Мощность насоса, расчет мощности, напора и производительности насоса по формуле, как рассчитать полезную мощность насоса


Как правильно рассчитать мощность насоса с помощью формул. Формула для вычисления КПД насоса. Краткий обзор насосов. Как правильно установить насос.

Расчет КПД в насосе и двигателе

При техническом обслуживании специалист не сможет определить мощность, оставшийся срок службы подшипников насоса или двигателя с высокой степенью точности. Именно состояние этих деталей может стать причиной замены насоса или обслуживания. С другой стороны, в ходе использования насоса можно самостоятельно определить снижение мощности и сопутствующие неполадки. Объективно, если агрегат стал медленнее транспортировать жидкость из точки «А» в точку «Б», это говорит о необходимости замены двигателя или самого центробежного насоса.

c3aa3b2d8a6662b72bc98284d57eff0f.png

Количественная оценка потери эффективности нужна в определенных ситуациях. Фактически можно количественно оценить существующий КПД насоса или двигателя и сравнить их с техническими особенностями оборудования.

В водяных насосах выделяют следующие виды КПД:

  1. Гидравлические. Они зависят от количества вращения лопастей насоса, выполняемых при перекачивании воды. Определяются потоком воды внутри насоса. Если гидравлический КПД превышает норму, насос будет хуже поднимать воду на высоту. Снижается напор насоса.
  2. Объемные. Это потенциальные утечки в насосе, которые снижают количество воды на моменте подачи жидкости в систему. Объемный КПД определяется делением фактического расхода, подаваемого насосом при заданном давлении, на его теоретический расход.
  3. Механические. Увеличивается из-за сильного трения внутри оборудования. Это может происходить из-за износа деталей, небольшого количества смазки, отсутствия жидкости. В результате существенно может снизиться мощность насоса. Определяется путем деления теоретического крутящего момента, необходимого для его привода, на фактический крутящий момент, необходимый для его приведения в действие. КПД 100%  означает следующее: если насос будет подавать поток при нулевом давлении, для его привода не потребуется сила или крутящий момент.

В целом, КПД зависит от исправности насоса, качества и состояния уплотнителей, затрачиваемой энергии на механическое трение. Без ссылки на теоретический расход фактический расход, измеренный расходомером, не имеет смысла.

Мощность насоса – что это такое, критерии выбора насоса, расчетные параметры

Под мощностью насоса понимается количество перекаченной воды в единицу времени. Величина выражается в литрах или куб. м. в секунду и характеризует производительность или полезную мощность оборудования. Помимо нее существует потребляемая мощность. Это показатель затрачиваемой электроэнергии, выражаемый в кВт. Соотношение полезной мощности к затрачиваемой отображает коэффициент полезного действия. Чем больше его значение, тем меньше энергии теряется на перекачку воды, и тем, соответственно, эффективнее оборудование.

При выборе насоса в первую очередь учитывается следующий ряд критериев:

  • Конструкционные и технические особенности.

Для конкретных условий применения всегда требуется насос определенной конструкции и заданными техническими параметрами, расчет которых можно выполнить заранее. Во многих случаях выбор оборудования задается технологией подачи жидкой среды. Например, если нужна максимально равномерная накачка воды, то применяются центробежные модели.

Центробежный насос

Когда требуется максимально равномерная подача воды, применяется центробежный насос Источник vseinstrumenti.ru

В остальных случаях, или когда этого также требует технология, допускается использовать поршневые установки – обеспечивающие подачу воды порциями. Другим примером технических требований является случай, когда насос должен или вынужден располагаться внутри источника под водным зеркалом. В таком случае применяются погружные модели.

  • Тип перекачиваемой жидкости.

Насосное оборудование должно обеспечивать беспрепятственную перекачку конкретной жидкой среды. В частном домовладении насосы используются далеко не только для того, чтобы подавать воду из колодца или скважины в домашнюю систему водоснабжения.

Зачастую хозяевам своего дома приходится заниматься выкачиванием выгребных ям и септиков, а также откачивать подвалы, цоколи, низменные места на участке при затоплении. Кроме того, для владельцев бассейнов и искусственных прудов также требуется специальный откачивающий прибор. Все эти жидкости могут включать в состав как мелкие, так и крупные частицы, и отличаться по характеристикам вязкости и текучести от обычной чистой воды.

Дренажный насос

Для откачки воды с большим количеством примесей применяется специальный тип насосов Источник jeelex-pumps.ru

  • Основные рабочие характеристики.

К главным параметрам насосного оборудования, влияющим на его работу, относятся:

  1. Производительность.
  2. Напор.
  3. Потребляемая мощность.

Для обеспечения длительной и надежной эксплуатации в первую очередь учитываются первые 2-е характеристики. Как правило, они зависят друг от друга и задают область применения оборудования. Например, 1-ступенчатый центробежный насос способен перемещать воду до 100 м, и по расчету ему будет соответствовать производительность до 1000 м³ в час. При этом многоступенчатые модели способны создавать напор до 1000 м и полезную мощность до 10 тыс. куб. метров в час.

Основные расчетные параметры

Существуют 3 основных параметра, максимально точно характеризующих работу насосов, это:

  • Производительность.

Величина определяется, как объем перекачиваемой жидкости в определенный промежуток времени, например, 1 литр в секунду. На практике, например, в системе водоснабжения частного дома, она должна быть равна величине суммарного расхода со всех потребителей – душа, раковин, ванны и проч.

Производительность насоса должна быть такой, чтобы обеспечивать все потребители в доме

Производительность насоса должна быть такой, чтобы обеспечивать все потребители в доме Источник sovet-ingenera.com

Однако теоретический расчет не учитывает возможные потери в виде утечек ввиду не совершенности трубопровода. Поэтому существует такое понятие, как фактический расход. Между собой обе величины связываются объемным КПД. При этом необходимо учесть, что современные приборы и системы водопроводов – ввиду большой надежности и герметичности – позволяют выровнять их значения.

  • Напор.

Зачастую данная величина воспринимается, как высота водяного столба, которую может создать насос. В действительности это далеко не всегда так. В теоретическом расчете напор насоса представляет собой энергию, передаваемую единице массы перекачиваемой жидкой среды.

Величина измеряется в метрах, и зависит от нескольких сопутствующих факторов. Это прежде всего – разница давления между точкой забора и приема, высота подъема, сопротивление потоку.

  • Потребляемая мощность.

Характеристика показывает количество энергии, затрачиваемое насосом на перекачку жидкости. Ее значение всегда выше полезной мощности – силы, непосредственно затрачиваемой на подачу воды.

Потребляемая мощность, как правило, указывается на информационной табличке корпуса устройства

Потребляемая мощность, как правило, указывается на информационной табличке корпуса устройства Источник cloudinary.com

При этом определенная доля энергии уходит на потери в трубопроводах, преодоление сил трения в механизмах и проч. местах. Разница между потребляемой и полезной мощностью выражается коэффициентом полезного действия.

Рекомендация! Для определения мощности насоса необходимо знать общий расход потребления воды в доме, суммировав значение каждого потребителя. Выполнить такой подсчет на практике достаточно сложно. Поэтому готовые данные можно взять из специальных таблиц. При этом среднесуточный показатель на 1 человека не превышает 200 литров.

Давление

Давление (p) выражает силу, действующую на единицу площади, и делится на статическое и динамическое давление. Сумма этих двух давлений представляет собой полное давление.

Измерение статического давления производится с помощью манометра, исключительно при неподвижной жидкости или с помощью отвода давления, установленного перпендикулярно направлению потока, см. рисунок 2.3.

Для измерения полного давления приемное отверстие отвода давления следует расположить навстречу направлению потока, см. рисунок 2.3. Динамическое давление определяется как разность между полным и статическим давлением. Такое измерение может быть выполнено с помощью трубки Пито.

Динамическое давление зависит от скорости жидкости, Динамическое давление может быть рассчитано по следующей формуле, в которой скорость (V) получена с помощью измерения, а плотность (ρ) жидкости известна:

Динамическое давление может быть преобразовано в статическое, и наоборот. При течении в расширяющейся трубе происходит преобразование динамического давления в статическое, см. рисунок 2.4. Течение в трубе называется потоком в трубе, а участок трубы, в котором диаметр трубы увеличивается, называется диффузором.

Пример преобразования динамического давления в статическое давление в диффузоре

Рабочие характеристики

e207b7ef05315219b9d7a495990375ce.png

Показатели рабочих характеристик насоса определяются кривой. Она обозначает зависимость подачи и напора насоса. Соприкасаются эти два измерения в одной точке. Если посмотреть на график выше, можно определить понятие рабочей точки.

Она представляет собой пересечение гидравлической характеристики сети и напора. Также на графике отображается области устойчивой работы оборудования. Выходящий над точкой соприкосновения отрезок Q-H определяет зону неустойчивой работы агрегата. На этом отрезке вероятны срывы в работе. При нулевой подаче воды включается мощность холостого хода.

Устройство циркуляционного насоса

Циркулярная помпа необходима для циркуляции воды и поддерживания натиска в магистрали поставки воды. Если данный прибор установлен в обогревательной системе – температура тепла по трубам будет располагаться равномерным образом. Устройство предотвращает сбои в системе поставки воды и позволяет уменьшить расход электроэнергии.

К

Циркуляционная помпаЦиркуляционная помпаИсточник https://cdnmedia.220-volt.ru

Устройство циркуляционного насоса:

  • металлический корпус;
  • ротор;
  • крыльчатка.

Еще один вариант качественного оборудования UPS 32-30 PN10 1х230В/50 Гц Grundfos.

Подробное устройство циркуляционного аппаратаПодробное устройство циркуляционного аппаратаИсточник https://avatars.mds.yandex.net

Для чего нужен циркуляционный насос

Данные устройства используются в таких сферах, как:

  • система отопления;
  • подача горячей воды;
  • «теплый пол»;
  • вентиляционная система;
  • канализация.

Более подробную информацию о циркуляционных насосах смотрите в ролике:

Уравнение энергии для течения идеальной жидкости

Согласно уравнению энергии для течения идеальной жидкости сумма энергии давления, кинетической энергии и потенциальной энергии является постоянной величиной. Это уравнение называется уравнением Бернулли по имени швейцарского физика Даниэля Бернулли.

Уравнение Бернулли справедливо при следующих условиях:

  • 1. Течение установившееся — не изменяется со временем.
  • 2. Жидкость несжимаема — справедливо для большинства жидкостей.
  • 3. Течение без трения — потери на трение не учитываются.
  • 4. Свободное течение — нет подвода механической энергии.

Формула (2.10) применяется для струйки жидкости или траектории частицы жидкости. Например, с помощью формулы может быть описано течение жидкости в диффузоре (2.10), но не поток через рабочее колесо, так как рабочее колесо подводит к жидкости механическую энергию.

В большинстве применений не все условия для уравнения энергии соблюдаются, Несмотря на это, уравнение может быть использовано для приблизительных вычислений.

Рабочий процесс лопастного насоса

Время сопротивляющихся сил относительно оси совершает противодействие оборотам рабочего колеса. В связи с этим лопатки профилируют, принимая во внимание величину подачи, частоту оборотов, направление движения рабочей среды. Большая часть энергии передается воде, остальная энергия теряется во время преодоления сопротивлений.

Лопастный насосЛопастный насосИсточник https://shop.aquafactor.ru

Рекомендации по установке насосов

При монтаже помп в систему отопления, учитываются критерии:

  • аппарат встраивается так, чтобы вал принимал горизонтальное положение;
  • прикрепляется при помощи разводного ключа;
  • подсоединение производится строго по схеме.

О установке насоса вам расскажет ролик:

Осевая нагрузка

Осевая нагрузка является суммой сил, действующих на вал в осевом направлении, см. рисунок 2.14. Осевая нагрузка в основном возникает вследствиеразности давлений на переднем и заднем диске рабочего колеса.

Значение и направление осевой нагрузки может использоваться для определения типоразмера подшипников и конструкции электродвигателя.Насосы с нагрузкой, направленной вверх, требуют применения фиксированных подшипников. Дополнительно к осевой нагрузке необходимо учесть силы,действующие на вал вследствие давления в системе. Пример кривой осевой нагрузки представлен на рисунке 2.15.

Радиальная нагрузка на подшипник

Осевая нагрузка связана с напором и поэтому пропорциональна квадрату скорости.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.