Напір насоса – що це таке і як визначається, розрахунок напору занурювального, циркуляційного та поверхневого насоса, вплив монтажу

Для ефективного водопостачання будинку використовується насосне обладнання. Однак, щоб система працювала без аварій та не перепалювала електроенергію, необхідно правильно розрахувати напір насоса. Розберемо, що являє собою дана характеристика, як визначається, у чому вимірюється, як виконати найпростіший її розрахунок, які правила розрахунку для занурювального, відцентрового та поверхневого насоса, а також які нюанси потрібно врахувати при монтажі системи водопостачання.

Джерело moikolodets.ru

Напір насоса – що це таке та як визначається

На вибір насосного обладнання для конкретної сфери застосування крім продуктивності та потужності вплив також надає величина напору. Ця характеристика визначається, як сила тиску, яку надають робочі елементи двигуна, необхідна просування води на задану відстань.

У технічному паспорті величина позначається в метрах і вказує на яку висоту прилад здатний підняти воду в рамках заданої продуктивності в ідеальних умовах. Насправді його значення завжди менше, ніж у теорії, оскільки є безліч перешкоджаючих чинників – вигини, переходи і повороти водопроводу, діаметр труб, опір матеріалу трубопроводу та інші.

При цьому цю характеристику не можна плутати із витратою чи продуктивністю. Так, якщо напір насоса відображається в метрах, то ця величина в літрах за хвилину або м3 за годину. Тобто вона показує, скільки рідини здатне обладнання перекачати за конкретний проміжок часу.

Джерело platformalp.ru

Вибір насосного обладнання за показником напірної характеристики має максимально точно відповідати потребам у конкретних умовах застосування. Якщо ж установку підібрати із запасом, то буде явний перевитрата електроенергії, оскільки витрати на потужніший мотор будуть сильнішими, ніж потрібно. Нестача сил приладу, навпаки, призведе до його постійної роботи на межі, що сприятиме швидкому виробленню ресурсу, швидкому виходу з ладу, а також погіршенню якості експлуатації водопроводом.

Існує кілька підстав для того, чому натиск вимірюється в метрах:

1. Історичний аспект . З часів появи та розвитку насосних установок дійшли єдиної системи вимірювань, і встановили повсюдно використовувати цю величину.
2. Практичність . Інформація на моделі відразу показує, яку висоту може підніматися вода в ідеальних умовах. Це дозволяє швидко підбирати прилад для певних умов.
3. Зручність . Немає потреби при виборі виконувати додаткові розрахунки – щоб перевести величину напору насоса з МПа в метри тощо.

Джерело izion.pro

На замітку! Кожні 10 метрів величини напору відповідають приблизно 1 бар тиску або 0,1 МПа. Тому, щоб підібрати насос під конкретні характеристики водопроводу, можна скористатися цією закономірністю. Наприклад, для висоти 40 метрів знадобиться модель на 4 Бар або 0,4 МПа.

Простий розрахунок

Для того, щоб правильно розрахувати напірну силу насосного обладнання в конкретних умовах застосування, необхідно врахувати наступний ряд факторів:

• Різниця вертикального та горизонтального натиску .

Насамперед потрібно грамотно перевести значення вертикального натиску в горизонтальний. Оскільки система водопроводу має як вертикальні, а й горизонтальні ділянки. При цьому існує спрощене правило, згідно з яким кожен 1 метр по вертикалі відповідає 10 метрів по горизонталі.

Наприклад, якщо в характеристиках моделі вказано величину 30 м, це означає, що рівень висоти підйому складе 30 метрів, що по горизонтальній ділянці буде відповідати – 30*10 = 300 метрам. При цьому в теххарактеристиках вказуються дані за нульової продуктивності.

Джерело mr-build.ru

Це означає, що вода після досягнення зазначеної позначки буквально тільки капатиме на виході з трубопроводу. Щоб задати комфортні умови, натиск із крана повинен становити близько 3 м. У наведеному прикладі величина повинна становити не 30 м, а 33 м.

• Необхідний тиск у приймачі.

До кожного типу споживача існують свої встановлені рекомендації робочих параметрів водопроводу. Так, у побутових умовах внутрішній тиск має змінюватись у рамках значень від 1,5 до 3 Бар, що відповідає величині напору 15-30 м.

• Розрахунковий вхідний напір .

Визначення напору насоса на вході в систему споживання здійснюється за такою формулою:

R _rasch = R _geo + R _sub + R _sub

Р _расч - значення напору, що розраховується,

Р _гео – висота, на яку піднімається вода від насоса до найвищої точки прийому,

Р _потр - величина напору, яку потрібно створити в максимальній або найбільш високо розташованій точці прийому,

Р _пот - Сумарне значення втрат напору з урахуванням гідравлічного опору по всій довжині системи.

Джерело lirp.com

Величина гідравлічних втрат Р _-пот розраховується досить складно. Необхідно врахувати особливості всіх елементів - трубопроводу, інсталяційної апаратури, автоматики та ін. Тому використовується спрощений підхід - передбачається, що на кожні 100 м горизонтальної ділянки відбувається падіння напірної сили на 10 м або 1 бар.

• Втрати напору .

Загальні втрати напірної сили у системі водопостачання залежить від наступного ряду факторов:

1. Матеріал труб.
2. Геометрії водопроводу - протяжності, діаметра, кількості загинів та їх кутів, переходів, відводів та ін.
3. Фільтрів для води, клапанів та іншого додаткового обладнання.
4. Стану та якості системи.
5. Показника в'язкості середовища, що перекачується.

Насправді значення втрати напору беруться зі спеціальних таблиць.

Зверніть увагу! Висота всмоктування одна із найважливіших параметрів під час виборів насоса поверхневого типу. Також, як і натиск, вона вимірюється в метрах і характеризує відстань по вертикалі від водного дзеркала в джерелі до осі робочого патрубка обладнання. Її величина залежить від температури води, що перекачується, і характеристик приладу, і, як правило, не перевищує 7-9 м.

Джерело nasos-electro.ru

Особливості розрахунку насосів різного типу

Для розрахунку напірної сили може застосовуватися загальна формула практично для всіх типів насосного обладнання, що застосовується в побуті. Однак для кожного різновиду існують такі індивідуальні нюанси:

• Відцентровий .

Напірна характеристика, як і інші важливі параметри відцентрового насоса, безпосередньо залежить від кількості обертів робочих лопатей. Теоретично величина напору Д _т розраховується за такою формулою:

Д _т = (Про * С * cos a) / g

О - окружна швидкість,

З – швидкість переміщення води,

cos a – косинус кута (90 ⁰ ) між рухами води на вході в лопаті та окружною швидкістю,

g – прискорення вільного падіння.

На практиці напірна характеристика буде меншою, так як розрахункове значення необхідно перемножити спочатку на гідравлічний ККД (0,8-0,95), а потім на коефіцієнт поправки кількості лопатей в робочому колесі (0,6-0,8).

Джерело moikolodets.ru

• Підводний .

Щоб визначити напір занурювального насоса, застосовується наступна формула:

Р _тр = Р _гео + Р _втрат + Р _свобод

Р _тр - Необхідне значення параметра напору,

Р _гео – різниця висот між найвищою приймальною точкою в будинку та водозабірним патрубком насоса, зануреного у воді у свердловині або колодязі,

Р _втрат – сумарне значення всіх втрат напірної характеристики у трубопроводі, що визначається за таблицями,

Р _свобод - додаткова величина натиску на вільний вилив, необхідна для комфортного використання водопроводу одночасно з кількома споживачами (оптимальне значення для приватного будинку - 15-20 м).

• Поверхневий .

Зважаючи на те, що поверхневий насос може знаходитися в 2-х різних положеннях щодо джерела, застосовуються дві відмінні формули.

Джерело sovet-ingenera.com

У першому випадку насос знаходиться нижче джерела. Наприклад, коли прилад розташований на 1-му поверсі або цоколі, а резервуар з водою - на 2-му поверсі або горищі. Необхідне значення напору О _тр розраховується за такою формулою:

О _тр = О _гео + Про _втрати + Про _{свободи} – Про _{висота бака}

Про _гео – відстань по вертикалі між насосом та найвищою точкою огорожі в будинку,

Про _втрат - величина втрат напору, що визначається за таблицею,

Про _{свободи} – додаткова величина на вільний вилив,

О _{висота бака} – різниця висот між баком із водою та насосом.

У другому випадку насос знаходиться вище джерела, наприклад, коли паркан здійснюється з колодязя або свердловини.

Для розрахунку використовується аналогічна формула:

О _тр = О _гео + Про _втрат + Про _{свободи} + Про _{висота джерела}

Однак на відміну від 1-го випадку тут замість віднімання додається підсумовування різниці (Про _{висота джерела} ) висот між точкою забору шлангом у джерелі та насосом, що знаходиться на поверхні вище за нього.

Вплив монтажу на величину тиску

При монтажі насоса нерідко допускаються наступний ряд помилок, що прямо або опосередковано впливає на зниження величини напору:

• Невідповідність діаметрів всмоктуючого патрубка та водопроводу . Найчастіше при організації системи водопостачання труби підбираються так, що виникає суттєва різниця між величинами внутрішнього діаметра водопроводу і патрубка, що всмоктує, насосної установки, що природно не може негативно не позначитися на натиску і тиску води в точках споживання.
• Підключення безпосередньо до шлангу . Малопродуктивні моделі допускається експлуатувати у такому вигляді. Однак навіть середні побутові аналоги суттєво знизять експлуатаційні показники. Так як під впливом тиску еластичний матеріал легко стиснеться. В результаті подача або сильно знизиться або взагалі припиниться.

• Надмірна кількість поворотів та вигинів у траєкторії водопроводу . Чим складніша геометрія трубопроводу, тим більший гідравлічний опір і тим більше втрати внутрішнього тиску. Тому щоб напір насоса залишався максимальним по відношенню до початкової величини, траєкторія труб повинна бути якомога прямішою.
• Неякісна герметизація . Якщо початкова частина системи, у точці забору води, буде недостатньо герметизована, напірні характеристики обладнання суттєво знизяться, при цьому рівень робочого шуму зросте.

Важливо! Надлишковий тиск води у водопроводі виникає, коли насос підбирається з деяким запасом напірної характеристики. Експлуатація системи в таких умовах буде призводити до гідроударів, що постійно виникають, неприємних шумів, зносу труб, арматури і приладів. Тому напірна сила насосного обладнання необхідно розраховувати максимально точно.

Висновок

Величина напору насоса вимірюється в метрах, так як це звично, зручно та практично, і визначає, на яку висоту може підняти воду трубопроводом. Щоб виконати простий розрахунок напору, необхідно врахувати наступний ряд факторів:

• Різницю між вертикальною та горизонтальною ділянкою водопроводу.
• Необхідний тиск у точці прийому.
• Формулу розрахунку натиску на вході у водопровід будинку.
• Чинники, що визначають втрату тиску в трубопроводі.

У побуті для організації водопостачання приватного будинку застосовують відцентровий, поверхневий та занурювальний насос. Кожен з них має свої нюанси розрахунку напірної характеристики. Неправильний монтаж трубопроводу та обладнання може призвести до погіршення напору.