы, которые говорят о сбоях в работе насоса, неисправностях. Вы должны проверить исправность оборудования, определить состояние уплотнителей в насосе. Даже если вы измерили фактический расход, нельзя прийти к общему мнению без привязки к теоретическому значению.
Увеличение производительности в центробежном насосе
Центробежные насосы не могут выполнять конкретные рабочие условия. Они разработаны для спектра производительности, что фиксируется на кривой построенных графиков. При установке центробежного насоса важно понимать взаимодействие напора и производительности.
На простом примере это выглядит следующим образом: нужно представить, что насос проводит воду по расположенной вертикально трубе. Ели она расположена слишком высоко, жидкость сможет достигнуть только определенной точки. Выше ее жидкость просто не сможет подняться. Это и будет максимальным напором, на черту которого возможна транспортировка воды. Значение напора полностью зависит от положения трубы.
Центробежный насос сможет продолжить работу, но жидкость транспортироваться не будет. Приходим к выводу, что максимальная производительность в насосе оборачивается нулевым напором. Во избежание подобных ситуаций нужно правильно определить положение трубы и насоса. Отверстие в трубе должно быть на низком уровне для возможности транспортировки жидкости в системе. За счет этого насос сможет увеличить показатели емкости. Если обозначить желаемые значения на графике, вы сможете точно определить производительность. Кривая обрывается в том случае, если насос работает сверх допустимой мощности.
С помощью кривой графика легко определить желаемую производительность, с которой насосы могут перекачивать жидкость. Также кривая фиксирует показатели общего напора. Он определяется скоростью и диаметром рабочего колеса.
Показания кривой не всегда однозначны и точны. Условия работы насоса и поведение кривой зависят от рабочей системы, условий эксплуатации. Не только от производственных характеристик насоса зависит возможность перекачивания жидкости из одной точки в другую.
Блокироваться транспортировка может из-за силы трения, тяжести и других факторов. Если нужно снизить силу тяжести, важно обеспечить поднятие воды по вертикали. Под общим статическим напором определяют расстояние между двумя точками, где проходит жидкость. На графике это расстояние определяется, как горизонтальная прямая.
Также не стоит игнорировать силу трения. Это сила, противостоящая потоку по трубам. Она снижается скорость перекачивания жидкости. При расчетах этого значения суммируют потери всех источников. С увеличением потока жидкости увеличивается и сила трения. Все зависит от скорости движения.
Производительность также зависит от давления в сливном бочке и всасывающем патрубке. Если в них фиксируют несоответствие давления, разницу цифр добавляют к общему напору. На графике это будет представлено в виде увеличения кривой, которая зависит от роста расходов напора.
Определить правильность выбора напора можно также по графику. В этом случае производительность должна пересекаться с кривой линией в одной точке. Она и означает работу насоса. Если насос работает нестабильно, жидкость перекачивается не с нужной скоростью, можно отрегулироваться рабочие параметры центробежного насоса.
Доступны несколько способов. Например, вы можете повлиять на систему транспортировки жидкости. Для этого нужно будет купить и установить задвижку в напорном трубопроводе. Важно исключить риски кавитации, чтобы задвижка не влияла на рабочую точку.
Также есть возможность изменить частоту вращения насоса. За счет этого вы сможете снизить потери. Однако допустимо применить этот способ только в соответствующих моделях, в которых предусмотрено регулирование частоты вращений конструкцией.
Перед установкой и использованием насоса рекомендовано изучить все рабочие моменты, которые позволят регулировать его технические параметры и производительность. Только путем правильного проектирования и за счет соблюдения эксплуатационных правил вы сможете использовать насосы с максимальной мощностью.