Расход насоса формула: Требуемая мощность и расход насоса: считаем вместе!

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:

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

P_Г = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м³]
g — ускорение свободного падения [м/сек²]
Q — расход [м³/сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p₂ — p₁) / (ρ x g) [м]

p₂ — давление на напорном патрубке [Па]
p₁ — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

P_Г = (p₂ — p₁) x Q [Вт]

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

v₂ — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v₁ — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м³/с]
g — ускорение свободного падения [м/с²]
d₂ — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d₁ — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

ΔH = h₂ — h₁

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

P_П = P_В

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

η_Н = P_Г / P_П

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Механическая мощность на валу электродвигателя:

P_В = η_Д x P_Э

η_Д — КПД электродвигателя,
P_Э — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

P_Э = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения 

Выводы: как вычислить КПД насоса

• С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность P_Э, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
• С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу P_В. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
• Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность Р_П равной мощности на валу электродвигателя Р_В
• Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
• Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса Р_Г
• Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Регулирование скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса

Центробежные насосы: кавитация, NPSH, высота всасывания

Подбор насоса по напору и расходу онлайн

Когда мы создавали наш каталог, то решили сделать онлайн-подбор насосов по расходу и напору. Как известно, центробежные насосы бесполезно подбирать по максимальному значению расхода и напора. Нужно искать именно рабочую точку. Рабочая точка объединяет в себе значение расхода (производительности) и напора (давления) насоса. Например, рабочая точка — это 50 м3/час при напоре 30 метров водяного столба. 

В первой версии сайта мы сделали универсальный фильтр для всех возможных типов насосов. Но пользоваться им было неудобно. Потому что учесть в одной форме все возможные параметры для всех типов насосов оказалось просто невозможно. Осенью 2017 года мы, запустили новую версию сайта, а осенью 2018 года, наконец, довели до ума фильтр для подбора насосов. 

Еще раз про подвох с подбором на расходу и напору

Допустим, нам надо найти насос с расходом 50 м3/час при напоре около 30 метров. Возьмем произвольный насос, который на первый взгляд подходит под эту производительность. 

На графике мы видим, что максимальная производительность составляет 51 м3/час. А Максимальное давление 29,5 метров водяного столба. Однако под нашу задачу насос не подойдет. Ведь при напоре 29,5 метров производительность насоса будет всего 6 м3/час. А производительность 51 м3/час насос сможет обеспечить лишь при напоре 9 м.вод.ст. Значит этот насос сильно слабее, чем тот что нужен. 

Как реализован подбор насоса по параметрам на сайте www.zenova.ru

Каким образом найти такой центробежный насос, который будет обеспечивать расход 50 м3/час при напоре 30 метров. 

Для начала надо определиться с типом насоса. Допустим нам нужен центробежный поверхностный насос для перекачивания чистой воды. Самое простое и недорогое решение – это консольно-моноблочный насос. 

Искать его будем в разделе Насосы для чистой воды. Переходим по ссылке. 

На этой странице представлена продукция двух итальянских производителей Calpeda и Pedrollo. Вводим нужные нам значения производительности и напора. Робот показывает, что отфильтровал 10 моделей. Посмотрим на них. Нажмем кнопку «Показать»

Теперь мы видим результаты поиска. По умолчанию нам показаны графики первых пяти насосов. Давайте посмотрим на графики остальных моделей тоже. Включим их. Для этого надо нажать на названия моделей на схеме. 

Теперь наша задача отсеять лишние. Отключаем чересчур мощные модели.

Также предположим, что нас никак не устроит насос хотя бы чуточку слабее запрошенных параметров. Отключим две модели, чьи кривые проходят ниже запрошенной точки. Это голубая и оранжевая кривые. 

У нас осталось 4 модели. Две из них подходят хуже, чем другие, потому что их кривая заканчивается прямо рядом с рабочей точкой. Для них будет повышенный риск выйти за пределы кривой, если давление в системе окажется ниже расчетного. Отключим их тоже. 

В финал вышли 2 насоса. Нажмем кнопку «Показать только выбранные. Спустимся немного вниз и посмотрим на сниппеты выбранных моделей. 

Мы видим, что первый насос стоит дешевле второго, но пока не будем делать выводы. Откроем каждый из отфильтрованных насосов. 

В модели Pedrollo F50/160A при напоре 30 метров расход будет 60 м3/час, то есть больше запрошенного. Потребляемая мощность в этой точке составит 6,95 кВт. Вроде бы этот насос вполне подходит под задачу, но обратите внимание на одну деталь. Минимально допустимый напор составляет 27 метров. То есть если реальный напор окажется не 30 метров, а, например, 20 метров, то насос может быстро сгореть. 

Теперь заходим во вторую модель Calpeda NM 50/16A. 

Здесь при напоре 30 метров расход составит те же самые 60 м3/час. А потребляемая мощность 7,18 кВт. Значит эта модель потребит больше энергии и у нее выше цена. Но у нее есть одно преимущество. Она может работать при минимальном напоре 19 метров. Значит если напор в вашей системе вдруг снизится до 20 метров, то этот насос не сгорит. 

Таким образом под нашу условную рабочую точку больше подойдет первый из насосов с учетом цены и меньшего энергопотребления. Однако если у вас есть риск снижения давления в системе, то стоит предпочесть уже второй насос. 

Резюме

Вы можете в любой момент зайти на наш сайт, поиграться с фильтром. Попробовать подобрать для себя нужную модель. Это не обязательно может быть поверхностный центробежный насос. Можете подобрать скважинный, линейный, многоступенчатый, погружной дренажный насос. А также это может быть центробежный химический насос или насос с магнитной муфтой. 

В каждой категории у нас представлено не меньше двух производителей, чтобы вы могли выбирать между ними, сравнить цены и характеристики между собой. 

Мы продолжаем думать о нашей системе подбора насосов и как можно ее улучшить. Поэтому если у вас есть вопросы, комментарии и пожелания будем рады получить их по адресу [email protected].  

Расчет и подбор насоса для отопления: формулы, примеры, инструкции

Современную автономную систему отопления невозможно представить без хорошего циркуляционного насоса. С помощью этого полезного устройства можно в несколько раз повысить качество обогрева жилища и эффективность работы отопительного оборудования. Чтобы выбрать из многочисленных предложений производителей модель, которая подходит конкретной системе, следует выполнить правильный расчет насоса для отопления, а также учесть ряд важных практических нюансов.

Для чего нужен насос в системе отопления?

Большинству жителей верхних этажей в многоквартирных домах хорошо знакомо такое явление как холодные батареи. Это результат отсутствия в системе давления, необходимого для ее нормальной работы. Теплоноситель перемещается по трубам медленно и остывает уже на нижних этажах. С такой же ситуацией могут столкнуться и владельцы частного дома: в самой дальней точке отопительной системы трубы и радиаторы слишком холодные. Эффективно решить проблему поможет циркуляционный насос. Обратите внимание, что системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя могут быть вполне эффективны в небольших частных домах, но даже в этом случае имеет смысл подумать о принудительной циркуляции, поскольку при правильной настройке системы это позволит снизить общие расходы на отопление.

Упрощенно такой насос представляет собой мотор с ротором, который погружен в теплоноситель. Ротор вращается, заставляя воду или другую нагретую жидкость перемещаться по системе с заданной скоростью, создавая необходимое давление. Насос может работать в различных режимах. Например, установив устройство на максимум, можно быстро прогреть остывший в отсутствие хозяев дом. Затем восстанавливают настройки, которые позволяют получить наибольшее количество тепла при минимальных расходах. Различают модели циркуляционных насосов с «сухим» и «мокрым» ротором. В первом случае ротор насоса погружен в жидкость только частично, а во втором случае — полностью. Насосы с «мокрым» ротором издают при работе меньше шума.

Как рассчитать параметры насоса?

Правильно подобранный водяной насос для отопления должен решать две задачи:

• создавать в системе напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление отдельных ее элементов;
• обеспечивать перемещение по системе достаточного для обогрева здания количества тепла.

Исходя из этого, при выборе циркуляционного насоса следует рассчитать потребность здания в тепловой энергии, а также общее гидравлическое сопротивление всей отопительной системы. Без этих двух показателей подобрать подходящий насос просто невозможно.

Полезная информация о выборе циркуляционного насоса содержится в следующем видеоматериале:

Расчеты производительности насоса

Производительность насоса, которую в расчетных формулах обычно обозначают как Q, отражает количество тепла, которое может быть перемещено за единицу времени. Формула для расчетов выглядит так:

Q=0,86R/TF-TR, где:

• Q — объемный расход, куб. м./ч;
• R — необходимая тепловая мощность для помещения, кВт;
• TF — температура на подаче в систему, градусов Цельсия;
• TR — температура на выходе из системы, градусов Цельсия.

Потребность помещения в тепле (R) рассчитывается в зависимости от условий. В Европе принято рассчитывать этот показатель, исходя из норматива:

• 100 Вт/кв. м площади небольшого частного дома, в котором не более двух квартир;
• 70 Вт/кв. м площади многоквартирного дома.

Если же расчеты проводятся для зданий с низкой теплоизоляцией, значение показателя следует увеличить. Для расчетов по помещениям на производстве, а также по зданиям с очень высокой степенью теплоизоляции рекомендуется использовать показатель в пределах 30-50 кВт/ кв. м.

С помощью этой таблицы можно более точно рассчитать потребность в тепловой энергии для помещений различного назначения и с различным уровнем теплоизоляции

Расчет гидравлического сопротивления системы

Следующий важный показатель — гидравлическое сопротивление, которое необходимо будет преодолеть циркуляционному насосу. Для этого следует рассчитать высоту всасывания насоса. Обычно этот показатель обозначают как «H». Можно использовать следующую формулу:

H=1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+….+ZN)/10000, где

• R1, R2 – потеря давления на подаче и обратке, Па/м;
• L1,L2 – длина линии подающего и обратного трубопровода, м;
• Z1,Z2…..ZN – сопротивление отдельных элементов отопительной системы, Па.

Для определения R1 и R2 следует воспользоваться приведенной ниже таблицей:

В этой таблице представлены дополнительные данные для более точного расчета гидравлического сопротивления, возникающего в отопительной системе частного дома

Гидравлическое сопротивление отдельных элементов и узлов отопительной системы обычно указано в сопровождающей их технической документации. Если по какой-то причине такая документация отсутствует, можно воспользоваться примерными данными:

• котел — 1000-2000 Па;
• смеситель — 2000-4000 Па;
• термостатический вентиль — 5000-10000 Па;
• тепломер — 1000-15000 Па.

Для других частей отопительной системы смотрите данные в этой таблице:

Если техническая документация по каким-то причинам утрачена, можно рассчитать гидравлическое сопротивление отдельных элементов отопительной системы с помощью данных, приведенных в этой таблице

Количество скоростей циркуляционного насоса

Большинство современных моделей циркуляционных насосов снабжены возможностью регулировать скорость работы устройства. Чаще всего это трехскоростные модели, с помощью которых можно корректировать количества тепла, поступающего в помещение. Так, при резком похолодании скорость работы насоса увеличивают, а в случае потепления — уменьшают, чтобы температура воздуха в комнатах оставалась комфортной для проживания.

Для переключения скоростей существует специальный рычаг, размещенный на корпусе устройства. Большой популярностью пользуются модели циркуляционных насосов, снабженные системой автоматического регулирования скорости работы устройства в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Следует отметить, что это лишь один из вариантов такого рода расчетов. Некоторые производители используют при подборе насоса несколько иную методику вычислений. Можно попросить выполнить все расчеты квалифицированного специалиста, сообщив ему подробности устройства конкретной отопительной системы и описав условия ее работы. Обычно рассчитываются показатели максимальной нагрузки, при которой будет работать система. В реальных условиях нагрузка на оборудование будет ниже, поэтому можно смело приобретать циркуляционный насос, характеристики которого несколько ниже расчетных показателей. Приобретение более мощного насоса не целесообразно, поскольку это приведет к ненужным расходам, но работу системы не улучшит.

После того, как все необходимые данные получены, следует изучить напорно-расходные характеристики каждой модели с учетом разных скоростей работы. Эти характеристики могут быть представлены в виде графика. Ниже приведен пример такого графика, на котором отмечены и расчетные характеристики устройства.

С помощью этого графика можно подобрать подходящую модель циркуляционного насоса для отопления по показателям, рассчитанным для системы конкретного частного дома

Точка А соответствует необходимым показателям, а точкой В обозначены реальные данные конкретной модели насоса, максимально приближенные к теоретическим расчетам. Чем меньше расстояние между точками А и В, тем лучше подходит модель насоса для конкретных условий эксплуатации.

Несколько важных замечаний

Как уже отмечалось выше, различают циркуляционные насосы с «сухим» и «мокрым» ротором, а также с автоматической или ручной системой регулировки скоростей. Специалисты рекомендуют использовать насосы, ротор которых полностью погружен в воду, не только из-за пониженного уровня шума, но и потому, что такие модели справляются с нагрузкой более успешно. Установку насоса осуществляют таким образом, чтобы вал ротора располагался горизонтально. Подробнее про установку читайте здесь.

При производстве высококачественных моделей используется прочная сталь, а также керамический вал и подшипники. Срок эксплуатации такого устройства составляет не менее 20 лет. Не стоит выбирать для системы горячего водоснабжения насос с чугунным корпусом, поскольку в таких условиях он быстро разрушится. Предпочтение стоит отдать нержавейке, латуни или бронзе.

Если при работе насоса в системе появляется шум, это не всегда говорит о поломке. Нередко причина этого явления — воздух, оставшийся в системе после запуска. Перед пуском системы следует спустить воздух через специальные клапаны. После того, как система проработает несколько минут, нужно повторить эту процедуру, а затем отрегулировать работу насоса.

Если запуск производится с использованием насоса с ручной регулировкой, необходимо сначала установить прибор на максимальную скорость работы, в регулируемых моделях при пуске отопительной системы следует просто отключить блокировку.

подбор по напору и расходу, производительность и формула расчета

Мощность насоса, которая подводится к валу, именуется подводимой. Она определяется как сумма крутящего момента на валу устройства к его угловой скорости. В процессе подбора агрегата важно учесть следующие показатели: напор и расход, и коэффициент (КПД) насоса, кавитация и т.д. Подобранный насос должен функционировать с высочайшим КПД, без кавитации в необходимом диапазоне по напору и расходу.

Содержание статьи

Виды мощности прибора для скважины

Во время выпуска устройств на заводе-изготовителе применяются обозначения разновидностей мощности:

1. P1 (кВт). Входная электромощность – та, которую электродвигатель забирает от электросети.
2. P2 (кВт). На валу электродвигателя – та, которую он отдает на вал. Входная электромощность насоса P1 равняется мощности на валу электродвигателя P2, поделенной на КПД электродвигателя.
3. P3 (кВт). Входной показатель гидронасоса равняется величине P2, когда муфта, которая соединяет вал устройства и вал электродвигателя, не расходует электроэнергию.
4. P4 (кВт). Полезная мощность погружного гидравлического насосного оборудования — та, которая выходит в процессе функционирования в виде расхода и напора воды.

Рассчитать показатель можно онлайн, есть специальный калькулятор.

Мощность погружного насоса и его КПД

Номинальный КПД электродвигателя центробежного насоса для водоснабжения – это отношение полезной мощности к той, что потребляется. Обозначение – η. Формула распределения: η = (Р2/Р1) * 100. КПД электродвигателя никогда не будет выше единицы (100%) ни при каких обстоятельствах, так как «вечного двигателя» не существует, а любые приводы имеют потери.

Мощность P1 электродвигателя больше на величину развивающихся в электродвигателе потерь механики и тепла Pvдв.

КПД — так именуется отношение гидравлики к мощности, которая подведена на валу скважинного устройства, а их разность сообщает о потерях в агрегате. Формула: η = (Р4/Р3) * 100.

Утрата мощности в центробежном насосном устройстве также получается из ряда составляющих, а именно:

• Гидравлические;
• Механические;
• Объёмные потери Рvнас.

Общий КПД представляет собой сумму КПД всех потерь. КПД устройства характеризует степень совершенства конструкции в плане механики и гидравлики.

Номинальный напор

Напором именуют разность удельных энергий воды на выходе из агрегата и на входе в него.

Напор бывает:

• Объёмный;
• Массовый;
• Весовой.

Весовой имеет значение в условиях определенного и постоянного гравитационного поля. Он повышается с сокращением ускорения свободного падения, а когда присутствует невесомость, равняется бесконечности. Поэтому весовой напор, активно применяемый сегодня, некомфортен для характеристик насосов объектов летательных, космических.

Сегодня нередко для высоконапорных приборов стремительным напором и энергией расположения пренебрегают из-за их малости в сравнении со статикой.

Полная мощность израсходуется на запуск. Она подходит извне в качестве энергии привода электродвигателя или с расходом воды, которая подается к струйному аппарату под особым напором.

Грамотный подбор агрегата по параметрам

Подбор насоса для условий, которые заданы, – важный этап проекта установки и станции. Для выбора агрегата к установке нужно иметь исходные значения, которые характеризуют трубопроводные системы, и требования, что предъявляются к проекту.

В такие данные, которые составлены в виде проекта, должны войти:

1. Информация о назначении и характере функционирования прибора.
2. Характеристика гидравлики трубопроводной системы, в том числе потребляемая по максимуму и минимуму производительность станции Qmax и Qmin потребляемый напор, который соответствует максимуму и минимуму расходов Нmaх и Нmin.
3. Данные об источниках или резервуарах питания.
4. Данные о месте и условиях местоположения насоса.
5. Данные об электродвигателях и источниках энергии.
6. Особенные требования. По этим сведениям, применяя каталоги и справочники по насосному оборудованию, можно подобрать прибор по характеристикам и по коэффициенту быстроходности.

Первостепенно выбирают тип и марку насоса по сводному графику рабочих зон оборудования назначения, которое ему соответствует. Выбор осуществляется для усредненных данных расходов и напоров. При подборе координаты с точками Qcp и Нср необходимо идти к тому, чтобы она проходила в середине рабочего поля подбираемого устройства.

Применив каталог, надо найти рабочую характеристику подобранного устройства и выстроить совместную характеристику его и трубопровода (скважины). Таким выстраиванием получают рабочую координату, что соответствует Qcp и Hср. Зная Qmax и Qmin, пo кривой находят соответствующие значения КПД. Если эти данные не меньше минимума КПД, которое принято, то такое устройство удовлетворяет исходным данным по энергопоказателям. Для выстраивания характеристики станции можно воспользоваться также по универсальным параметрам устройства.

По формуле выполняют расчет максимума эллипсоидальной высоты всасывания, которые соответствуют Qmax, и в дальнейшем сравнивают её с минимумом по высоте всасывания, которая задана. Если геодезия всасывания по формуле получится больше заданной, то подобранное устройство удовлетворяет исходным значениям по своей кавитации. Необходимо выписать из каталога-справочника данные геометрии, механики и гидравлики подобранного оборудования.

Выбор устройства по коэффициенту быстроходности:

1. Надо посчитать усредненные значения по расходу и напору Qcp и Hср, беря количество оборотов по стандарту функционирующего колеса, вычислить по формуле удельная частота вращения ns.
2. По удельной частоте вращения и Qcp и Иср выбирают насосное оборудование. Так как в такой ситуации устройство выбирается с применением закона подобия для оптимальных данных КПД, то нет надобности в еще одной проверке по характеристике.
3. Зная частоту вращения, по данным Qcp, п и вычисленную по формуле коэффициента кавитации Скр, надо найти значение вакуум-высоты всасывания насосного устройства Hв. Далее по формуле для Qmax нужно найти максимум значения эллипсоидальной высоты всасывания и сравнить её с той, что задана в целях снижения цены строительных работ. Если максимум значения эллипсоидальной высоты выше того, что задано, то насосное оборудование подходит и по кавитации.

Выбор насосного устройства по коэффициенту быстроходности комфортно выполнять в ситуации, если нет характеристик приборов, а имеются лишь данные, которые соответствуют оптимальному режиму функционирования. Также обязательно измеряется давление на станции (пример глубинного оборудования).

Важно правильно подобрать мощность насоса и само оборудование, тогда насосная установка или станция будет функционировать максимально качественно.

Как правильно рассчитать основные характеристики насоса для огорода

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

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

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

Какие характеристики насоса для полива можно считать главными

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

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

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

С напора, кстати, и начнем.

Напор, создаваемый насосом

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

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

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

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

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

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

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

Но и это еще не все!

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

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

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

Все это реализовано в предлагаемом ниже онлайн-калькуляторе.

Калькулятор расчета минимально необходимого напора насоса для огорода

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчета

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

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

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

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

Производительность садового насоса

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

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

А разве на огороде это имеет значение?

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

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

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

Этот подход реализован в следующем онлайн-калькуляторе.

Калькулятор производительности садового насоса

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

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

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

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

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

*  *  *  *  *  *  *

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

| Удельная частота вращения центробежного насоса

В этой статье обсуждаются основные формулы насоса с примерами, такими как расчет мощности насоса , формула , удельная скорость центробежного насоса и законы сродства для центробежных и поршневых насосов . Также предоставляется онлайн-калькулятор для расчета мощности насоса

Формулы расчета КПД и мощности насоса с примерами

КПД и потребляемая мощность насоса

Работа, выполняемая насосом, равна массе перекачиваемой жидкости за единицу времени, умноженной на общий напор в метрах.Однако используется производительность насоса в M ³ / час и удельный вес жидкости, а не вес жидкости, перекачиваемой для работы, выполняемой насосом.

Входная мощность «P» насоса — это механическая мощность в кВт или Вт , потребляемая валом или муфтой. Таким образом, входная мощность насоса также называется Break Horse Power (BHP).

Входная мощность насоса BHP — это мощность, передаваемая на вал насоса, которая обозначается как тормозная мощность. поэтому входная мощность насоса также называется мощностью на валу насоса .

Выходная мощность насоса r называется Гидравлическая мощность (WHP ) или Гидравлическая мощность , и это полезная работа, выполняемая насосом. и обычно выражается формулой

Гидравлическая мощность Ph = Расход X Общий развиваемый напор X Плотность X Гравитационная постоянная

КПД насоса — это соотношение входной и выходной мощности насоса.

т.е. КПД насоса — это отношение водяных лошадиных сил к тормозной мощности.

Формула расчета входной мощности насоса или формула расчета мощности на валу насоса

Входная мощность насоса = P

Формула — 1

P в Ваттах =

Здесь

Q = Расход в м ³ / сек

H = Общий развитый напор в метрах

= Плотность в кг / м ³

г = Гравитационная постоянная = 9,81 м / сек ²

η = КПД насоса (от 0% до 100%)

Формула — 2

P в кВт =

Здесь

Q = Расход в м ³ / час

H = Общий развитый напор в метрах

= Плотность в кг / дм ³ (1 кг / м ³ = 0.001 кг / дм ³ )

η = КПД от 0 до <1 (не в%)

Формула — 3

P в кВт =

Здесь

Q = Расход в литрах / сек (1 м ³ / сек = 3,6 x литр / сек)

H = Общий развитый напор в метрах

= Плотность в кг / дм ³ (1 кг / м ³ = 0,001 кг / дм ³ )

η = КПД насоса (от 0% до 100%)

Формула — ⁴

P в л.с. =

Здесь

Q = Расход в литрах./ сек

H = Общий развитый напор в метрах

= Плотность в кг / дм ³

η = КПД насоса (от 0% до 100%)

Формула — 5 (единицы USCS)

P в л.с. =

Здесь

Q = Расход в галлонах в минуту

H = Общий развитый напор в футах

= плотность в фунтах / фут ³

η = КПД насоса (от 0% до 100%)

Для насосной установки с электродвигателем общий КПД составляет

Общий КПД = КПД насоса x КПД двигателя

Тогда общий КПД становится так называемым КПД «провод-вода », который выражается формулой

Общий КПД =

Удельная скорость насоса

Удельная скорость «Nq» — это параметр, полученный в результате анализа размеров, который позволяет сравнивать рабочие колеса насосов различных размеров, даже если они работают в аналогичном диапазоне Q -H .Конкретная частота вращения может использоваться для определения оптимальной конструкции рабочего колеса.

Удельная скорость насоса (Nq) определяется как скорость в об / мин, с которой работало бы геометрически похожее рабочее колесо, если бы его размер был уменьшен пропорционально так, чтобы подавать 75 кг воды в секунду на высоту 1 м.

Nq также определяется как теоретическая скорость вращения, с которой работало бы геометрически похожее рабочее колесо, если бы оно было такого размера, чтобы производить 1 м напора при расходе 1 м ³ / сек с максимальной эффективностью.

Удельную скорость можно сделать действительно безразмерным характеристическим параметром с сохранением того же числового значения, используя следующее уравнение.

Метрическая система

Nq = =

Где Nq = безразмерный параметр

N = частота вращения насоса

n = Об / сек насоса

Q = Расход в м ³ / сек

H = напор в метрах

г = Гравитационная постоянная (9,81 м / сек ² )

Британские единицы

Nq =

Где N = частота вращения насоса

Q = скорость потока в галлонах в минуту (галлонов в минуту)

H = напор в футах

Примечание:

1.Для многоступенчатых насосов развиваемый напор (H) при лучшем КПД

2. Учитывайте половину полного напора в случае крыльчатки двойного всасывания.

Приблизительные справочные значения для удельной скорости центробежного насоса (Nq):

Рабочее колесо с радиальным высоким напором — до прибл. 25

Рабочее колесо среднего радиуса напора — до прибл. 40

Радиальное рабочее колесо с низким напором — до прибл. 70

Рабочее колесо смешанного типа — до прибл. 160

Рабочее колесо с осевым потоком (пропеллер) — ок.от 140 до 400

Законы сходства для насосов — перейдите по ссылке ниже

Законы родства для центробежных насосов | Законы сродства к поршневому насосу | Законы сродства к насосу на примере

Почему следует выбирать насос с большей эффективностью

КПД насоса является наиболее важным фактором при расчете энергопотребления. Поэтому при выборе насоса с более высокой мощностью всегда выбирайте насосный агрегат с максимальной эффективностью.

Следующая формула поможет выбрать лучший насос с рейтингом эффективности

N

N = Количество единиц энергосбережения в год в кВт / ч

= Более высокий и более низкий общий КПД двух насосных агрегатов.

P = Потребляемая мощность в кВт на двигатель (относительно низкоэффективного насоса)

T = Наработка в год

Пример расчета КПД насоса

= 75% и 65% соответственно

P = Потребляемая мощность = 40 кВт

T = 3000 часов в год

N = 18461 единиц (кВт / ч)

Таким образом, при той же мощности КПД насоса увеличится на 10%, тогда экономия электроэнергии составит 18461 кВтч в год.

Расчет мощности центробежного насоса онлайн

Примечание: 1000 кг / м ³ = 1 кг / дм ³

Нажмите здесь

Связанная статья:

Насос Расчет давления пара | Таблица давления водяного пара при различных температурах

Классификация насосов | Типы насосов и принцип их работы

Коэффициенты пересчета единиц измерения и таблицы для инженерных расчетов

NPSH | Потери напора в линиях всасывания и нагнетания насоса с онлайн-калькулятором

Спасибо, что прочитали эту статью.Я надеюсь, что это может удовлетворить ваши требования. Оставляйте отзывы, комментарии и, пожалуйста, не забудьте поделиться ими

Основные принципы выбора насосов. Расчет насосов

Пример № 1

Плунжерный насос одностороннего действия обеспечивает расход перекачиваемой среды 1 м ³ / ч. Диаметр плунжера 10 см, длина хода 24 см. Скорость вращения рабочего вала 40 об / мин.

Необходимо определить объемный КПД насоса.

Решение:

Площадь поперечного сечения плунжера:

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

КПД выражается по формуле расхода плунжерного насоса:

η _В = 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 перекачке нефти плотностью 920 кг / м ³ . Диаметр поршня — 8 см, диаметр штока — 1 см, длина хода поршня — 16 см. Скорость вращения рабочего вала составляет 85 об / мин. Необходимо рассчитать требуемую мощность электродвигателя (КПД насоса и электродвигателя принять 0,95, а поправочный коэффициент 1,1).

Решение:

Поперечные сечения поршня и штока:

F = (3,14 · 0,08²) / 4 = 0,005024 м²

F = (3,14 · 0,01²) / 4 = 0,0000785 м²

Производительность насоса определяется по формуле:

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

Затем находим полезную мощность насоса:

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

С учетом КПД и поправочного коэффициента получаем окончательную установленную мощность:

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

Пример №3

Трехпоршневой насос перекачивает жидкость плотностью 1080 кг / м ³ из открытого резервуара в резервуар под давлением 1,6 бар с расходом 2,2 м ³ / час. Геометрический напор гидролифта 3,2 метра. Полезная мощность, потребляемая на перекачку жидкости, составляет 4 кВт. Необходимо определить величину потери напора.

Решение:

Находим напор, создаваемый насосом, по формуле полезной мощности:

H = N _П / (ρ · г · Q) = 4000 / (1080 · 9,81 · 2,2) · 3600 = 617,8 м

Подставляем найденное значение напора в формулу напора, выраженного в разнице давлений, и находим искомую величину

ч _п = H — (p ₂ -p ₁ ) / (ρ · г) — H _г = 617,8 — ((1,6-1) · 10 ⁵ ) / (1080 · 9,81) — 3,2 = 69,6 м

Пример № 4

Реальная производительность винтовой трубы составляет 1.6 м ³ / ч. Геометрические характеристики насоса: эксцентриситет — 2 см; диаметр ротора — 7 см; шаг винтовой поверхности ротора — 14 см. Скорость вращения ротора 15 об / мин. Необходимо определить объемный КПД насоса.

Решение:

Запрашиваемое количество выражаем по формуле производительности винтового насоса

η _В = 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 маловязкую жидкость плотностью 1020 кг / м3. ³ из резервуара с избыточным давлением 1.2 бара к резервуару с избыточным давлением 2,5 бар по данному трубопроводу с диаметром трубы 20 см. Общая длина трубопровода (суммарно с эквивалентной длиной местных сопротивлений) составляет 78 м (коэффициент трения принят равным 0,032). Перепад напоров резервуаров 8 метров.

Решение:

Для маловязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе 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 трубы:

Вт² / (2 · g) = 2² / (2 · 9,81) = 0,204 м

При соответствующей скорости напора потери на трение и местные сопротивления будут равны:

H _Т = (λ · l) / d _э · [w² / (2g)] = (0,032 · 78) / 0,2 · 0,204 = 2,54 м

Общий напор будет равен:

H = (p ₂ -p ₁ ) / (ρ · г) + H _г + h _п = ((2,5-1,2) · 10 ⁵ ) / (1020 · 9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м

Еще предстоит определить полезную мощность:

Н _П = ρ · г · Q · H = 1020 · 9,81 · 0,0628 · 23,53 = 14786 Вт

Пример № 6

Целесообразно ли перекачивать воду центробежным насосом производительностью 50 м ³ / час через 150 х 4.Трубопровод 5 мм?

Решение:

Рассчитываем скорость течения 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

Скорость для потока воды в трубопроводе подачи составляет 1,5-3 м / с. Полученное таким образом значение скорости потока не попадает в этот интервал, откуда можно сделать вывод о нецелесообразности использования данного центробежного насоса.

Пример № 7

Необходимо определить коэффициент подачи шестеренчатого насоса.Геометрические характеристики насоса: сечение зазора между зубьями шестерни 720 мм ² ; количество зубьев — 10; длина зуба шестерни — 38 мм. Скорость вращения 280 об / мин. Реальная подача шестеренчатого насоса 1,8 м ³ / час.

Решение:

Теоретическая производительность насоса:

Q = 2 · f · z · n · b = 2 · 720 · 10 · 0,38 · 280 · 1 / (3600 · 10 ⁶ ) = 0,0004256 м³ / ч

Соответственно коэффициент доставки равен:

η _В = 0,0004256 / 1,8 · 3600 = 0,85

Пример №8

Насос КПД 0,78 перекачивает жидкость плотностью 1 030 кг / м ³ и 132 м ^{3 расход} / час. Напор, создаваемый в трубопроводе, составляет 17,2 м. Насос приводится в действие электродвигателем мощностью 9,5 кВт и КПД 0,95. Необходимо определить, соответствует ли этот насос требованиям по пусковому крутящему моменту.

Решение:

Рассчитаем полезную мощность, потребляемую непосредственно на перекачку среды:

Н _П = ρ · г · Q · H = 1030 · 9,81 · 132/3600 · 17,2 = 6372 Вт

Мы учитываем КПД насоса и электродвигателя и определяем полную потребляемую мощность электродвигателя:

N = N / (η · η ) = 6372 / (0,78 · 0,95) = 8599 Вт

Зная установленную мощность двигателя, определяем запас по мощности электродвигателя:

β = N _У / N _Д = 9500/8599 = 1,105

Для двигателей мощностью от 5 до 50 кВт рекомендуется выбирать запас пусковой мощности от 1.2 до 1,15. Полученное нами значение не попадает в этот интервал, откуда можно сделать вывод, что при работе данного насоса в заданных условиях могут возникнуть проблемы при его запуске.

Пример № 9

Центробежный насос перекачивает жидкость плотностью 1130 кг / м ³ из открытого резервуара в реактор с рабочим давлением 1,5 бар и расходом 5,6 м ³ / ч. Геометрическая разница напоров составляет 12 метров, при установке реактора под резервуаром.Потери на трение напора в трубах и местные сопротивления равны 32,6 м. Необходимо определить полезную мощность насоса.

Решение:

Рассчитаем напор, создаваемый насосом в трубопроводе:

H = (p ₂ -p ₁ ) / (ρ · г) + H _г + h _п = ((1,5-1) · 10 ⁵ ) / (1130 · 9 , 81) — 12 + 32,6 = 25,11 м

Полезная мощность насоса определяется по формуле:

Н _П = ρ · г · Q · H = 1130 · 9,81 · 5,6 / 3600 · 25,11 = 433 Вт

Пример № 10

Определяем предельное увеличение расхода закачки воды (плотность принята равной 1000 кг / м3 ³ ) из открытого резервуара в другой открытый резервуар с расходом 24 м ³ / час.Геометрический напор гидролифта 5 метров. Вода подается по трубам 40 х 5 мм. Мощность электродвигателя 1 кВт. Общий КПД агрегата принят равным 0,83. Суммарные потери напора на трение в трубах и местные сопротивления составляют 9,7 м.

Решение:

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

Рассчитываем необходимый напор для откачки воды:

H = (p ₂ -p ₁ ) / (ρ · г) + H _г + h _п = ((1-1) · 10 ⁵ ) / (1000 · 9,81 ) + 5 + 9,7 = 14,7 м

Полезная мощность, развиваемая насосом:

Н _П = Н _общ / η _Н = 1000 / 0,83 = 1205 Вт

Находим максимальное значение расхода по формуле:

Н _П = ρ · г · Q · H

Находим искомое количество:

Q _макс = N _П / (ρ · г · H) = 1205 / (1000 · 9,81 · 14,7) = 0,00836 м³ / с

Расход воды можно увеличить 1.Максимум 254 раза без нарушения требований к эксплуатации насоса.

Q _макс / Q = 0,00836 / 24 · 3600 = 1,254

Наши инженеры всегда готовы оказать консультационные услуги или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемому нами насосному оборудованию и трубопроводной арматуре.

Запросы на насосы просим направлять в технический отдел нашей компании на E-mail: [email protected], телефон +7 (495) 225 57 86

Центральный сайт NCE GmbH
Наша сервисная компания Intekh GmbH

Головные представительства в странах СНГ:
Россия
Казахстан
Украина
Туркменистан
Узбекистан
Латвия
Литва

Сравнение 4 различных методов управления потоком насосов

Насос как часть технологического процесса

При использовании насосы всегда являются частью насосной системы . Насосная система обычно представляет собой сеть из труб, резервуаров, клапанов и других частей системы. Приемник обычно находится на более высоком географическом уровне, чем источник питания системы.

Эти детали также могут быть на том же уровне, что и в случае замкнутой системы теплопередачи.

Насосным системам почти всегда требуется при изменении расхода .

Примеры включают суточный цикл потребления питьевой воды, изменяющуюся потребность процесса в жидкости или сезонную потребность в тепле. Однако требуемые изменения могут быть в напоре насоса, например, для циклических изменений технологического давления или перекачки в резервуары с переменным уровнем жидкости.

Несмотря на вариации, производительность насоса выбирается в соответствии с максимальным расходом и напором или даже с учетом будущих потребностей, возможно, с определенным запасом прочности.

Средняя производительность насоса может составлять лишь часть максимальной производительности , и для этого потребуется какой-то контроль .

Способы управления потоком //

Существует несколько различных методов для согласования потока с системными требованиями . Четыре наиболее распространенных метода управления потоком насосов — это дросселирование, байпас, двухпозиционное управление и управление частотно-регулируемым приводом (VSD). Они показаны на Рисунке 1.

Относительное энергопотребление различных методов управления можно оценить по площади между осями x и y и рабочей точкой.

Используется по формуле:

P = Q x H

В следующем примере (см. Рисунок 2) относительное энергопотребление при средней скорости потока , равной 70% , рассчитывается с использованием различных методов управления. Более подробные объяснения энергопотребления и энергосбережения, относящиеся к различным применениям насосов, описаны в следующих главах.

Энергопотребление 4-х способов регулирования расхода //

Дросселирование

Управление дроссельной заслонкой — это , наиболее часто используемый метод .Расход, создаваемый насосом постоянной скорости, уменьшается за счет увеличения потерь в системе из-за закрытия клапана. В примере на Рисунке 2 рабочая точка перемещена с (Q = 10, H = 10) на (Q = 7, H = 12,7).

Относительное энергопотребление можно рассчитать по:

P = 7 x 12,7 = 89

В обход

Хотя обычно не используется, байпас применяется в основном к циркуляционным насосам. Подача потока в систему снижается на в обход части нагнетательного потока насоса на всасывание насоса.Это означает, что общий расход увеличивается (с 10 до 12,4), а напор уменьшается (с 10 до 6,6).

Относительная потребляемая мощность:

P = 12,4 x 6,6 = 82

Двухпозиционное управление

Двухпозиционное регулирование часто используется , где бесступенчатое регулирование не требуется. , например, поддержание давления в резервуаре между заданными пределами. Насос либо работает, либо остановлен. Средний расход — это соотношение между временем «включения» и «общим» временем (включение + выключение).

Относительное энергопотребление можно легко рассчитать по:

P = 0,7 x 100 = 70

Управление VSD

Чтобы понять преимущества управления VSD, рассмотрите кривые насоса на рисунке 2. В системах с низким статическим напором оптимальный КПД насоса следует кривой системы. При управлении VSD рабочая точка насоса следует неизменной характеристике системы.

При изменении скорости насоса кривые насоса перемещаются в соответствии с законом сродства.Если частота вращения рабочего колеса насоса уменьшается, кривая насоса смещается вниз. Если скорость увеличивается, он движется вверх. Это означает, что производительность насоса точно соответствует требованиям процесса. Согласно нашему предыдущему примеру, уменьшаются и расход (с 10 до 7), и напор (с 10 до 6,4).

Относительное энергопотребление можно рассчитать по формуле: P = 7 x 6,4 = 45

Этот пример показывает, что метод управления переменной скоростью является наиболее энергоэффективным для насосных приложений.Обсуждаемые примеры были рассчитаны только для одного расхода (70%), но относительная потребляемая мощность при различных методах управления зависит от расхода. Это соотношение показано на рисунке 3 (см. Ниже).

На этих кривых также учтены КПД насоса, двигателя и привода, и по этой причине результаты несколько отличаются от результатов на Рисунке 2.

Регулирование дросселирования приводит к высоким потерям в насосе и в клапане, когда система работает с пониженным расходом. Потери в двигателе остаются относительно постоянными во всем диапазоне расхода. При управлении VSD рабочая точка следует кривой системы, которая оптимальна для эффективности насоса. В общем, согласно законам сродства, потребление энергии резко падает при уменьшении скорости.

Значительная экономия энергии при использовании привода с регулируемой скоростью (VSD) .

Накопление экономии энергии и воды с помощью VSD

Ссылка // Использование частотно-регулируемых приводов (VSD) в насосных системах — ABB Drives (Загрузить)

2 Основные расчеты

2.2.1 Определение размеров насосной станции Рутса

Прежде всего, необходимы различные предварительные соображения. определение размеров насосной станции Рутса.

Степень сжатия

Степень сжатия $ K_0 $ e насоса Рутса обычно составляет от 5 до 70. Чтобы определить это соотношение, сначала рассмотрим объем перекачиваемого газа и обратный поток за счет проводимости $ C_R $, а также возврат газа из разрядной камеры на скорость откачки $ S_R $:

\ [p_a \ cdot S = p_a \ cdot S_0 — C_R \ влево (p_v-p_a \ right) -S_R \ cdot p_v \]

Формула 2-1: Насос Рутса по газу

Выбирая $ S $ равным 0, получаем сжатие соотношение

\ [\ frac {p_a} {p_v} = K_0 = \ frac {S_0 + C_R} {C_R + S_R} \]

Formula 2-2: Степень сжатия насоса Рутса

В случае ламинарного течения проводимость значительно увеличивается. больше скорости откачки обратного потока.Это упрощает Формула 2-2 до

\ [K_0 = \ frac {S_0} {C_R} \]

Formula 2-3: Степень сжатия насоса Рутса для ламинарный поток

В диапазоне молекулярных потоков скорость откачки остается максимальной. на стороне всасывания, но скорость откачки обратного потока теперь значительно больше, чем проводимость. Степень сжатия составляет следовательно:

\ [K_0 = \ frac {S_0} {S_R} \]

Formula 2-4: Степень сжатия насоса Рутса для молекулярный поток

При ламинарном потоке (высокое давление) степень сжатия равна ограничивается обратным потоком через щель между долями корня и Корпус.Поскольку проводимость пропорциональна среднему давлению, степень сжатия будет уменьшаться при повышении давления.

В диапазоне молекулярных потоков возвратный газовый поток $ S_R \ cdot p_v $ из сторона нагнетания преобладает и ограничивает степень сжатия к низкому давлению. Из-за этого эффекта использование насосов Рутса ограничено давлением $ p_a $ более 10 ^-4 гПа.

Скорость откачки

Рутса оснащены перепускными клапанами, позволяющими максимально перепад давления $ \ Delta p_d $ от 30 до 60 гПа на насосы.Если насос Рутса сочетается с подкачивающим насосом, различие должно выполняться между диапазонами давления при открытом перепускном клапане ($ S_1 $) и закрытые ($ S_2 $).

Так как расход газа одинаков в обоих насосах (насос Рутса и подкачивающий насос) применяется следующее:

\ [S_1 = \ frac {S_V \ cdot p_v} {p_v \ cdot \ Delta p_d} \]

Формула 2-5: Скорость откачки насосной станции Рутса при открытом перепускном клапане и высоком форвакуумном давлении

Пока перепад давления значительно меньше чем давление форвакуума, скорость откачки Станция будет лишь немного выше, чем у форвакуумного насоса.Так как поддерживающее вакуумное давление приближается к перепаду давления, переполнение клапан закроется и подаст

\ [S_1 = \ frac {S_0} {1- \ frac {1} {K_0} + \ frac {S_0} {K_0 \ cdot S_V}} \]

Formula 2-6: Скорость откачки насосной станции Рутса при закрытом перепускном клапане и давлении форвакуума, близком к перепад давления

Рассмотрим теперь частный случай работы насоса Рутса. против постоянного давления (например,грамм. конденсаторный режим). Формула 2-3 будет применяться в диапазоне высокого давления. Используя значение $ C_R $ в Формула 1 и без учета обратного потока $ S_R $ против проводимости value $ C_R $ получаем:

\ [S = S_0 \ cdot \ left [1- \ frac {1} {K_0} \ left (\ frac {p_v} {p_a} -1 \ right) \ right] \]

Формула 2-7: Скорость откачки насосной станции Рутса при высоком давлении всасывания

При низких давлениях используется $ S_R $ из формулы 2-4, и мы получаем

\ [S = S_0 \ cdot \ left (1- \ frac {p_v} {K_0 \ cdot p_a}) \ справа) \]

Formula 2-8: Скорость откачки насосной станции Рутса при низком давлении всасывания

Из формулы 2-6 видно, что $ S $ стремится к $ S_0 $, если степень сжатия $ K_0 $ значительно больше, чем степень сжатия между теоретической скоростью откачки насоса Рутса $ S_0 $ и скорость форвакуумной откачки $ S_V $.

Выбор степени сжатия, например, равной 40 и скорость откачки насоса Рутса в 10 раз больше, чем у подкачки, то получаем $ S $ = 0.816 $ \ cdot S_0 $

Для настройки для использования на насосной станции поэтому теоретическая скорость откачки насоса Рутса не должна более чем в десять раз превышает скорость откачки основы насос.

Так как перепускные клапаны настроены на перепады давления около 50 гПа, фактически только объемный расход форвакуумного насоса эффективен при давлении выше 50 гПа.Если большие суда должны быть откачивается до 100 гПа в течение заданного периода времени, например, должен быть выбран форвакуумный насос подходящего размера.

Рассмотрим на примере насосной станции, которая должна откачивать сосуд объемом 2 м³ до давления 5 · 10 ^-3 гПа за 10 минут. Для этого мы выбрал бы форвакуумный насос, который может откачивать сосуд до 50 гПа в 5 минут. Следующее действует при постоянном объемном расходе:

\ [t_1 = \ frac {V} {S} \ mbox {ln} \ frac {p_0} {p_1} \]

Formula 2-9: Время откачки

Переставляя Формулу 2-9, мы можем вычислить требуемую скорость откачки:

\ [S = \ frac {V} {t_1} \ mbox {ln} \ frac {p_0} {p_1} \]

Формула 2-10: Расчет скорости откачки

Используя приведенные выше числовые значения, получаем:

\ [S = \ frac {2,000 л} {300 с} \ mbox {ln} \ frac {1,000} {50} = 20 \ frac {l} {s} = 72 \ frac {m ^ 3} {h} \]

Выбираем Hepta 100 со скоростью откачки $ S_V $ = 100 м³ ч ^-1 как подкачивающий насос.Используя ту же формулу, оценим, что скорость откачки насоса Рутса составит 61 лс ^-1 = 220 м³ ч ^-1 , и выберите Okta 500 со скоростью откачки $ S_0 $ = 490 м³ ч ^-1 и давление перепускного клапана дифференциал $ \ Delta p_d $ = 53 гПа для среднего вакуума.

Из приведенной ниже таблицы мы выбираем указанные значения давления форвакуума. в столбце $ p_v $ используйте соответствующие скорости откачки $ S_V $ для Hepta 100 по кривой скорости откачки и рассчитать пропускная способность: $ Q = S_V \ cdot p_v $.

степень сжатия $ K_ \ Delta = \ frac {p_v + \ Delta p_d} {p_v} $

рассчитан на открытый перепускной клапан до форвакуума. давление 56 гПа. $ K_0 $ для форвакуумных давлений ≤ 153 гПа составляет взято из рисунка 2.1. Есть два способа расчета накачки скорость насоса Рутса:

$ S_1 $ можно получить из Формулы 2-5 для открытого переполнения клапан, или $ S_2 $ по формуле 2-6 для закрытого перелива клапан.

Рисунок 2.2: Объемный расход (скорость откачки) насосная станция с Hepta 100 и Okta 500

Поскольку давление форвакуума приближается к перепаду давления $ \ Delta p_d $, $ S_1 $ будет больше $ S_2 $. Меньшая из двух перекачивающих скорости всегда будут правильными, которые мы обозначим как $ S $. Давление на входе рассчитывается по формуле:

$ p_a = \ frac {Q} {S}

Рисунок 2.2 показан график скорости откачки для этой откачки. станция.

Рисунок 2.1: Степень сжатия без нагрузки для воздуха с Насосы Рутса

Таблица 2.1: Скорость откачки насосной станции Рутса и время откачки

Время откачки

Время откачки резервуара рассчитывается индивидуально. шаги.На участках с сильным изменением скорости откачки форвакуум интервалы давления должны быть настроены близко друг к другу. Формула 2-9 — это используется для определения времени откачки в течение интервала, с $ S $ используется как среднее значение двух скоростей откачки для расчетный интервал давлений. Общее время откачки будет суммой всех времен в последнем столбце Таблицы 2-1.

На время откачки дополнительно влияет скорость утечки вакуумной системы, проводимость трубопроводов и испаряющихся жидкостей, которые присутствуют в вакуумной камере, а также как дегазация пористых материалов и загрязненных стен.Некоторые из эти факторы будут обсуждаться в разделах 2.2.3.1 и 2.3. Если любой из вышеупомянутые влияния неизвестны, необходимо будет обеспечить соответствующие резервы в насосной станции.