При организации водоснабжения и отопительных комплексов элемент – жидкость циркулирует по всей системе. Этот процесс обеспечивают множество компонентов, включая самый основной – центробежный насос(ЦН). Силовой агрегат выполняют наиболее важную задачу по транспортировке воды и отопительного элемента по трубопроводу и топливным радиаторам. Однако для получения успешного результата необходимо провести качественный расчет центробежного насоса.
Принцип работы таких агрегатов заключается в перекачке жидкости за счет центробежной силы. Однако стоит помнить, что выбирать ЦН необходимо правильно, в противном случае компонент не сможет выполнить поставленные на него задачи. Также на выбор влияет специфика задач, для которых будет применять центробежный насос.
Алгоритм функционирования не отличается сложностью, что делает использование агрегата наиболее простым и в то же время крайне эффективным. Принцип работы центробежного насоса заключается в следующих действиях:
- жидкость поступает к центру рабочего колеса(РК). Это происходит за счет всасывающей трубы – патрубка;
- крыльчатка рабочего колеса начинает функционировать благодаря работе электрического двигателя;
- создается центробежная сила, за счет которой жидкость от крыльчатки прижимается к стенкам, создавая давление;
- далее, жидкость проходит через нагнетательный патрубок.
Производительность центробежного насоса зависит от напора, потребляемой мощности, объема рабочего колеса и высоты, для которых также необходим правильный расчет. Непосредственно подсчет характеристик центробежного насоса для отопительной системы производится с учетом тепловой нагрузки и температурного графика. Напор рассчитывается гидравлическим сопротивлением системы.
Что такое кавитация в отопительной системе?
Этот показатель – образование пузырьков пара в перекачиваемой жидкости во время снижения гидростатического давления(СД) и схлопывания этих пузырьков, где СД имеет повышенный показатель.
Особенностью кавитации в центробежных насосах является тот факт, что она образуется на входной кромке РК в месте, где скорость перемещения потока максимальная, а гидростатическое давление минимальное.
Кавитация имеет характерные особенности. Вследствие ее возникает шум, треск, возникновение вибрационного воздействия. Этот процесс сопровождается и падением напора, мощности, что сказывается на КПД.
Важно: Нет материалов, которые имеют повышенную устойчивость к кавитации. Поэтому при ее возникновении необходимо останавливать работу насоса так, как этот процесс может спровоцировать поломку всей системы.
Как правильно рассчитать необходимый насос
Для того, чтобы выполнить гидравлический расчет центробежного насоса следует рассчитывать каждый параметр, включая производительность (W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2), напор (N = (h2 – h1)/(p * g) + Ng + sp), потребляемую мощность (M = p*g*s*N), пиковую высоту всасывания воды или любого другого отопительного элемента (Nv = (h1 – h2)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N).
Но, как показывает практика, расчет центробежного насоса по заданным формулам занимает крайне много времени и не всегда является точным так, как всегда есть вероятность возникновения ошибки из-за человеческого фактора. Поэтому, для решения этой проблемы мы на сайте предоставляем калькулятор центробежных насосов, включающий все необходимые параметры.
Преимущества калькулятора центробежных насосов от «CNP»
Наша компания занимается компонентами водоснабжения и отопительной системы свыше 5-лет, а потому специалисты точно знают, как правильно рассчитывать необходимые параметры центробежного насоса для того, чтобы он выполнял любую специфику задач, включая обеспечение теплом.
В структуру калькулятора вошли все необходимые для правильного расчета напора, мощности, высоты, рабочего колеса центробежного насоса. Указав базовые параметры, вы получите максимально точный результат и потратите минимальное количество времени – до двух минут.
Калькулятор отличается многофункциональностью, что немаловажно для подсчета. Ранее, чтобы выполнить расчет, необходимо было пользоваться сразу несколькими калькуляторами. Теперь вам доступен многофункциональный продукт, который является и максимально точным конвектором. Используя калькулятор центробежных насосов, вы сможете одновременно переводить единицы измерения в любые другие, наиболее удобные для проведения расчета.
Наш калькулятор абсолютно бесплатный и доступен для каждого. Пользуйтесь им и выполняйте расчеты правильно, что сэкономит вам массу денег и времени.
Источник: www.cnp-center.ru
Алгоритм расчет мощности насоса для скважин на воду.
1. Первый этап заключается в выборе типа оборудования – самовсасывающее или погружное. Для того, что бы определится, что вам нужно, следует детально ознакомиться с основными характеристиками и параметрами насосов. К примеру, оборудование насоса самовсасывающего типа доставляет воду на поверхность земли с глубин порядка 7 м без применения эжектора и до 9 м со встроенным эжектором.
Также есть специальные насосы с выносным эжектором, которые могут доставлять воду с глубин около 40 м.
Совет: нет необходимости применять подобного рода оборудование, так как в момент забора воды данный тип насоса часть жидкости закачивает назад в скважину, тратя при этом лишнюю энергию, что является очень неэкономично.
2. Преимущества всасывающих насосов:
• можно использовать, как небольшую насосную станцию. Нужно просто подсоединить оборудование к скважине и уже можно качать воду;
• есть постоянный доступ для проведения ремонта и диагностики оборудования, так как сам насос находится сверху. Также он работает в более комфортных условиях, по сравнению с погруженным оборудованием.
Для скважин с уровнем воды не ниже 9 м рекомендуется использовать этот тип оборудования, а в противном случае, лучше приобрести погружной насос.
3. Что бы определиться, какой тип насоса необходим в вашем случае, нужно выяснить дебит самой скважины. Исходя из этого, производительность насоса должна быть на 10-30% меньше. В противном случае скважина на воду будет постоянно заиливаться.
4. Для удовлетворения конкретных потребностей нужно определить минимальную мощность оборудования. Так, для больших промышленных объектов расчет зависит от количества работающего персонала и производственной мощности. Такого рода промышленные насосы обычно оснащают частотным преобразователем или автоматической системой с плавким пуском.
Расчет производительности насосного оборудования для скважин на воду.
На конкретный объект общая производительность обязательно предусмотрена в проекте. Например, для частного хозяйства количество потребления воды определяется исходя из нормативных данных. Принято, что в среднем на человека в сутки необходимо 200 мл воды. Это с учетом, что водопотребление будет происходить сутра и вечером.
Если учитывать, что эти нормативные 200 мл будут израсходованы за 2 часа, то на семью в составе 4 человек, среднее потребление воды будет составлять приблизительно 0,5 м3/ч. Кроме того, если вода будет еще применяться для дополнительных нужд, например, полив грядок, то для этого нужно будет уже 1,5 м3/ч. Таким образом, общая производительность оборудования должна быть не менее 2 м3/ч.
Совет: рекомендуется приобрести мембранный гидроаккумулятор для оставшихся полкуба жидкости.
Пример проведения расчета мощности насоса для скважин на воду.
В данном примере будет показано, как рассчитать насос для скважины. Допустим в семье 4 человека. Живут они за городом, в частном доме с садом и огородом. Для расчета возьмем насос мощностью 1,7 м3/час.
Нужно определить достаточно ли будет напора этого насоса, что бы доставить воду к ванной комнате, которая расположена на втором этаже дома.
Совет: не забудьте учесть дебит скважины и сравнить с ним мощность помпы.
Что бы рассчитать минимальный напор насоса применяют такую формулу: Н = ∆H + 10,2хP + ∑∆P, где:
• Н — минимальный напор, м;
• P – стандартная величина и равна 2,5-3 атм;
• ∆H – это разница между максимальной точкой водоразбора и динамическим уровнем воды, м. Если используется всасывающий насос, то тогда в качестве данной величины берется расстояние между наивысшей точкой водоразбора и самим оборудованием насоса;
• ∑∆P – величина характеризующая гидравлические потери на трубопроводе (примерно 10% от его длинны), фильтрах, углах, тройниках (15-20%).
После проведения расчетов нужно подобрать модель насоса, который по своим характеристикам наиболее близко подходит к рассчитанным ранее показателям. Далее необходимо сравнить диаметры скважины и помпы. В случае использования погружной помпы, ее диаметр должен быть меньше. Если в инструкции предусмотрена установка скважинного адаптера, то нужно сделать так, что бы насос проходил там, где расположена его статическая составляющая.
Рекомендации по расчету мощности насоса для скважин на воду.
Иногда люди задают такие вопросы: посоветуйте хороший насос для скважины, так как старый уже не справляется со своей задачей.
Ответы на наиболее распространенные вопросы будут приведены ниже в виде рекомендаций от специалистов.
1. При выборе помпы старайтесь не отдавать предпочтение вариантам с вибрацией, хотя цена на них ниже. Такой вид оборудование больше подойдет для обычных колодцев, так как их коммуникации со временем засыпаются песком.
2. Лучше выбирать погружные помпы центробежного типа. Это позволит избежать засыпания песком скважины.
3. Для получения более качественной воды устанавливайте насос на расстоянии не менее 1 м от фильтра.
4. При израсходовании воды необходимо учитывать не только средние показатели, но и пиковые значения. Также следите за тем, что бы хватило воды для технических целей (полива огорода, мойки машины и т.п.).
5. Для обеспечения хорошего напора воды необходимо выбирать помпу с запасом по мощности в 20% от выбранного значения. Это позволит создать избыточное давление в системе и обеспечить отличный напор воды. Снижению давления способствуют такие факторы, как заиливание водопроводов, использование фильтров. Произвести самому подобного вида расчет без необходимых знаний и навыков не получится, поэтому лучше обратится за помощью к профессионалам.
6. Старайтесь опускать помпу на 1 м ниже динамического уровня воды. Этой мерой предотвратите охлаждение двигателя водой, которая поступает снаружи.
7. Для защиты от скачков напряжения рекомендуется установить стабилизаторы, так как для погружной помпы очень важно, что бы в сети был стабильное напряжение и ток. Тем самым вы дополнительно защитите оборудование и продлите его срок службы.
8. Обратите внимание, что диаметр насоса должен быть как минимум на 1 см меньше, чем диаметр самой скважины. Это позволит продлить срок службы помпы и упростить процедуру монтажа/демонтажа оборудования. Например, если скважина диаметром 76 см, то насос нужно выбирать по диаметру не более 74 см.
Вывод по расчету мощности насоса.
При расчете мощности насоса для организации скважин с целью водоснабжения необходимо учесть множество разных нюансов, которые влияют на его работу и эксплуатацию. Если вы не уверены в собственных силах, то доверьте это дело специалистам.
Источник: www.calc.ru
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:
ηV = 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:
NП = 920·9,81·0,0045195·160 = 6526,3 Вт
С учетом КПД и установочного коэффициента получаем итоговую установочную мощность:
NУСТ = 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 м3/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 = NП/(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:
hп = H — (p2-p1)/(ρ·g) — Hг = 617,8 — ((1,6-1)·105)/(1080·9,81) — 3,2 = 69,6 м
Пример №4
Реальная производительность винтового насоса составляет 1,6 м3/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:
ηV = 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:
HТ = (λ·l)/dэ · [w²/(2g)] = (0,032·78)/0,2 · 0,204 = 2,54 м
Общий напор составит:
H = (p2-p1)/(ρ·g) + Hг + hп = ((2,5-1,2)·105)/(1020·9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м
Остается определить полезную мощность:
NП = 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:
ηV = 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:
NП = 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:
NД = NП/(ηН·ηД) = 6372/(0,78·0,95) = 8599 Вт
Поскольку нам известна установочная мощность двигателя, определим коэффициент запаса мощности электродвигателя:
β = NУ/NД = 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 м3/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) + Hг + hп = ((1,5-1)·105)/(1130·9,81) — 12 + 32,6 = 25,11 м
Полезная мощность насоса может быть найдена по формуле:
NП = 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/м3) 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) + Hг + hп = ((1-1)·105)/(1000·9,81) + 5 + 9,7 = 14,7 м
Полезная мощность, развиваемая насосом:
NП = Nобщ/ηН = 1000/0,83 = 1205 Вт
Значение максимального расхода найдем из формулы:
NП = ρ·g·Q·H
Найдем искомую величину:
Qмакс = NП/(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.
Qмакс/Q = 0,00836/24·3600 = 1,254
Источник: ence-pumps.ru