Расход насоса формула: Как легко рассчитать напор и производительность насоса

Основные принципы подбора насосов. Расчет насосов

Пример №1

Плунжерный насос одинарного действия обеспечивает расход перекачиваемой среды 1 м³/ч. Диаметр плунжера составляет 10 см, а длинна хода – 24 см. Частота вращения рабочего вала составляет 40 об/мин.

Требуется найти объемный коэффициент полезного действия насоса.

Решение:

Площадь поперечного сечения плунжера :

F = (π·d²)/4 = (3,14·0,1²)/4 = 0,00785 м²2

Выразим коэффициент полезного действия из формулы расхода плунжерного насоса:

η_V = Q/(F·S·n) = 1/(0,00785·0,24·40) · 60/3600 = 0,88

Пример №2

Двухпоршневой насос двойного действия создает напор 160 м при перекачивании масла с плотностью 920 кг/м³. Диаметр поршня составляет 8 см, диаметр штока – 1 см, а длинна хода поршня равна 16 см. Частота вращения рабочего вала составляет 85 об/мин. Необходимо рассчитать необходимую мощность электродвигателя (КПД насоса и электродвигателя принять 0,95, а установочный коэффициент 1,1).

Решение:

Площади попреречного сечения поршня и штока:

F = (3,14·0,08²)/4 = 0,005024 м²

F = (3,14·0,01²)/4 = 0,0000785 м²

Производительность насоса находится по формуле:

Q = N·(2F-f)·S·n = 2·(2·0,005024-0,0000785)·0,16·85/60 = 0,0045195 м³/час

Далее находим полезную мощность насоса:

N_П = 920·9,81·0,0045195·160 = 6526,3 Вт

С учетом КПД и установочного коэффициента получаем итоговую установочную мощность:

N_УСТ = 6526,3/(0,95·0,95)·1,1 = 7954,5 Вт = 7,95 кВт

Пример №3

Трехпоршневой насос перекачивет жидкость с плотностью 1080 кг/м³ из открытой емкости в сосуд под давлением 1,6 бара с расходом 2,2 м

3/час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 3,2 метра. Полезная мощность, расходуемая на перекачивание жидкости, составляет 4 кВт. Необходимо найти величину потери напора.

Решение:

Найдем создаваемый насосом напор из формулы полезной мощности:

H = N_П/(ρ·g·Q) = 4000/(1080·9,81·2,2)·3600 = 617,8 м

Подставим найденное значение напора в формулу напора, выраженую через разность давлений, и найдем искомую величину:

h_п = H — (p₂-p₁)/(ρ·g) — H_г = 617,8 — ((1,6-1)·10⁵)/(1080·9,81) — 3,2 = 69,6 м

Пример №4

Реальная производительность винтового насоса составляет 1,6 м

3/час. Геометрические характеристики насоса: эксцентриситет – 2 см; диаметр ротора – 7 см; шаг винтовой поверхности ротора – 14 см. Частота вращения ротора составляет 15 об/мин. Необходимо определить объемный коэффициент полезного действия насоса.

Решение:

Выразим искомую величину из формулы производительности винтового насоса:

η_V = Q/(4·e·D·T·n) = 1,6/(4·0,02·0,07·0,14·15) · 60/3600 = 0,85

Пример №5

Необходимо рассчитать напор, расход и полезную мощность центробежного насоса, перекачивающего жидкость (маловязкая) с плотностью 1020 кг/м³ из резервуара с избыточным давлением 1,2 бара а резервуар с избыточным давлением 2,5 бара по заданному трубопроводу с диаметром трубы 20 см. Общая длинна трубопровода (суммарно с эквивалентной длинной местных сопротивлений) составляет 78 метров (принять коэффициент трения равным 0,032). Разность высот резервуаров составляет 8 метров.

Решение:

Для маловязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе равной 2 м/с. Рассчитаем расход жидкости через заданный трубопровод:

Q = (π·d²) / 4·w = (3,14·0,2²) / 4·2 = 0,0628 м³/с

Скоростной напор в трубе:

w²/(2·g) = 2²/(2·9,81) = 0,204 м

При соответствующем скоростном напоре потери на трение м местные сопротивления составят:

H

Т = (λ·l)/d_э · [w²/(2g)] = (0,032·78)/0,2 · 0,204 = 2,54 м

Общий напор составит:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п = ((2,5-1,2)·10⁵)/(1020·9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м

Остается определить полезную мощность:

N_П = ρ·g·Q·H = 1020·9,81·0,0628·23,53 = 14786 Вт

Пример №6

Целесообразна ли перекачка воды центробежным насосом с производительностью 50 м³/час по трубопроводу 150х4,5 мм?

Решение:

Рассчитаем скорость потока воды в трубопроводе:

Q = (π·d²)/4·w

w = (4·Q)/(π·d²) = (4·50)/(3,14·0,141²) · 1/3600 = 0,89 м/с

Для воды скорость потока в нагнетательном трубопроводе составляет 1,5 – 3 м/с. Получившееся значение скорости потока не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что применение данного центробежного насоса нецелесообразно.

Пример №7

Определить коэффициент подачи шестеренчатого насоса. Геометрические характеристики насоса: площадь поперечного сечения пространства между зубьями шестерни 720 мм²; число зубьев 10; длинна зуба шестерни 38 мм. Частота вращения составляет 280 об/мин. Реальная подача шестеренчатого насоса составляет 1,8 м3/час.

Решение:

Теоретическая производительность насоса:

Q = 2·f·z·n·b = 2·720·10·0,38·280·1/(3600·10⁶) = 0,0004256 м³/час

Коэффициент подачи соответственно равен:

η_V

= 0,0004256/1,8·3600 = 0,85

Пример №8

Насос, имеющий КПД 0,78, перекачивает жидкость плотностью 1030 кг/м³ с расходом 132 м³/час. Создаваемый в трубопроводе напор равен 17,2 м. Насос приводится в действие электродвигателем с мощностью 9,5 кВт и КПД 0,95. Необходимо определить, удовлетворяет ли данный насос требованиям по пусковому моменту.

Решение:

Рассчитаем полезную мощность, идущую непосредственно на перекачивание среды:

N_П = ρ·g·Q·H = 1030·9,81·132/3600·17,2 = 6372 Вт

Учтем коэффициенты полезного действия насоса и электродвигателя и определим полную необходимую мощность электродвигателя:

N_Д = N_П/(η

Н·η_Д) = 6372/(0,78·0,95) = 8599 Вт

Поскольку нам известна установочная мощность двигателя, определим коэффициент запаса мощности электродвигателя:

β = N_У/N_Д = 9500/8599 = 1,105

Для двигателей с мощностью от 5 до 50 кВт рекомендуется выдирать пусковой запас мощности от 1,2 до 1,15. Полученное нами значение не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что при эксплуатации данного насоса при заданных условиях могут возникнуть проблемы в момент его пуска.

Пример №9

Центробежный насос перекачивает жидкость плотностью 1130 кг/м³ из открытого резервуара в реактор с рабочим давлением 1,5 бар с расходом 5,6 м

3/час. Геометрическая разница высот составляет 12 м, причем реактор расположен ниже резервуара. Потери напора на трение в трубах и местные сопротивления составляет 32,6 м. Требуется определить полезную мощность насоса.

Решение:

Рассчитаем напор, создаваемый насосом в трубопроводе:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п = ((1,5-1)·10⁵)/(1130·9,81) — 12 + 32,6 = 25,11 м

Полезная мощность насоса может быть найдена по формуле:

N_П = ρ·g·Q·H = 1130·9,81·5,6/3600·25,11 = 433 Вт

Пример №10

Определить предельное повышение расхода насоса, перекачивающего воду (плотность принять равной 1000 кг/м

3) из открытого резервуара в другой открытый резервуар с расходом 24 м3/час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 5 м. Вода перекачивается по трубам 40х5 мм. Мощность электродвигателя составляет 1 кВт. Общий КПД установки принять равным 0,83. Общие потери напора на трение в трубах и в местных сопротивлениях составляет 9,7 м.

Решение:

Определим максимальное значение расхода, соответствующее максимально возможной полезной мощности, развиваемой насосом. Для этого предварительно определим несколько промежуточных параметров.

Рассчитаем напор, необходимый для перекачивания воды:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h

п = ((1-1)·10⁵)/(1000·9,81) + 5 + 9,7 = 14,7 м

Полезная мощность, развиваемая насосом:

N_П = N_общ/η_Н = 1000/0,83 = 1205 Вт

Значение максимального расхода найдем из формулы:

N_П = ρ·g·Q·H

Найдем искомую величину:

Q_макс = N_П/(ρ·g·H) = 1205/(1000·9,81·14,7) = 0,00836 м³/с

Расход воды может быть увеличен максимально в 1,254 раза без нарушения требований эксплуатации насоса.

Q_макс/Q = 0,00836/24·3600 = 1,254

Производительность насоса — Fluidbusiness

Производительность (Q) обычно выражается в кубических метрах в час (м³/час). Так как жидкости абсолютно несжимаемы, существует прямая зависимость между производительностью, или расходом, размером трубы и скоростью жидкости. Это отношение имеет вид:

Где    ID – внутренний диаметр трубопровода, дюйм
V  —  скорость жидкости, м/сек
Q  —  производительность, (м³/час)

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.

Производительность насоса и мощность: подбор по формуле расхода

Часто хозяева частного участка прибегают к обустройству собственного источника на воду — колодца или скважины. И, конечно же, для качественной подачи воды оттуда требуется установка хорошего насосного оборудования. Здесь важно правильно осуществить подбор устройства в соответствии не только с его конструкцией, способом монтажа и типом рабочего узла, но и определить номинальную производительность насоса именно для вашего источника.

Как это сделать, как выглядит формула расчёта мощности агрегата, и правила подбора погружного оборудования мы предлагаем в нашем материале.

Важно: при подборе погружного или поверхностного насоса для домашнего водоснабжения всегда стоит брать в расчёт глубину погружения или расположения агрегата, длину трубопровода и желаемый результат. То есть, либо вы хотите получить систему орошения участка по сезону и не более, либо вы делаете создать систему водоснабжения и загородного дома, что потребует учёта среднего потребления воды в час или сутки на человека.

Кроме того, при подборе погружного скважинного насоса всегда стоит помнить, что для неглубокого источника (не более 8-9 метров зеркала воды) можно использовать поверхностные насосы центробежного тира. Для более глубокого залегания зеркала воды необходимо использовать погружной центробежный или вибрационный насос.

Появилось лучшее мобильное приложение для опытных БИгроков и можно абсолютно бесплатно скачать 1xBet на Андроид телефон со всеми последними обновлениями и по новой открыть для себя ставки на спорт.

Содержание

Важные расчёты

Лучшие условия, коэффициенты в линиях на спортивные мероприятия и это в приложении от 1xBet, скачать 1хБет на Андроид телефон можно по ссылке бесплатно и получить бонус по промокоду MyAndroid.

Для того чтобы сделать правильный подбор насосного агрегата для системы частного водоснабжения, необходимо провести верные расчёты производительной мощности и напора агрегата.

Производительная мощность (производительность) позволяет насосу качать воду с требуемым для расхода в доме объемом. Стоит знать, что согласно СНИП, средний расход воды в сутки на одного проживающего в доме составляет 200 литров. При этом всегда нужно этот показатель умножать на количество человек,

Но необходимо принять во внимание при расчетах производительной мощности помпы и момент, при котором все водозаборные точки будут включены одновременно. К полученным данным стоит прибавлять и возможное потребление воды для полива огорода. Согласно СНИП этот показатель равен 3-6 литров на 1м3 участка.

Для справки: средний объем расхода воды на каждую водозаборную точку выглядит так:

• Душ или ванна — около 10 л/мин;
• Туалет — 5-6 л/мин;
• Кран в кухонной мойке — 6 л/мин.

При условии одновременного использования всех перечисленных сантехнических точек потребление воды составит в среднем 20-22 л/мин.

Рекомендуем к прочтению:

Расчёт производительной мощности

Для того чтобы произвести расчёт производительной мощности скважинного центробежного или вибрационного насоса и осуществить правильный подбор оборудования для перекачки воды, необходимо использовать два показателя:

Количество человек, проживающих в доме;

• Средний расход воды на человека в час, что составляет примерно 0,5 м3.
• Плюс к расчётам стоит подключить возможный расход воды для полива.

В результате будем иметь такие показатели:

• Для семьи из 3-4 человек производительная мощность скважинного насоса должна составлять 2-3 м3/час (при условии необходимости орошения огорода). Если же будет происходить забор воды из системы водоснабжения для полива, то производительная мощность скважинного насоса должна составлять 3-5 м3/час для семьи из того же количества человек.

Что касается напора

Этот немаловажный фактор, от которого зависит возможность скважинного насоса поднимать воду на заданную высоту от точки забора и транспортировать её без перебоев по всей длине трубопровода.

Важно: если технический показатель напора воды у конкретного центробежного или вибрационного скважинного насоса не будет соответствовать параметрам вашей системы водоснабжения, то, скорее всего, вас огорчит качество подачи воды в дом к каждой из водозаборных сантехнических точек.

Для того чтобы провести расчёт напора для центробежного или вибрационного скважинного насоса, необходимо выяснить глубину расположения насоса (глубину водозабора). Она определяется от поверхности земли (горизонтального трубопровода) до точки погружения/расположения агрегата. Кроме того, необходимо принимать во внимание и длину всего трубопровода от начальной горизонтальной точки до распределителя системы водоснабжения.

Важно: расчёт длины горизонтального трубопровода стоит производить с учётом того, что на каждые 10 метров протяженности труб будет происходить потеря 1 метра напора оборудования. К тому же всегда приходится брать в расчёт и диаметр водозаборной трубы. Чем он меньше, тем больше статическое сопротивление в системе водоснабжения, а значит, и снижается напор воды коммуникации.

Расчёт напора

Произвести расчёт напора для скважинного насоса центробежного или вибрационного типа вовсе не сложно. Для этого используют такую формулу:

H = Hgeo + (0,2 x L) + 10 [м],

в которой значения таковы:

Рекомендуем к прочтению:

• Н — итоговый напор для конкретного скважинного центробежного или вибрационного насоса;
• Hgeo м— высота трубы от места установки скважинного насоса до самой высокой вертикальной точки водозабора;
• 0,2 — коэффициент сопротивления трубопровода по всей его протяженности;
• L — горизонтальная длина трубы системы водоснабжения;
• 10-15 приблизительный показатель, необходимый для получения стабильного напора в системе, который требуется добавить к результату при расчёте.

Рассмотрим подсчёт напора для погружного скважинного насоса на примере

Имеем систему водоснабжения с колодцем, глубина зеркала воды в котором 10 метров. При этом сам колодец находится в 10 метрах от дома. Самая высокая водозаборная точка располагается над уровнем земли на 4 метра. В доме живут 4 человека. Кроме того предполагается полив участка и мойка авто.

У нас получается, что вертикальный участок трубопровода от точки забора воды насосом до самой высокой точки потребления воды составляет 14 метров. То есть Hgeo = 10+4 = 14 метров.

Здесь же берем в учёт потери в размере 20% от общей длины трубопровода, которая равна 26 метров (10 метров + 16 метров). Этот показатель будет равен приблизительно 5 метрам.

Прибавляем 10 метров на поправку.

Имеем такой результат:

Н = 14+5+10 = 29 метров.

Таким образом получаем напор для скважинного насоса 29 метров.

Производительность насоса для всех перечисленных нужд должна составлять 3-4 м3/час.

Важно: для качественной транспортировки воды по системе водоснабжения внутренняя поверхность водоприёмных труб должна быть гладкой.

Как правильно произвести расчет центробежного насоса

Ни для кого, наверное, не секрет, что для перемещения жидкости люди, как правило, используют всевозможное насосное оборудование. Наиболее распространенными агрегатами этого вида являются центробежные насосы, в которых перекачка жидкости осуществляется с помощью центробежной силы. Для того, чтобы центробежное насосное оборудование всегда функционировало бесперебойно и безотказно, всегда стоит очень внимательно подходить к его выбору. Чтобы правильно выбрать центробежный насос, прежде всего, необходимо будет знать, для каких целей будет использоваться этот вид оборудования. И только после этого стоит рассчитать необходимые технические характеристики этих насосных агрегатов. Поэтому в этой статье мы постараемся подробно осветить, как правильно произвести расчет центробежного насоса, а также какие показатели функционирования при этом стоит учитывать.

Принцип функционирования

Для того, чтобы правильно выполнить расчет агрегата этого вида, прежде всего, необходимо знать по какому принципу работает это устройство.

Принцип функционирования центробежного насоса заключается в следующих важных моментах:

• вода через всасывающий патрубок поступает к центру рабочего колеса;
• крыльчатка, размещенная на рабочем колесе, которое установлено на основном валу приводится в движение с помощью электродвигателя;
• под воздействием центробежной силы вода от крыльчатки прижимается к внутренним стенкам, при этом создается дополнительное давление;
• под создавшимся давлением вода выходит через нагнетательный патрубок.

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

На производительность центробежного насоса влияют следующие составляющие:

• 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.

Расчет производительности центробежного насосного агрегата проводится согласно следующей формуле:

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

Для того, чтобы понимать, как использовать формулы расчета центробежного насоса, приведем пример решения одного технологического задания.

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:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Смотрите также:

Производительность насоса | Полезные статьи

Напор и производительность насоса являются основополагающими техническими характеристиками, на основе которых осуществляется правильный подбор агрегатов под конкретные условия эксплуатации. Эти параметры указываются на шильдике (табличке) насоса, а также в техническом паспорте или руководстве по эксплуатации.

Что такое производительность насоса

Под производительностью гидравлической машины понимается фактический объем какой-либо жидкости, которую он способен перекачать за определенную единицу времени. Наиболее распространенной единицей измерения этого параметра являются метр кубический в час (м³/ч). Однако для некоторых серий насосов единицей измерения может быть литр в секунду (л/с). Следует помнить, что теоретический расход агрегата всегда превышает номинальную производительность насоса. Формула расчета идеальной производительности не учитывает протечки и потери в трубопроводе. Хотя в современных насосах номинальный и идеальный расход практически не отличаются друг от друга.

Производительность (объемная подача, расход) зависит от вида и типа гидравлической машины, вязкости перекачиваемой жидкости, а также скорости вращения или частоты линейного перемещения рабочих органов насоса. Например, производительность масляного насоса зависит от частоты вращения шестеренок, их ширины, а также радиуса окружности впадин и выступов зубьев.

В центробежных и вихревых насосах существует прямая связь между напором и производительностью агрегата. С увеличением одного параметра второй неизменно падает. Расчет фактической производительности насоса при определенном значении напора можно выполнить по графику напорных характеристик насоса.
 Такие диаграммы позволяют подобрать нужный агрегат для конкретных условий применения. Кроме того, на производительность центробежного насоса влияет количество рабочих колес, а также их диаметр. В многоступенчатых агрегатах объемная подача намного выше, чем у насосов одноступенчатого исполнения с сопоставимым напором. 

Способы регулировки производительности

В процессе эксплуатации насосных агрегатов иногда приходится искусственно изменять их технические параметры. Такая ситуация может возникнуть на насосных станциях муниципального, городского или промышленного водоснабжения, а также на водораспределительных пунктах, предназначенных для проведения мелиорации сельскохозяйственных земель. Кроме того, эти мероприятия выполняются на теплоэлектростанциях и котельных установках для ограничения объемной подачи циркуляционных и питательных агрегатов. Регулировка производительности насоса может быть выполнена одним из ниже перечисленных способов:

Дросселирование

Этот метод состоит в установке на напорном трубопроводе задвижки, работающей в ручном или автоматическом режиме. Для снижения расхода агрегата достаточно немного прикрыть задвижку и тем самым увеличить гидравлическое сопротивление сети. Таким образом, подача снизится, но напор, создаваемый насосом, увеличится. Данный способ приводит к увеличению энергопотребления и снижению общего КПД системы. 

Перепуск (байпасирование)

Для такого метода регулировки производительности необходимо установить между напорным и всасывающим трубопроводом перемычку с клапаном, обеспечивающим постоянную величину перепада давлений между ними. 
 Таким образом, когда падение подачи приводит к увеличению напора, происходит автоматическое открытие клапана и часть воды из напорного трубопровода возвращается в зону всасывания. Поэтому эксплуатация насоса всегда осуществляется в зоне оптимального коэффициента полезного действия с постоянными расходно-напорными характеристиками. 
Такой способ наиболее подходит для систем отопления, работающих в автоматическом режиме. Кроме того, возможна и ручная регулировка, если вместо клапана установить задвижку.

Обточка рабочего колеса

В центробежных насосах на величину объемной подачи влияет диаметр рабочего колеса. С его уменьшением падает не только производительность, но и напор. Количество допустимых обточек и их величина регламентируется соответствующими нормативными документами на каждую группу насосов.

Изменение частоты вращения рабочего колеса.

Наиболее прогрессивным и оптимальным методом корректировки производительности насоса является изменение числа оборотов вала приводного электродвигателя. Этот способ не только энергоэффективен, но и позволяет эксплуатировать насос с максимальным КПД. Кроме того, использование программируемых частотно-регулируемых приводов дает возможность автоматически поддерживать один из параметров (напор или производительность) в заданных пределах или изменять их в зависимости от потребностей всей системы в течение определенного промежутка времени.

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).

Мощность насоса. КПД и потери мощности в насосе.

Мощность является одной из основных характеристик насоса. В настоящее время под термином «водяной насос» понимается специальное устройство, служащее для перемещения перекачиваемой среды (твердых, жидких и газообразных веществ).

В отличие от водоподъемных механизмов, которые тоже предназначены для перемещения воды, насосный агрегат увеличивает давление или кинетическую энергию перекачиваемой жидкости.

Содержание статьи

Напор и мощность насоса

Мощность — работа, которую совершает агрегат в единицу времени.

Полезная мощность насоса – мощность, сообщаемая устройством подаваемой жидкой среде. Но прежде чем перейти к понятию мощности необходимо рассмотреть ещё два параметра: подача и напор.

Подача насоса представляет собой количество жидкости, подаваемой в единицу времени и обозначается символом Q.

Напором насоса называется приращение механической энергии, получаемой каждым килограммом жидкости проходящей через насосный агрегат, т.е. разность удельных энергий жидкости при выходе из насоса и входе в него. Другими словами напор устройства показывает, на какую высоту в метрах насос поднимет столб воды.

И, наконец, третьим, интересующим нас параметром является мощность насоса N. Мощность обычно измеряется в киловаттах (кВт).

Полезная мощность насоса Nп – это полное приращение энергии, получаемое всем потоком в единицу времени. Чтобы рассчитать мощность насоса используется формула:

Nп = yQH/102

где y – удельный вес жидкости;
Q – подача насоса;
Н – напор насоса.

Потребляемая мощность насоса N – мощность потребляемая устройством – мощность подводимая на вал устройства от двигателя.

В зависимости от источника информации она ещё может называться:

Мощность на валу насоса Nв – это мощность которую затрачивает центробежный агрегат на то, чтобы покрыть потери энергии

Формула мощности на валу насоса:

Nв =Nп / η = yQH / η

где η — коэффициент полезного действия (КПД насоса)

КПД и потери мощности насоса

Вследствие потерь внутри машины только часть механической энергии, полученной им от двигателя, преобразуется в энергию потока жидкости. Степень использования энергии двигателя измеряется значением полного КПД насоса центробежного типа.

КПД насоса – коэффициент полезного действия – является одним из его основных качественных показателей и характеризует собой величину потерь энергии.

Формула кпд насоса выглядит так:

η = Nп / N

η = η_о * η_г * η_м

η_о — объемный КПД насоса – характеризует объемные потери

η_г — гидравлический КПД – характеризует гидравлические потери

η_м — механический КПД – характеризует механические потери

Расчет КПД насоса показывает возможные потери:

Потери в насосе = 1 – КПД

Анализируя причины возникновения потерь в насосе, можно найти пути к повышению его КПД.

Все виды потерь делятся на три категории: гидравлические, объемные и механические.

Гидравлические потери – часть энергии, получаемой потоком от колеса насоса, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений при движении потока внутри насосного агрегата, ведут к снижению высоты напора.

Объемные потери – паразитные протечки (утечки) внутри насосной части — в уплотнениях лопастного колеса и в системе уравновешивания осевого давления ведут к уменьшению подачи.

Механические потери – часть энергии, получаемой насосом от двигателя, расходуется на преодоление механического трения внутри агрегата. В машине имеют место: трение колеса и других деталей ротора о жидкость, трение в сальниках и трение в подшипниках. Механические потери ведут к падению мощности всего устройства.

Таким образом, полный КПД центробежного насоса определяется гидродинамическим совершенствованием проточной части, качеством системы внутренних уплотнений и величиной потерь на механическое трение.

Расчет мощности или сколько потребляет насос

Мощность насоса фактически – это мощность сообщаемая ему электродвигателем. Циркуляционные аппараты, установленные в бытовых системах имеют довольно небольшую мощность и как следствие низкое энергопотребление. Фактически такие машины не поднимают воду на высоту, а только способствуют её перемещению далее по трубопроводу преодолевая местные сопротивления такие как изгибы, краны и отводы.

Кроме циркуляционных агрегатов в систему трубопровода могут быть смонтированы насосы для повышения давления.

При использовании в трубопроводе циркуляционного насоса значительно увеличивается эффективность системы отопления дома. К тому же появляется возможность сократить диаметр трубопровода и подсоединить котел с повышенными параметрами теплоносителя.

Для обеспечения бесперебойной и эффективной работы системы отопления необходимо выполнить небольшой расчет.

Требуется определить необходимую мощность котла – эта величина будет базовой при расчете системы отопления.

Согласно СНиП 2.04.07 “Тепловые сети” для каждого дома существую свои нормы потребления тепла (для холодного времени года, т.е. минус 25 – 30 градусов цельсия).
   для домов в 1-2 этажа требуется 173 – 177 Вт/квадратный метр
  для домов в 3-4 этажа требуется 97 – 101 Вт/квадратный метр
  если 5 этажей и более нужно 81 – 87 Вт/квадратный метр.

Рассчитайте площадь отапливаемых помещений Вашего дома и умножьте на соответствующее этажности Вашего дома значение.

Оптимальный расход воды, рассчитывается по простой формуле:
Q=P,
где Q — расход теплоносителя через котел, л/мин;
Р — мощность котла, кВт.

Например, для котла мощностью 20 кВт расход воды составляет примерно 20 л/мин.

Для определения расхода теплоносителя на конкретном участке трассы, используем эту же формулу. Например, у Вас установлен радиатор мощностью 4 кВт, значит расход теплоносителя составит 4 литра в минуту.

Далее требуется определить мощность циркуляционного насоса. Чтобы определить мощность циркуляционного устройства воспользуемся правилом, на 10 метров длины трассы требуется 0,6 метра напора. Например при длине трассы 80 метров требуется агрегат с напором не менее 4,8 метра.

Следует отметить, что представленный в статье расчет носит справочный характер. Для того чтобы определить мощность центробежного насоса для Вашего дома воспользуйтесь советами наших специалистов или рекомендациями инженеров-теплотехников.

Для того, чтобы обеспечить постоянное функционирование системы отопления желательно установить два насоса. Один агрегат будет функционировать постоянной, второй (установленный на байпасе) – находится в резерве. При поломке или какой-то неисправности рабочего оборудования, Вы всегда сможете отключить его и демонтировать из контура, а в работу вступить резервный механизм. В случае когда монтаж байпасной ветки трубопровода затруднен, возможен другой вариант: один агрегат установлен в системе, а другой лежит в запасе на случай выхода из строя или поломки первого.

Видео по теме

Подбор необходимого насоса осуществляется по каталогу. Из выбранных насосов предпочтения отдаются тем, которые потребляют меньшую мощность и обладают более высоким КПД. Ведь показатели мощности и КПД в дальнейшем определяют затраты на электроэнергию при эксплуатации оборудования.

Вместе со статьей «Мощность насоса. КПД и потери мощности в насосе.» читают:

Как читать кривую насоса: полное руководство

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость — это мера сопротивления жидкости потоку. Используя только здравый смысл, мы можем представить, что вода менее вязкая или устойчивая к течению, чем кукурузный сироп, поэтому кукурузный сироп имеет более высокую вязкость, чем вода. Мы измеряем внутреннее сопротивление потоку как абсолютную вязкость (также называемую динамической вязкостью). Критически важно, чтобы используемая вязкость соответствовала условиям сдвига «в насосе» или скорости сдвига 800 или более с-1 (обратные секунды).Как показывает следующее сравнение, разница в вязкости сильно зависит от жидкости:

• При комнатной температуре абсолютная вязкость воды составляет около 1 сантипуаз (сП)
• При комнатной температуре абсолютная вязкость кукурузного сиропа составляет около 5000 сантипуаз (сП)

Плотность

Плотность — это мера веса жидкости по объему. Вода менее плотная, чем, например, кукурузный сироп, поэтому, если вы поместите равные объемы воды и кукурузного сиропа рядом, кукурузный сироп будет весить больше, чем вода.Кроме того, из-за разницы в плотности между водой и кукурузным сиропом вода будет плавать поверх кукурузного сиропа при смешивании. Следующее сравнение показывает разницу в плотности воды и кукурузного сиропа в килограммах на кубический метр:

• Плотность воды: 1 г / см³ или 997 кг / м³
• Плотность кукурузного сиропа: 1,38 г / см³ или 1380 кг / м³

Ножницы

Жидкости, чувствительные к сдвигу, изменяют вязкость под действием нагрузки, например, когда они сталкиваются с крыльчаткой внутри насоса.Некоторые жидкости становятся менее вязкими при увеличении силы (так называемое разжижение при сдвиге), в то время как другие становятся более вязкими при увеличении силы (так называемое утолщение при сдвиге).

Для сравнения, ньютоновские жидкости, такие как вода, не меняют своей вязкости, независимо от сдвига.

Однако вязкость чувствительных к сдвигу веществ в технологической линии действительно меняется. Обычные вещества, чувствительные к сдвигу, включают кетчуп, шампуни и полимеры; по мере увеличения сдвига во время обработки кетчупа вязкость кетчупа уменьшается.

Продолжая пример обработки кетчупа, в следующем разделе обсуждается дополнительная важная информация о кривых насоса: рабочая мощность (WHP), вязкая мощность (VHP) и необходимая чистая положительная высота всасывания (NPSHr).

Тормозная мощность

При выборе размера насоса PD будет важно выбрать правильную тормозную мощность. Тормозная мощность (л.с.) — это мощность, необходимая насосу для преодоления давления нагнетания. BHP определяется путем сложения рабочей мощности (WHP) и вязкой (VHP) лошадиных сил.

л.с. = WHP + VHP

Чтобы правильно проанализировать тормозную мощность, вы должны сравнить рабочую мощность и вязкую мощность.

Авиакомпания Гидравлика | Формула гидравлического насоса

Формула для:	Формула слова:		Буквенная формула:
ВЫПУСКНОЙ РАСХОД НАСОСА в галлонах / мин	ПОТОК = ОБ / МИН x СМЕЩЕНИЕ НАСОСА (Cu.В / об.) 231
ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ НАСОСА , Требуемая мощность в лошадиных силах	ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ = ВЫХОДНОЙ РАСХОД (галлонов в минуту) x ДАВЛЕНИЕ (PSIG) 1714 x КПД (общий)
КПД НАСОСА ОБЩАЯ В ПРОЦЕНТАХ	ОБЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ (%) = ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ х 100 ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ		ЭффОВ.= HPOUT х 100 HPIN
	ОБЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ (%) = ОБЪЕМНЫЙ Эфф. x МЕХАНИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ.		ЭффОВ. = EffVOL x EffMECH
КПД НАСОСА ОБЪЕМ В ПРОЦЕНТАХ	ОБЪЕМНЫЙ КПД (%) = ФАКТИЧЕСКИЙ ВЫХОДНОЙ РАСХОД (галлонов в минуту) х 100 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ ПОТОКА (галлонов в минуту)		EffVOL = QACT. х 100 QTHEO.
КПД НАСОСА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ПРОЦЕНТАХ	МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ (%) = ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ ПРИВОДА х 100 ФАКТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ ПРИВОДА		EffMECH = TTHEO. х 100 ТАКТ.
ДВИЖЕНИЕ НАСОСА В КУБИЧЕСКИХ ДЮЙМАХ / ОБОРОТ	СМЕЩЕНИЕ = РАСХОД (галлонов в минуту) x 231 ОБОРОТ НАСОСА
МОМЕНТ НАСОСА В ДЮЙМАХ ФУНДАХ	МОМЕНТ = МОЩНОСТЬ x 63025 об / мин
МОМЕНТ НАСОСА В ДЮЙМАХ ФУНДАХ	МОМЕНТ = ДАВЛЕНИЕ (фунт / кв. Дюйм) x РАСХОД НАСОСА (CIPR) 2 x 3.14
СРОК НАСОСА B 10 СРОК СЛУЖБЫ ПОДШИПНИКА	B 10 ЧАСОВ РАБОТЫ СЛУЖБА ПОДШИПНИКА = НОМИНАЛЬНАЯ СРОК СЛУЖБЫ х НОМИНАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ (ОБ / МИН) х (НОМИНАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ (PSIG)) 3 НОВАЯ СКОРОСТЬ (ОБ / МИН) (НОВОЕ ДАВЛЕНИЕ (PSIG)) 3		Б 10 = НОМИНАЛЬНЫЕ ЧАСЫ. х об / мин r х (пр.) 3 об / мин н (номер по каталогу) 3

Нужна дополнительная информация?

Щелкните здесь, чтобы связаться с представителем авиакомпании, или позвоните нам по телефону (800) 999-7378

Расчет, насос, гидравлика, нпш, всасывание, жидкость, вода, нетто

Энергия, вырабатываемая насосом

В гидравлической области нагрузка насоса выражается теоретически. на высоте воды.

Энергия, поглощаемая насосом, распадается:

Механическая энергия, передаваемая жидкости (замкнутый контур)

Это гидравлическая энергия, передаваемая жидкости в ее проходе. через насос.

Эта механическая мощность определяется по следующей формуле:

с:

• P = Мощность, передаваемая насосом жидкости в ваттах.
• Q = Расход в м3 / с.
• Hm = потеря энергии или давления в гидравлической сети, выраженная в м.

Механическая энергия при гидростатической нагрузке (жидкость в разомкнутом контуре)

с:

• P = Мощность, передаваемая насосом жидкости в ваттах.
• Q = Расход в м3 / с.
• p = Плотность жидкости в кг / м3.
• H = Пьезометрическая высота в метрах водяного столба.
• 9,81 = Средняя сила тяжести.

Механическая энергия, передаваемая жидкости (например, распределение сеть питьевого водоснабжения) :

+

С:

• P = Мощность, передаваемая насосом жидкости в ваттах.
• Q = Расход в м3 / с.
• p = плотность жидкости в кг / м3.
• Hm = Гидравлическая потеря давления в сети, выраженная в м.
• H = Гидравлическая нагрузка в метре воды.
• 9,81 = Средняя сила тяжести.

Ухудшенная энергия, выраженная производительностью насоса (мощность на валу насоса)

Это мощность, измеренная на валу насоса.

Механическая энергия, необходимая для насоса, всегда выше, чем энергия, передаваемая жидкости при различных трениях тела вращения.

с:

• Pmec = Механическая мощность, необходимая для насоса.
• Pfl = мощность, передаваемая жидкости.
• Rv = Мощность вентилятора.
• Rt = Выход коробки передач.

В центробежных насосах сущность деградированной энергии перегревается перекачиваемая жидкость.

В поршневых насосах сущность деградации энергии заключается в механические приводы и не сообщаются с жидкостью.

Обычно разрешенные выходы:

• Поршневые насосы = 0.6 à 0,7
• Центробежные насосы = 0,4-0,8

Моторизация

При выборе двигателя это мощность всасывания. насосом, который определяет мощность, выдаваемую двигателем, и таким образом, также потребляемая мощность в сети. Необходимо таким образом принять охрану, чтобы двигатель имел достаточную мощность, чтобы удовлетворить все ситуации эксплуатации установки.

Возьмем насос с поглощающей способностью 8,5 кВт. Эти 8,5 кВт двигатель будет обеспечивать самостоятельно за счет Дело в том, что он задуман на 7 кВт или 10 кВт. Двигатель 7 кВт, который должен работать при 40 ° C, таким образом, всегда будет перегружен. 21,5%.

Прямое следствие перегрузки двигателя — увеличение по температуре намотки.Обгон предельной температура 8-10 ° C, сокращает срок службы изоляции примерно половина. Обгон свыше 20 ° C означает сокращение 75%.

Двигатели стандартной конструкции рассчитаны на максимальное использование температура окружающей среды 40 ° C (и максимальная высота площадки 1000 м). Любое изменение требует корректировки номинала. выход.

Последнее обновление:

Калькулятор мощности насоса

Мощность гидравлического насоса

Идеальная гидравлическая мощность для привода насоса зависит от

• массового расхода, плотности жидкости
• разности высот

— либо статического подъема от одной высоты к другой или компонент полной потери напора системы — и может быть рассчитан как

P _{ч (кВт)} = q ρ gh / (3.6 10 ⁶ )

= qp / (3,6 10 ⁶ ) (1)

где

P _{h (кВт)} = гидравлическая мощность (кВт)

q = расход (м ³ / ч)

ρ = плотность жидкости (кг / м ³ )

g = ускорение свободного падения (9,81 м / с ² )

h = дифференциальный напор (м)

p = дифференциальное давление (Н / м ² , Па)

Гидравлическую мощность в лошадиных силах можно рассчитать как:

P _{ч (л.с.)} = P _{ч (кВт)} /0.746 (2)

где

P _{ч (л.с.)} = гидравлический л.с. (л.с.)

или альтернативный

_{ч (л. = расход (галлонов в минуту)}

ч _футов = дифференциальный напор (фут)

SG = Удельный вес (1 для воды)

906 КПД

Пример — Перекачка воды

1 м ³ / ч воды — насос ед напор 10 м .Теоретическая мощность насоса может быть рассчитана как

P _{ч (кВт)} = ( 1 м ³ / ч ) (1000 кг / м ³ ) (9,81 м / с ² ) (10 м) / (3,6 10 ⁶ )

= 0,027 кВт

Мощность насоса на валу

Мощность на валу — мощность, необходимая, передаваемая от двигателя на вал насоса, — зависит от КПД насоса и может быть рассчитано как

P _{с (кВт)} = P _{h (кВт) 83 3)}

где

P _{с (кВт)} = мощность на валу (кВт)

η = КПД насоса

---

610007 Калькулятор насоса — единицы СИ

Калькулятор ниже можно использовать для расчета гидравлической мощности и мощности на валу насоса:

Онлайн-калькулятор насоса — британские единицы

Калькулятор ниже можно использовать для расчета гидравлической мощности и мощности на валу насоса с использованием Британские единицы:

Связанные мобильные приложения из Engineering ToolBox

— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.

Различные способы определения расхода насоса в полевых условиях

В этой колонке будут рассмотрены два косвенных метода определения расхода насоса в полевых условиях:

• измерение давления (напора)
• Измерение мощности (ампер)

Рис. 1. Кривая производительности насоса в комбинированном формате. (Источник: Руководство по насосам Goulds, 2004 г., ITT Industries)

В обоих случаях необходимо получить кривую производительности насоса для соответствующего приложения, которая обычно представлена ​​в комбинированном или однолинейном формате, как показано на рисунках 1 и 2.

Рисунок 2. Кривая производительности насоса в однолинейном формате.

Кривая комбинированного формата обычно доступна в общем каталоге производителя оригинального оборудования насосов (OEM), в то время как однолинейная кривая обычно поставляется с конкретным предложением насоса или, что еще лучше, с протестированным на заводе решением. В этом примере красный угол обозначает расчетную точку насоса (70 галлонов в минуту [галлонов в минуту] при напоре 100 футов [футов]), где предполагается, что насос будет работать, но операторы считают фактический расход подозрительным.

Метод давления (напор)

Предположим, что манометр на нагнетании показывает 55 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм), а манометр на всасывании показывает 10 фунтов на квадратный дюйм, следовательно, существует перепад давления в 45 фунтов на квадратный дюйм.Это соответствует 45 x 2,31 = 104 футам напору (при условии холодной воды, удельный вес = 1,0). Горизонтальная линия напора
104 футов пересекает кривую H-Q (при соответствующем диаметре рабочего колеса, который в данном случае составляет 5,12 дюйма) при расходе немного меньше номинального, примерно при 60 галлонах в минуту.

Метод мощности (амперы)

Кривая мощности показывает приблизительно 3,2 лошадиных силы (л.с.) в номинальной точке. Измерители мощности (киловаттметры) доступны редко, а значения ампер и вольт обычно отображаются на панели управления.По этим показаниям можно рассчитать мощность, хотя потребуются некоторые предположения о коэффициенте мощности и КПД двигателя:

л.с. = (I x V x 1,73 x EFF _{, двигатель} x PF) / 1000 Уравнение 1

В нашем примере используется двигатель мощностью 5 л. С. 460 В (В), и мы фактически читаем 450 В и 3,9 А. Типичное допущение для продукта (двигатель EFF x PF) составляет 0,85, хотя можно получить несколько лучшее значение, если кто-то хочет потратить больше времени на исследовательскую работу.

Таким образом, в нашем примере:

л.с. = (3,9 x 450 x 1,73 x 0,85) / 1000 = 2,6 л.с. Уравнение 2

Это немного меньше ожидаемых 3,2 л.

Очевидно, что слишком много предположений и приближений в кривых чтения несут плохие новости. Однако хорошая новость заключается в том, что на основе двух методов мы можем утверждать, что расход находится где-то между 50 и 60 галлонами в минуту.Для многих целей устранения неполадок достаточно этого ответа
.

В качестве примечания к методу мощности: некоторые люди чувствуют себя более комфортно, просто беря отношение фактического тока к номинальному току двигателя, указанному на паспортной табличке, а затем умножая результат на номинальную мощность двигателя. В нашем примере, если номинальный ток двигателя составляет 8,5 ампер, а номинальная мощность двигателя 5 л.с., мы можем предположить, что фактическая мощность составляет 3,9 / 8,5 x 5 = 2,3 л.с. Это близко к значению 2,6 л.с., которое мы получили ранее, исходя из предположения о коэффициенте мощности и КПД двигателя.

Силовой метод может очень успешно применяться для поиска и устранения неисправностей в полевых условиях многих типов насосов, но он имеет существенные недостатки и не может применяться для насосов с высокой удельной скоростью (Ns), таких как смешанные и вертикальные турбинные насосы.

Рис. 3. Сравнение профилей рабочего колеса для различных конструктивных скоростей.

Как HI показывает на рисунке 3, при сравнении профилей рабочего колеса для различных конструкций с определенной скоростью мощность насоса не является хорошей непрерывно возрастающей кривой, как в случае большинства насосов с торцевым всасыванием и насосов с разъемным корпусом.Вместо этого форма кривой мощности может быть совершенно иной. Он может подниматься, опускаться или оставаться постоянным с течением, даже делая свою форму настолько плоской, что становится трудно различить разницу при большом разнообразии потоков.

Суть в том, что у каждого метода есть свое место, сила и ограничения.

Метод давления (напора) является самым простым и быстрым, но требует наличия кривой насоса и датчиков, которые не сломаны или не откалиброваны. В реальных условиях эксплуатации эти кривые часто давно теряются или не подходят для старых насосов.Даже если они существуют, может быть невозможно узнать последний диаметр рабочего колеса внутри насоса после многочисленных предыдущих ремонтов и модификаций насоса.

Метод мощности (в амперах) не требует, чтобы кто-то «испачкался» вокруг насоса, заменив сломанные датчики, но неточность коэффициента мощности и КПД двигателя является недостатком. (Базовые справочные данные о коэффициенте мощности, представленные Джо Эвансом в «Фактор мощности: Плохое поведение электричества (Часть первая)» (Pump Ed 101, Pumps & Systems June 2007, прочтите здесь)

Считывание прямого потока — самый надежный способ, но большинство насосов не имеют встроенных расходомеров.Разрезать линии для их установки непрактично и дорого. Внешние (ультразвуковые) счетчики просты, но точность ограничена из-за трудностей с поиском хорошего (одобренного HI) участка вдоль трубы реальной полевой установки.

Часто применение всех трех методов снижает ошибку, позволяя пользователю научиться грамотно интерпретировать причины различий, уметь объяснять особенности и несоответствия каждого метода и исправлять такие несоответствия на основе веской причины, некоторого понимания механики потока. , и причины отклонения практики от теории.

Примечание редактора. Изначально эта колонка была опубликована в октябрьском выпуске журнала Pumps & Systems за 2007 год.

Чтобы прочитать больше столбцов «Рецепты насосов», щелкните здесь.

КАК спроектировать насосную систему

предыдущее

Что такое общий напор

Общий напор и расход являются основными критериями, которые используются для сравнения одного насоса с другим или для выбора центробежного насоса для применения. Общий напор связан с давлением нагнетания насоса.Почему мы не можем просто использовать давление нагнетания? Давление — понятие знакомое, мы знакомы с ним в повседневной жизни. Например, в огнетушителях создается давление 60 фунтов на квадратный дюйм (413 кПа), мы устанавливаем давление воздуха 35 фунтов на квадратный дюйм (241 кПа) в наших велосипедных и автомобильных шинах. По уважительным причинам производители насосов не используют давление нагнетания в качестве критерия при выборе насоса. Одна из причин — они не знают, как вы будете пользоваться помпой. Они не знают, какой расход вам нужен, и расход центробежного насоса не фиксирован.Давление нагнетания зависит от давления на всасывающей стороне насоса. Если источник воды для насоса находится ниже или выше всасывания насоса, для той же скорости потока вы получите другое давление нагнетания. Поэтому для устранения этой проблемы предпочтительно использовать разницу давлений на входе и выходе насоса.

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, трубка должна иметь высоту 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 к нему подводится.

Что такое единица измерения головы? Сначала разберемся с единицей энергии. Энергия может быть выражена в фут-фунтах, что 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 высоту трения

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 трубы, 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, который зависит 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. Определить 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 резервуара и высотой конца выпускной трубы или отметкой поверхности жидкости нагнетательного резервуара.

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. Рассчитать 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 — Подбор 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 выберу 3/4 «. Я спроектирую свою систему так, чтобы от насоса была медная трубка 3/4». распределитель, от этого распределителя на первом этаже будет отвод 3/4 дюйма 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.

Вы можете найти потери на трение для трубы 0,75 дюйма при 10 галлонах в минуту в справочнике Cameron Hydraulic, из которого следующий рисунок является выдержкой:

Суммарные потери на трение для трубопровода в системе 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 надоедает. 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.

Что такое 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 с максимальной эффективностью, а уровень вибрации и шума минимален. 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.

Расчет давления 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 π, умноженному на квадрат диаметра, разделенный 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, так что вода будет иметь SG = 1.Более плотные жидкости будут иметь значение больше 1, а более легкие жидкости — 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.

Мы можем измерить напор на стороне нагнетания насоса, подключив трубку и измерив высоту жидкости в трубке.Поскольку на самом деле трубка представляет собой лишь узкий резервуар, мы можем использовать уравнение зависимости давления от высоты резервуара.

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, показанная на рис. 37, представляет собой систему бытового водоснабжения, которая 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 ниже 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 соломинки, 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.

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

Мы знаем, что насос должен создавать подъемную силу на 15 футов на всасывании насоса, подъем — это 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, где вы размещаете манометр, 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

Авторское право 2019, PumpFundamentals.com

Расход насоса

Большинство характеристик насоса могут быть связаны с потоком жидкости через насос.Понимание производительности насоса требует базовых знаний о характеристиках насоса и кривых производительности насоса.

---

Параметры насоса

Работа и производительность насоса лучше всего описываются несколькими основными параметрами; расход, давление, напор, мощность и эффективность.

• Объемный расход (Q), также называемый пропускной способностью, — это объем жидкости, который проходит через насос за заданное время (измеряется в галлонах в минуту или галлонах в минуту).Он определяет скорость, с которой насос может проталкивать жидкость через систему. В некоторых случаях также используется массовый расход (ṁ), который описывает массу через насос с течением времени. Объемный расход связан с массовым расходом плотностью жидкости (ρ) посредством уравнения:

  При выборе насосов расход или номинальная производительность насоса должны соответствовать расходу, необходимому для приложения или системы.

• Давление — это мера сопротивления: сила на единицу площади сопротивления в системе.Номинальное давление насоса определяет, какое сопротивление он может выдержать или преодолеть. Обычно он указывается в барах или фунтах на квадратный дюйм (фунтах на квадратный дюйм). Давление вместе с расходом и мощностью используется для описания производительности насоса. Однако центробежные насосы обычно используют напор (описанный ниже) вместо давления для определения энергии или сопротивления насоса, поскольку давление в центробежном насосе зависит от удельного веса перекачиваемой жидкости.

  При выборе насосов номинальное рабочее или нагнетательное давление насоса должно быть равно или превышать требуемое давление в системе при желаемой скорости потока.

• Напор — это высота над всасывающим отверстием, на которой насос может поднимать жидкость. Это быстрое измерение сопротивления системы (давления), которое не зависит от удельного веса жидкости. Он определяется как механическая энергия потока на единицу веса. Он выражается как высота столба воды в футах (футах) или метрах (м). Другими словами, если вода перекачивалась прямо вверх, напор насоса равен высоте, которой он достигает.

  Напор насоса (H) может быть преобразован в давление (P) с использованием удельного веса (SG) жидкости по уравнению:

  Р = 0.434 • H • (SG)

  или плотностью жидкости (ρ) и ускорением свободного падения (g):

  P = H • ρ • g

  При выборе центробежных насосов номинальный напор насоса должен быть равен или превышать общий напор системы (общий динамический напор или TDH) при желаемой скорости потока.

  Совет по выбору : Напор в центробежном насосе будет одинаковым для всех жидкостей, если вал вращается с одинаковой скоростью.Единственная разница между жидкостями — это количество энергии, необходимое для приведения вала к нужной скорости (об / мин). Чем выше удельный вес жидкости (SG), тем больше требуется мощности.

  Еще одна спецификация, которую следует учитывать, — это чистый положительный напор на всасывании (NPSH) — разница между напором торможения на входе насоса и напором пара. Требуемый NPSH — важный параметр для предотвращения кавитации в насосе. Кавитация происходит внутри насоса, когда местное давление падает ниже давления пара перекачиваемой жидкости, в результате чего жидкость закипает.

  Совет по выбору : Давление внутри насоса должно быть выше NPSH, чтобы избежать кавитации, которая может привести к шуму, вибрации, снижению эффективности и повреждению лопастей рабочего колеса.

  
  Кавитация гребного винта катера. В пределах насоса во время работы кавитация на крыльчатку может быть гораздо более разрушительной.

• Мощность: Чистый напор пропорционален мощности, фактически передаваемой жидкости, называемой выходной мощностью (P _из ) или водяной мощностью (измеряется в лошадиных силах или л.с.).Это номинальная мощность в лошадиных силах, которая описывает полезную работу, которую насос будет выполнять с жидкостью. Его можно рассчитать по уравнению:

  P _из = ṁgH = ρgQH

  где:
  ρ — плотность жидкости
  g — ускорение свободного падения
  Q — объемный расход
  H — напор насоса
  ṁ — массовый расход
  

  Во всех насосах есть потери на трение, внутреннюю утечку, разделение потока и т. Д.Из-за этих потерь внешняя мощность, подаваемая на насос, называемая входной мощностью (Pin) или тормозной мощностью, всегда больше, чем водяная мощность. Эта спецификация обычно предоставляется производителем насоса в виде номинальной мощности или кривой производительности насоса и используется для выбора подходящего двигателя или источника питания для насоса.

  Совет по выбору : При определении требуемой мощности по типичной кривой производительности насоса (обсуждается ниже) лучше всего использовать значения в конце кривой, чтобы обеспечить адекватную подачу в большинстве рабочих условий.Для операций с небольшими вариациями системы (например, нефтеперерабатывающие заводы) используйте значение в рабочей точке плюс 10%.

• КПД насоса (η _насос ) определяет процент энергии, подаваемой в насос, которая преобразуется в полезную работу. Это соотношение между мощностью воды и тормозной мощностью (полезная мощность и требуемая мощность):

  η _насос = P _выход / P _дюйм

  Имейте в виду, что любой рейтинг эффективности насоса, указанный производителем, предполагает определенные системные условия, такие как тип транспортируемой жидкости: вода является типичным стандартом.Эффективность может быть неточной, если эти предположения отличаются от предполагаемого приложения потребителя.

  Совет по выбору : более эффективный насос не всегда является лучшим выбором с учетом затрат на электроэнергию. Например, насос с КПД 40% будет лучшим выбором, чем насос того же семейства, КПД 60%, но требующий вдвое большей мощности.

Кривые производительности насоса

Все насосы имеют характеристическую кривую или кривую производительности, которая описывает скорость потока при чистом или общем напоре.Технические характеристики насоса, касающиеся напора и расхода, соответствуют характеристикам, указанным на его характеристической кривой. Упрощенная кривая для центробежного насоса будет выглядеть примерно так:

Кредит оригинального изображения: Pumpfundamentals.com

Кривая насоса показывает доступный общий напор при заданном расходе насоса. Как правило, при уменьшении расхода в насосе увеличивается напор. Производители обычно обозначают оптимальную или точку максимальной эффективности (ВОП) кривой, которая обозначена на этом графике пунктирной линией.Таким образом, этот насос лучше всего работает при подаче нетто-напора 100 футов, что обеспечивает расход 23 галлона в минуту.

При выборе насоса для встраивания в систему пользователи должны сопоставить кривую системы вместе с кривой насоса. Упрощенное включение этой кривой может выглядеть примерно так:

Кривая системы показывает необходимый напор для различных расходов в системе. Он построен с использованием формы уравнения Бернулли для механики жидкости, которая выходит за рамки данного руководства.Как правило, требуется больший напор по мере увеличения расхода из-за сил трения и других потерь в системе. Рабочая точка насоса в системе должна находиться там, где кривая насоса и кривая системы пересекаются. Наилучший выбор насоса для системы — такой, в котором требуемая рабочая точка пересекается в точке BEP насоса.

Совет по выбору : Поскольку каждая система уникальна и имеет особые требования к головке, упомянутый выше идеальный выбор не всегда имеется в продаже.

No related posts.