Для организации водоснабжения частного дома перед установкой насосного оборудования, в первую очередь необходимо рассчитать его параметры. При этом необходимо учитывать технические характеристики источника, расстояние до потребителя и объем водозабора. Домовладельцу, самостоятельно монтирующему линию водоснабжения в дом, нет необходимости производить расчет насоса для скважины по сложным формулам — для этого предназначены размещенные в сети онлайн-калькуляторы.
Их существенным недостатком является приблизительность полученных результатов — многие важные параметры, влияющие на окончательный результат, не фигурируют во вводных данных. Почти все онлайн-калькуляторы рассчитывают только один из параметров: высоту подъема, производительность или необходимое давление в магистрали, остальные данные приходится определять другими способами. Еще одной проблемой является выбор точного и достоверного калькулятора из множества вариантов, выложенных в сети. Поэтому наиболее правильным решением вопроса, как рассчитать насос для скважины, остается вычисление его параметров по формулам с помощью таблиц потерь и использование калькуляторов в качестве вспомогательного средства для проверки правильности расчетов.
Что необходимо учитывать при расчете водяного электронасоса
Необходимость точного определения параметров насосного оборудования очень важна при обеспечении постоянного водоснабжения частного дома. Если производительность рассчитана неточно, водозаборные устройства будет выкачивать недостаточное количество воды — это потребует его замены и соответственно дополнительных расходов. К еще большим финансовым потерям может привести использование насосного оборудования с большим запасом по параметрам: помимо неоправданных расходов при покупке, в процессе эксплуатации электронасос будет работать с низкой эффективностью, потребляя неоправданно большое количество электроэнергии.
При расчете водяного электронасоса для системы водоснабжения необходимо учитывать следующие параметры водозаборной емкости и водопроводной магистрали.
Глубина водозаборного источника
Знать глубину скважинного или колодезного дна нужно при определении дебита источника, это важно с практической точки зрения — найденное расстояние от поверхности до дна позволит оптимально подобрать помпу с необходимой глубиной погружения и высотой подъема в данном диапазоне.
Статический уровень
Расстояние от водного зеркала источника до поверхности играет роль в установлении высоты подъема и глубины погружения помпы. Статический уровень определяется при отсутствии водозабора и нахождении источника в спокойном состоянии не менее часа или для более высокой точности — суток. Показатель имеет сезонную зависимость и падает в весенний паводок, поэтому следует определять его наиболее высокий уровень в сухую летнюю погоду.
Динамический уровень
Расстояние от водного зеркала до поверхности при работающем электронасосе — динамический уровень, он существенно отличается от статического в неглубоких низкодебитных абиссинских или песочных скважинах с малым напором. В артезианских источниках, где давление воды существенно выше и уравновешивается высоким столбом, динамический уровень при бытовых объемах забора обычно равен статическому.
Знание динамического уровня особенно важно при подборе глубины погружения электронасоса — в отключенном состоянии он будет испытывать нагрузку от столба жидкости высотой от глубины погружения под зеркало динамического уровня (1 — 2 м.) до поверхности статического уровня.
Объем потребления
Расчет производительности насоса зависит от количества проживающих людей и подключенных точек и рассчитывается по калькуляторам водозабора бытовой техникой и сантехническими приборами. Следует учитывать, что потребление не должно превышать дебит источника.
Диаметр скважинных труб или колодца
Данный показатель в основном влияет на выбор модели помпы. В узких неглубоких абиссинских скважинах невозможно установить глубинный погружной электронасос, жидкость поднимают центробежными поверхностными агрегатами с опусканием в источник всасывающей водозаборной трубы.
андартные погружные скважинные центробежные электронасосы имеют диаметр около 4-х дюймов и рассчитаны на погружение в скважинные отверстия диаметром не менее 100 мм., для некоторых высокопроизводительных погружных моделей с диаметром 6 дюймов требуются наличие скважинных труб шириной не менее 150 мм. Колодезные кольца должны иметь достаточную ширину для установки в них колодезного электронасоса с поверхностным поплавковым выключателем, располагающимся на водном зеркале до 300 мм. от центральной оси помпы.
Качество воды
Жидкость, которую электронасос поднимает на поверхность, имеет разное качество в зависимости от вида источника водозабора. У бюджетных абиссинских видов глубиной не более 8 м., вследствие малого веса и конструктивных особенностей, всасывающие отверстия располагаются в толще водоносного слоя. Скважина дает чистую воду, для ее забора можно использовать центробежные или вихревые виды электронасосов. Более глубокие песчаные скважины в силу значительной массы располагаются на песчаном или глиняном дне водоносного пласта. В зависимости от структуры дна, напора, расстояния входного отверстия напорной трубы, поднимаемая жидкость в песчаных скважинах имеет различную степень чистоты. Для забора из источников чистой воды или с незначительным содержанием примесей, используют глубинные центробежные электронасосы, более замутненную жидкость можно поднимать устройствами винтового принципа действия. Вибрационные модели в силу вредного воздействия на стенки обсадных труб, малой производительности, небольшого времени непрерывного всасывания и низкой эффективности не используются для обеспечения постоянного водоснабжения частного дома. При расчете мощности насоса калькулятор должен учитывать гидравлические потери в водяных фильтрах.
Обсадные трубы артезианских скважин устанавливаются на прочное известковое дно, поднимаемая вода в этом случае самая чистая с очень высоким содержанием железа, для забора можно использовать вихревые или центробежные электронасосы.
Расстояние от дома до источника
При расчетах необходимого напора переводят вертикальные метры в горизонтальные, это соотношение зависит от диаметра и материала трубопровода, влияющих на его гидравлическое сопротивление.
Давление в водопроводе
Электронасос должен не только доставить воду потребителю, но обеспечить в системе необходимое давление. Этот показатель влияет на силу водной струи в кране, и обеспечивает работу автоматики, настроенной на определенный диапазон. В первую очередь это относится к реле давления и холостого хода, при малом давлении автоматика не будет отключать электронасос, его избыточное значение помимо бытовых неудобств может привести к быстрому выходу из строя узлов водопроводной системы.
Расчет основных параметров водопроводной системы
При выборе и расчете электрического скважинного насоса для водопровода необходимо, с учетом приведенных выше данных, правильно подобрать его следующие параметры.
Вид электронасоса по принципу действия. Как указывалось выше, скважинный насос выбирается по принципу работы индивидуально для каждого вида водозаборной емкости.
Глубина погружения. Значение в паспортных данных помпы не должно быть ниже разницы между динамическим и статическим уровнем.
Объем подачи. Расчет производительности проводят с учетом количества проживающих в доме людей, потребляющей воду бытовой техники (стиральной и посудомоечной машин) и точек забора. Учитываются душевые и ванные, унитазы, биде, мойки и раковины.
Часто требуется ухаживать за растениями на участке, поэтому водоснабжение должно учитывать расходы на полив. Рассчитать мощность и объем подачи можно с помощью таблиц или произведя расчеты калькулятором, суммировав все показатели.
Совсем не обязательно подсчитывать все точки забора воды в доме, чтобы определить мощность насоса, можно по таблицам определить потребление по суточным нормам, средний показатель при этом лежит в пределах 200 л. на одного человека.
Высота подъема. Основной параметр помпы, который подлежит точному расчету. Указанный в паспортных данных напор должен выполнять следующие функции:
- Подъем жидкости из водозаборной емкости на высоту до поверхности с расстояния 1 — 2 м. ниже динамического уровня.
- Горизонтальную подачу потребителю. При расчетах принимают 1 м. вертикального столба равным 10 м. горизонтальных пластиковых труб диаметром 1 дюйм. При снижении диаметра труб подача существенно падает, трубы меньшего диаметра редко используются в водопроводной системе. Невыгодно использовать и стальные трубы, гидравлическое сопротивление которых больше пластиковых и подача уменьшена в 0,7 раза.
- Рабочее давление. Насосу необходимо обеспечивать давление для работы системы, стандартные значения которого 1,4 — 2,8 бар. (1 бар. приблизительно равен 1 атм. или 10 м. вертикального водного столба).
Формула для расчёта напора
H тр – искомое значение для глубинного насоса.
H гео – высота подъема и длина горизонтального участка в вертикальных метрах водного столба.
H потерь – сумма потерь в водопроводной системе, устанавливается по таблицам или расчетами. Данные потери связаны с трением жидкости о поверхность труб, а также падением скорости в коленах и тройниках.
H своб – напор на создание рабочего давления в системе. Данное значение необходимо брать в диапазоне 15 – 30 м.
Расчет производительности и высоты подъема является основной задачей при выборе насосного оборудования. Первый параметр можно установить по нормам потребления на одного человека, при расчете напора суммируют длину вертикального участка, протяженность горизонтальной линии и давление в системе, переведенные в метры водного столба. Расчет мощности в этом случае не понадобится, она будет зависеть от производительности погружного электронасоса и высоты подъема жидкости.
oburenie.ru
Подача (производительность) насосного оборудования
Это один из главных факторов, которые следует учитывать при выборе устройства. Подача – количество теплоносителя перекачиваемого в единицу времени (м3/час). Чем выше подача, тем значительней будет объем жидкости, который сможет перекачать насос. Данный показатель отражает величину объема теплоносителя, переносящего тепло от котла к радиаторам. Если подача низкая, радиаторы будут обогреваться плохо. Если производительность избыточная, расходы на отопление дома существенно вырастут.
Расчет мощности циркуляционного насосного оборудования для системы отопления можно произвести по следующей формуле:
Qpu=Qn/1.163xDt [м3/ч]
При этом Qpu – это подача агрегата в расчетной точке (измеряется в м3/час), Qn — количество потребляемого тепла на площади, которая отапливается (кВт), Dt – разница температур, зафиксированная на прямом и обратном трубопроводе (для стандартных систем это 10-20°С), 1,163 – показатель удельной теплоемкости воды (если будет использоваться другой теплоноситель, формула должна быть откорректирована).
Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.
Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.
Для расчета потерь давления при сопротивлении местном применяют формулу:
Z = ∑ζ x V2 x ρ/2
При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).
Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.
При этом следует учитывать следующие величины потерь для элементов системы:
— котел – 0,1-0,2;
— теплорегулятор – 0,5-1;
— смеситель – 0,2-0,4.
Как вариант можно рассчитать напор циркуляционного насоса для отопления по следующей формуле:
Hpu =RxLxZF/10000 [м]
При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).
hoznasos.ru
Подача (производительность) насосного оборудования
Это один из главных факторов, которые следует учитывать при выборе устройства. Подача – количество теплоносителя перекачиваемого в единицу времени (м3/час). Чем выше подача, тем значительней будет объем жидкости, который сможет перекачать насос. Данный показатель отражает величину объема теплоносителя, переносящего тепло от котла к радиаторам. Если подача низкая, радиаторы будут обогреваться плохо. Если производительность избыточная, расходы на отопление дома существенно вырастут.
Расчет мощности циркуляционного насосного оборудования для системы отопления можно произвести по следующей формуле:
Qpu=Qn/1.163xDt [м3/ч]
При этом Qpu – это подача агрегата в расчетной точке (измеряется в м3/час), Qn — количество потребляемого тепла на площади, которая отапливается (кВт), Dt – разница температур, зафиксированная на прямом и обратном трубопроводе (для стандартных систем это 10-20°С), 1,163 – показатель удельной теплоемкости воды (если будет использоваться другой теплоноситель, формула должна быть откорректирована).
Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.
Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.
Для расчета потерь давления при сопротивлении местном применяют формулу:
Z = ∑ζ x V2 x ρ/2
При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).
Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.
При этом следует учитывать следующие величины потерь для элементов системы:
— котел – 0,1-0,2;
— теплорегулятор – 0,5-1;
— смеситель – 0,2-0,4.
Как вариант можно рассчитать напор циркуляционного насоса для отопления по следующей формуле:
Hpu =RxLxZF/10000 [м]
При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).
Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса
Эффективность отопительной системы отопления с принудительной циркуляцией зависит не только от перекачивания необходимого объема теплоносителя в единицу времени, но и от создаваемого напора. Данный параметр должен соответствовать существующим условиям системы отопления. Иначе возникнут проблемы на отдельных участках. Правильно рассчитать все необходимые характеристики поможет специальный калькулятор.
Монтаж циркуляционного устройства
Пояснения к расчетам
Циркуляционный насос предназначен обеспечивать качественное перемещение теплоносителя в необходимых объемах для подачи нужного количества тепловой энергии к устройствам теплообмена. Чтобы произвести расчеты и требуется калькулятор. Важная функция насоса обусловлена его способностью преодолевать гидравлическое сопротивление отопительных контуров. При этом стоит учитывать следующие моменты:
- любая отопительная система состоит из труб разной длины, имеющих собственное сопротивление;
- перемещению теплоносителя препятствуют детали регулировочной и запорной арматуры. Особенно это проявляется в отопительных системах, оборудованных термостатическими устройствами для регулирования температурных режимов.
Составляющие насосного оборудования для отопления
Формулы для вычисления суммарного гидравлического сопротивления не так просты. Поэтому в предлагаемом калькуляторе используется простой алгоритм, предлагающий результат с минимальной погрешностью. Также в программе учитывается некоторый эксплуатационный резерв. Если приобрести оборудование с показателями, полученными при расчетах, то это является гарантией работоспособности напора отопительной системы.
Получение необходимых показателей зависит от правильного заполнения калькулятора:
- в программе есть графа с длиной труб. При этом нужно указать суммарную длину всех горизонтальных и вертикальных магистралей, относящихся как к обратной магистрали, так и к подаче;
- также в поле для описания применяемой запорно-регулировочной арматуры нужно выбрать пункт в соответствии с условиями определенной отопительной системы.
Чтобы выбрать качественный насос, нужно собрать подробную информацию об устройстве подобного оборудования, а также о способах монтажа и критериях выбора.
Популярные запросы
автоматизация бассейны и фонтаны бытовая техника ванная вентиляторы воздуховоды дачный туалет душевая кабина дымоходы запорная арматура инструмент канализация колодец конвекторы кондиционирование котельное оборудование краны и смесители наружный водопровод насосное оборудование обогреватели освещение очистка воды очистка воздуха печи проектирование работа с трубами радиаторы сварочные работы своими руками септики скважина солнечные батареи схемы отопления теплоноситель теплый пол увлажнение воздуха утепление фильтры электропроводка
Проверка знаний
Выбор редакции
Теплый электрический плинтус: цена и монтаж
Потолочные инфракрасные обогреватели с терморегулятором
Диммеры для светодиодных ламп 220в
Приточная вентиляция в квартире с фильтрацией
Розетки и выключатели — лучшие бренды
Расчет и подбор циркуляционного насоса
Posted February 22, 2017 12:42pm EET by Валентин
Как известно, при проектировании любой системы первостепенное значение имеет точность расчета ее параметров. Однако бывают случаи, когда этого сделать невозможно, поэтому приходится полагаться на приблизительные расчеты, например, при замене циркуляционного насоса в старом здании. Какие же факторы являются решающими при подборе наиболее оптимального циркуляционного насоса и какие практические советы можно дать инженерам и проектировщикам при решении этой задачи? Циркуляционный насос выполняет функцию принудительной циркуляции теплоносителя в системах отопления закрытого и открытого типов.
Циркуляционный ускоритель Вильгельма Оплендера конструкции 1929 года
Основные требования к расчету параметров насоса
С изобретением циркуляционного насоса был сделан решающий шаг от системы отопления с естественной циркуляцией к системе с принудительной циркуляцией горячей воды. Учитывая это, вполне справедливым представляется название, которое дал изобретатель в 20-х годах прошлого столетия первой подобной конструкции, – «циркуляционный ускоритель ».
Теперь циркуляция воды с помощью насоса, как носителя энергии, не только ускоряется, но и отвечает всем требованиям современной техники автоматического регулирования. Поэтому, чтобы сделать правильный выбор и настройка циркуляционного насоса. проектировщик должен рассматривать отопительную систему в ее целостном функциональном назначении. Количественные значения тепловой энергии, которая производится и поставляется, рассчитываются согласно величины общего теплопотребления дома. Перенос энергии к поверхности нагрева обеспечивается насосом. При этом она должна преодолевать сопротивление трения во всех трубопроводах и различных компонентах системы отопления. Этим объясняются оба требования, которые выдвигаются к конструктивным данным циркуляционной помпы: необходимой подаче и обеспечения напора достаточно высокого уровня.
Оптимальное положение расчетной точки, которое впоследствии определяется более точно, – правая часть средней трети. При выборе циркуляционного насоса необходимой мощности следует, кроме того, учитывать конкретные условия ее использования при проектировании нового дома или для переоснащения старого.
Параметры системы отопления нового дома с высоким уровнем точности определяются с помощью компьютерного проектирования. Теплопотребление дома и производительность насоса определяются по нормативам. Потери в результате трения в трубопроводах (в единицах измерения давления – мбар или ГПа) определяются по ненормированным, но стандартизированным методом вычисления, применяемого для расчета систем трубопроводов. Этот метод также позволяет вычислить напор насоса в метрах.
Поскольку проектная документация старых зданий, как правило, долго не хранится, а технические характеристики трубопроводов таких домов (например, диаметр, пути прокладки и т.п.) определить практически невозможно, при их реставрации или переоснащении приходится полагаться на приблизительную оценку и расчеты.
Необходимая подача
Необходимая подача насоса вычисляется по формуле: <1,63*triangle&space;nu&space;>=^
1,163 – удельная теплоемкость воды, Вт•ч/(кг К);
∆υ – разница температуры подающего и обратного потока воды, К
Применение циркуляционных насосов в новых домах
Расчеты по приведенной выше формуле осуществляются автоматически в пределах расчетной программы. Согласно нормативам теплопотребления здания – это сумма величин теплопотребления отдельных помещений. Потери тепла вследствие влияния холодного наружного воздуха составляют не более 50% от суммы, поскольку ветер обдувает лишь один сторону дома. Однако увеличение величины этих потерь добавлением доли на передачу тепла может привести к выбору большего котла и помпы, чем это необходимо. Если теплопотребления помещения рассчитать по этой рекомендации как для квартиры с «частично ограниченным отоплением», то для каждого отапливаемого соседнего помещения учитывается перепад температуры величиной 5 К (рис 3).
Нормативный тепловой поток в доме
Этот метод вычисления наиболее пригоден для расчета мощности отопительного радиатора, необходимого для обеспечения потребности в тепле в каждом конкретном случае. Полученные при этом показатели мощности котла на 15-20% завышены. Поэтому при определении параметров насоса необходимо учитывать следующую закономерность:
Q необх. потребл.=0,85*Q норм. потребл.
Специалисты на основании многолетнего опыта придерживаются мнения, что в случае получения предельного значения следует выбирать меньшее из двух насосов. Причиной этого является отклонение реальных данных от расчетных.
Применение циркуляционных насосов в старых домах
Теплопотребления старого дома можно определить лишь приблизительно. При этом основой расчетов является удельное теплопотребление на квадратный метр отапливаемой полезной площади. В ряде нормативных таблиц приводятся ориентировочные значения теплопотребления зданий в зависимости от года их постройки. В нормативе HeizAnlV (Германия) указано, что можно отказаться от осуществления основательного исчисления теплопотребления, если приборы, которые производят тепло, заменено центральным отоплением и их номинальная тепловая мощность не превышает 0,07 кВт на 1 м2 полезной площади дома; для отдельно стоящих домов, состоящих не более чем из двух квартир, этот показатель составляет 0,10 кВт/м2. Опираясь на вышеприведенную формулу, можно вычислить удельный подачу насоса:
где V – удельная подача насоса, л/(ч • м2);
Q- удельный тепловой поток, Вт/м2 (номинальная тепловая мощность равна 70 Вт/м2 в многоквартирных домах и 100 Вт/м2 в отдельных домах на одну или две семьи).
Взяв за пример систему отопления в многоквартирном доме со стандартной разницей температуры подающего и обратного потока 20 К, получаем следующие расчеты:
V=70 Вт/м2: (1,63 Вт*час/(кг*К)*20К)= 3,0[л/(час*м2)]
Следовательно, на каждый квадратный метр жилой площади помпа должна подавать за час 3 литра воды. Специалисты-теплотехники должны всегда помнить эту величину. Если величина перепада температур другая, с помощью расчетных таблиц можно быстро осуществить необходимые перерасчеты.
Определение производительности по удельным теплопотреблением
Сделаем расчеты для дома средней величины, состоящий из 12 квартир по 80 м2 каждая, общей площадью около 1000 м2. Как видно из таблицы, циркуляционный насос при ∆υ = 20 К должен обеспечивать подачу 3м3/ч. Для обеспечения потребности в тепле такого дома временно избирается нерегулируемый насос типа Star-RS 30/6.
Более точный подбор соответствующего насоса возможен только после определения величины необходимого напора.
Определение напора системы отопления
Потери давления в системе отопления определяются через расчеты параметров сети отопительных трубопроводов. При этом рассматривается самая длинная нить трубопровода, поскольку в ней, как правило, наибольшие потери давления. Поэтому необходимым является выравнивание давления во всех нитях трубопроводов, которое обеспечивается применением дифференциального регулятора давления .
В противном случае вода, идя по пути наименьшего сопротивления, будет течь короткими участками трубопроводов обратно к отопительному котлу и сбалансированное поставки тепла будет невозможным.
Вычисление параметров тепловых насосов
Основой исчисления параметров насоса, необходимого для использования в системе отопления старого здания, является определение потерь давления, которые включают, с одной стороны, потери в прямых отрезках трубопроводов, в фитингах и сантехническом оборудовании, а с другой – в других компонентах системы отопления (котел, смесители, и т.д.). Эти расчеты осуществляются по следующей формуле:
где R – удельная потеря давления в прямых отрезках трубопроводов, Па/м (можно взять с номограмм);
l – длина самой длинной нити трубопровода (суммарная длина подающего и обратного трубопроводов), м;
Z – работа показатели дополнительной потери давления в фитингах и других элементах трубопроводов, Па.
Напор циркуляционного насоса высчитывается по формуле:
где p- плотность среды, что подается, кг/м3;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
В вычислительных программах сначала добавляют потери давления на разных участках трубопровода, а затем делят на обе полученные величины:
Величина напора наносится на вертикальную ось кривой характеристики насоса.
Осуществление расчетов параметров насоса, необходимого для обеспечения отопления старого здания, связанные с определенными трудностями. В то время как размеры и другие характеристики наружных стен старых зданий можно достаточно точно измерить, определить параметры проложенных в нем трубопроводов практически невозможно. Так же невозможно получить данные о состоянии внутренней поверхности труб, например, о возможных отложений, коррозии и т.д. В таком случае специалисты прибегают к так называемой методики предельного значения, которая заключается в определении предельной величины потери давления, которая влечет возникновение механического шума в отопительных трубопроводах, и настройке теплового насоса с помощью дифференциального регулятора давления на это предельное значение (см. рис. 5), в результате чего удается обеспечить равномерное распределение тепла по всей отопительной сети.
Последовательность этого процесса такова: исходя из размеров дома определяется самая длинная нить трубопровода от котла до самого отдаленного радиатора отопления (суммарная величина длины, ширины и высоты дома, умноженная на два с учетом длины подающего и обратного трубопроводов). Практический опыт свидетельствует, что величина сопротивления старых трубопроводов колеблется в пределах 100-150 Па/м. Следовательно, разница потерь давления определяется по формуле:
где R – удельная потеря давления на трение, Па/м;
l – максимальная длина (суммарная длина длина подающего и обратного трубопроводов), м;
Dk – дополнительный коэффициент.
Показатели дополнительных коэффициентов взято из практического опыта. Потери давления в прямых отрезках трубопроводов составляют:
• в фитингах и сантехническом оборудовании – около 30 % эустомыПК1 = 1,3;
• в термостатических вентилях – около 70 % эустомыДК2 = 1,7;
• смесители – около 20 % эустомы ДК3 = 1,2.
Дополнительный коэффициент при наличии фитингов и термостатических вентилей (1,3•1,7) составляет 2,2; при наличии фитингов, термостатических вентилей и смесителя(1,3•1,7•1,2) – 2,6.
Пример 12-квартирного дома
Рассмотрим подробнее упомянутый выше пример 12-квартирного дома. который состоит из 3 этажей по 4 квартиры каждый. Отопительный котел находится в центре дома под лестничной клеткой. Поскольку оба отопительные контуры являются параллельными и имеют одинаковую длину, можно отказаться от выравнивания давления с помощью дифференциального регулятора давления. Максимальная длина трубопроводов составляет 30 м, отсюда суммарная длина подающего и обратного трубопроводов составляет около 60 м. Предполагается, что внутреннее сопротивление труб равна 130 Па/м. Система отопления оснащена смесителем. В ходе ремонта дома в отопительную систему монтируют новые термостатические вентили.
Примерные параметры для дома после ремонта в соответствии с формулой ∆p = R • l • ДК являются следующими:
130 Па/м • 60 м • 2,6 = 20280 Па = 203 ГПа.
Для определения параметров помпы, как известно, действительны следующие соотношения:
1 ГПа = 1мбар = 1 см.
Таким образом, необходимый напор циркуляционной помпы составляет H = 203 см = 2,0 м.
Выбор циркуляционного насоса
Предварительно выбранная помпа Star-RS 30/6 (см. таблицу) полностью соответствует требованиям этого дома. Ее было вмонтировано вместо помпы типа S 40/80 r, которая была слишком большой.
Главной составной кривой характеристики насоса есть изображение потребляемой мощности двигателя насоса (см. нижнюю часть рис. 4). Как видно из рисунка, потребляемая мощность повышается с увеличением подачи. Три линии соответствуют изменении мощности при относительно постоянной частоте вращения насоса.
Описанные в статье формулы и последовательность осуществления расчетов приведены на рисунке, из которого видно, что расчеты для новых и старых зданий осуществляются по-разному.
При подборе соответствующего циркуляционного насоса для системы отопления старого дома следует также учитывать следующие факторы:
• ранее использовались большие насосы;
• в связи с техническим развитием наблюдается значительное повышение уровня гидравлической мощности;
• теплоизоляция старых домов неоднократно совершенствовалась, соответственно, уровень потребления тепловой энергии уменьшался, что, в свою очередь, позволило использовать в системе отопления котлы и насосы меньших размеров.
Таким образом, если невозможно получить точные расчеты, как, например, в случае со старыми зданиями, при подборе соответствующего циркуляционного насоса приходится полагаться на приблизительные оценки, большинство из которых проверена временем и подтверждена практическим опытом.
Автор: Ергардт Бушер, Клаус Вальтер “Вибрать помпу несложно. Шаг за шагом к правильному выбору циркуляционной помпы необходимой мощности”
(журнал “М+Т” №01.2003)
teplosten24.ru
Принцип функционирования
Для того, чтобы правильно выполнить расчет агрегата этого вида, прежде всего, необходимо знать по какому принципу работает это устройство.
Принцип функционирования центробежного насоса заключается в следующих важных моментах:
- вода через всасывающий патрубок поступает к центру рабочего колеса;
- крыльчатка, размещенная на рабочем колесе, которое установлено на основном валу приводится в движение с помощью электродвигателя;
- под воздействием центробежной силы вода от крыльчатки прижимается к внутренним стенкам, при этом создается дополнительное давление;
- под создавшимся давлением вода выходит через нагнетательный патрубок.
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:
Создаваемый центробежным насосом напор воды рассчитывается по формуле:
Расчет необходимой потребляемой мощности производится по следующей формуле:
Максимальная высота всасывания жидкости рассчитывается по формуле:
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:
- Агрегат перекачивает жидкость, плотность которой составляет 1210 кг/м3.
- Необходимый расход жидкости составляет 6,4 м3/ч.
- Жидкость перекачивается в резервуар с давлением 1,5 бар.
- Разница высот составляет 12 метров.
- Потери от сопротивления составляют 30, 6 м.
Решение.
Для начала рассчитываем напор, который создается центробежным насосом (используем формулу 2):
N = (h2 – h1)/(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:
septik.guru
Важные расчёты
Для того чтобы сделать правильный подбор насосного агрегата для системы частного водоснабжения, необходимо провести верные расчёты производительной мощности и напора агрегата.
Производительная мощность (производительность) позволяет насосу качать воду с требуемым для расхода в доме объемом. Стоит знать, что согласно СНИП, средний расход воды в сутки на одного проживающего в доме составляет 200 литров. При этом всегда нужно этот показатель умножать на количество человек,
Но необходимо принять во внимание при расчетах производительной мощности помпы и момент, при котором все водозаборные точки будут включены одновременно. К полученным данным стоит прибавлять и возможное потребление воды для полива огорода. Согласно СНИП этот показатель равен 3-6 литров на 1м3 участка.
Для справки: средний объем расхода воды на каждую водозаборную точку выглядит так:
- Душ или ванна — около 10 л/мин;
- Туалет — 5-6 л/мин;
- Кран в кухонной мойке — 6 л/мин.
При условии одновременного использования всех перечисленных сантехнических точек потребление воды составит в среднем 20-22 л/мин.
Расчёт производительной мощности
Для того чтобы произвести расчёт производительной мощности скважинного центробежного или вибрационного насоса и осуществить правильный подбор оборудования для перекачки воды, необходимо использовать два показателя:
Количество человек, проживающих в доме;
- Средний расход воды на человека в час, что составляет примерно 0,5 м3.
- Плюс к расчётам стоит подключить возможный расход воды для полива.
В результате будем иметь такие показатели:
- Для семьи из 3-4 человек производительная мощность скважинного насоса должна составлять 2-3 м3/час (при условии необходимости орошения огорода). Если же будет происходить забор воды из системы водоснабжения для полива, то производительная мощность скважинного насоса должна составлять 3-5 м3/час для семьи из того же количества человек.
Что касается напора
Этот немаловажный фактор, от которого зависит возможность скважинного насоса поднимать воду на заданную высоту от точки забора и транспортировать её без перебоев по всей длине трубопровода.
Важно: если технический показатель напора воды у конкретного центробежного или вибрационного скважинного насоса не будет соответствовать параметрам вашей системы водоснабжения, то, скорее всего, вас огорчит качество подачи воды в дом к каждой из водозаборных сантехнических точек.
Для того чтобы провести расчёт напора для центробежного или вибрационного скважинного насоса, необходимо выяснить глубину расположения насоса (глубину водозабора). Она определяется от поверхности земли (горизонтального трубопровода) до точки погружения/расположения агрегата. Кроме того, необходимо принимать во внимание и длину всего трубопровода от начальной горизонтальной точки до распределителя системы водоснабжения.
Важно: расчёт длины горизонтального трубопровода стоит производить с учётом того, что на каждые 10 метров протяженности труб будет происходить потеря 1 метра напора оборудования. К тому же всегда приходится брать в расчёт и диаметр водозаборной трубы. Чем он меньше, тем больше статическое сопротивление в системе водоснабжения, а значит, и снижается напор воды коммуникации.
Расчёт напора
Произвести расчёт напора для скважинного насоса центробежного или вибрационного типа вовсе не сложно. Для этого используют такую формулу:
H = Hgeo + (0,2 x L) + 10 [м],
в которой значения таковы:
- Н — итоговый напор для конкретного скважинного центробежного или вибрационного насоса;
- Hgeo м— высота трубы от места установки скважинного насоса до самой высокой вертикальной точки водозабора;
- 0,2 — коэффициент сопротивления трубопровода по всей его протяженности;
- L — горизонтальная длина трубы системы водоснабжения;
- 10-15 приблизительный показатель, необходимый для получения стабильного напора в системе, который требуется добавить к результату при расчёте.
Рассмотрим подсчёт напора для погружного скважинного насоса на примере
Имеем систему водоснабжения с колодцем, глубина зеркала воды в котором 10 метров. При этом сам колодец находится в 10 метрах от дома. Самая высокая водозаборная точка располагается над уровнем земли на 4 метра. В доме живут 4 человека. Кроме того предполагается полив участка и мойка авто.
У нас получается, что вертикальный участок трубопровода от точки забора воды насосом до самой высокой точки потребления воды составляет 14 метров. То есть Hgeo = 10+4 = 14 метров.
Здесь же берем в учёт потери в размере 20% от общей длины трубопровода, которая равна 26 метров (10 метров + 16 метров). Этот показатель будет равен приблизительно 5 метрам.
Прибавляем 10 метров на поправку.
Имеем такой результат:
Н = 14+5+10 = 29 метров.
Таким образом получаем напор для скважинного насоса 29 метров.
Производительность насоса для всех перечисленных нужд должна составлять 3-4 м3/час.
Важно: для качественной транспортировки воды по системе водоснабжения внутренняя поверхность водоприёмных труб должна быть гладкой.
vodakanazer.ru
При обустройстве водоснабжения и отопления загородных домов и дач одной из самых насущных проблем является подбор насоса. Ошибка в выборе насоса чревата неприятными последствиями, среди которых перерасход электроэнергии – самое простое, а выход из строя погружного насоса – самое распространенное. Самыми главными характеристиками, по которым необходимо выбирать любой насос, являются расход воды или производительность насоса, а также напор насоса или высота, на которую насос может подавать воду. Насос – не то оборудование, которое можно брать с запасом – «на вырост». Все должно быть выверено строго согласно потребностям. У тех, кто поленился произвести соответствующие расчеты и выбрал насос «на глазок», практически всегда бывают проблемы в виде отказов. В данной статье мы подробно остановимся на том, как определить напор насоса и производительность, предоставим все необходимые формулы и табличные данные. Также уточним тонкости расчетов циркуляционных насосов и характеристик центробежных насосов.
- Как определить расход и напор погружного насоса
- Расчет производительности/расхода погружного насоса
- Расчет напора погружного насоса
- Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения
- Как рассчитать напор насоса поверхностного
- Как определить расход и напор циркуляционного насоса
- Расчет производительности циркуляционного насоса
- Расчет напора циркуляционного насоса
- Как определить расход и напор центробежного насоса
Как определить расход и напор погружного насоса
Погружные насосы обычно устанавливаются в глубокие скважины и колодцы, там, где самовсасывающий поверхностный насос не справится. Такой насос характерен тем, что работает полностью погруженным в воду, а если уровень воды опускается до критической отметки, то отключается и не включится, пока уровень воды не поднимется. Работа погружного насоса без воды «всухую» чревата поломками, поэтому необходимо подобрать насос с такой производительностью, чтобы она не превышала дебет скважины.
Расчет производительности/расхода погружного насоса
Производительность насоса не зря иногда называют расходом, так как расчеты данного параметра напрямую связаны с расходом воды в водопроводе. Чтобы насос был способен обеспечивать потребности жильцов в воде, его производительность должна быть равна или быть чуть больше расхода воды из одновременно включенных потребителей в доме.
Этот суммарный расход можно определить, сложив расходы всех потребителей воды в доме. Чтобы не утруждать себя лишними расчетами, можете воспользоваться таблицей примерных значений расходов воды в секунду. В таблице указаны всевозможные потребители, такие как умывальник, унитаз, раковина, стиральная машина и другие, а также расход воды в л/с через них.
Таблица 1. Расход потребителей воды.
После того как просуммировали расходы всех требуемых потребителей, необходимо найти расчетный расход системы, он будет несколько меньше, так как вероятность одновременного использования абсолютно всех сантехприборов крайне мала. Узнать расчетный расход можно из таблицы 2. Хотя иногда для упрощения расчетов полученный суммарный расход просто умножают на коэффициент 0,6 – 0,8, принимая, что одновременно будет использоваться только 60 – 80 % сантехприборов. Но данный способ не совсем удачен. Например, в большом особняке с множеством сантехприборов и потребителей воды могут проживать всего 2 – 3 человека, и расход воды будет намного меньше суммарного. Поэтому настоятельно рекомендуем воспользоваться таблицей.
Таблица 2. Расчетный расход системы водоснабжения.
Полученный результат будет реальным расходом системы водоснабжения дома, который должен покрываться производительностью насоса. Но так как в характеристиках насоса производительность обычно считается не в л/с, а в м3/ч, то полученное нами значение расхода необходимо умножить на коэффициент 3,6.
Пример расчета расхода погружного насоса:
Рассмотрим вариант водоснабжения дачного домика, в котором есть такие сантехприборы:
- Душ со смесителем – 0,09 л/с;
- Водонагреватель электрический – 0,1 л/с;
- Раковина на кухне – 0,15 л/с;
- Умывальник – 0,09 л/с;
- Унитаз – 0,1 л/с.
Суммируем расход всех потребителей: 0,09+0,1+0,15+0,09+0,1=0,53 л/с.
Так как домик у нас с садовым участком и огородом, не помешает добавить сюда поливочный кран, расход которого 0,3 м/с. Итого, 0,53+0,3=0,83 л/с.
Находим по таблице 2 значение расчетного расхода: значению 0,83 л/с соответствует 0,48 л/с.
И последнее – переводим л/с в м3/ч, для этого 0,48*3,6=1,728 м3/ч.
Важно! Иногда производительность насоса указывается в л/ч, тогда полученное значение в л/с необходимо умножить на 3600. Например, 0,48*3600=1728 л/час.
Вывод: расход системы водоснабжения нашего дачного домика составляет 1,728 м3/ч, поэтому производительность насоса должна быть больше 1,7 м3/ч. Например, подойдут такие насосы 32 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-32У (1,8 м3/ч), 63 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-63У (1,8 м3/ч), 25 SPRUT 90QJD 109-0.37 (2 м3/ч), 80 AQUATICA 96 (80 м) (2 м3/ч), 45 PEDROLLO 4SR 2m/7 (2 м3/ч) и др. Чтобы более точно определить подходящую модель насоса, необходимо рассчитать требуемый напор.
Расчет напора погружного насоса
Напор насоса или высота подъема воды рассчитывается по формуле, представленной ниже. Учитывается, что насос полностью погружен в воду, поэтому такие параметры, как перепад высот между источником воды и насосом, не учитываются.
Расчет напора скважинного насоса
Формула для расчета напора скважинного насоса:
Где,
Hтр – значение требуемого напора скважинного насоса;
Hгео – перепад высот между местом нахождения насоса и наивысшей точкой системы водоснабжения;
Hпотерь – сумма всех потерь в трубопроводе. Данные потери связаны с трением воды о материал труб, а также падением давления на поворотах труб и в тройниках. Определяется по таблице потерь.
Hсвоб – свободный напор на излив. Чтобы можно было комфортно пользоваться сантехприборами, данное значение необходимо брать 15 – 20 м, минимально допустимое значение 5 м, но тогда вода будет подаваться тонкой струечкой.
Все параметры измеряются в тех же единицах, в чем измеряется напор насоса, — в метрах.
Расчет потерь в трубопроводе можно рассчитать, изучив таблицу ниже. Обратите внимание, в таблице потерь обычным шрифтом указана скорость, с которой вода протекает по трубопроводу соответствующего диаметра, а выделенным шрифтом – потери напора на каждые 100 м прямого горизонтального трубопровода. В самом низу таблиц указаны потери в тройниках, угловых соединениях, обратных клапанах и задвижках. Естественно, для точного расчета потерь необходимо знать протяженность всех участков трубопровода, количество всех тройников, поворотов и клапанов.
Таблица 3. Потери напора в трубопроводе из полимерных материалов.
Таблица 4. Потери напора в трубопроводе из стальных труб.
Пример расчета напора скважинного насоса:
Рассмотрим такой вариант водоснабжения дачного дома:
- Глубина скважины 35 м;
- Статический уровень воды в скважине – 10 м;
- Динамический уровень воды в скважине – 15 м;
- Дебет скважины – 4 м3/час;
- Скважина расположена на удалении от дома – 30 м;
- Дом двухэтажный, санузел находится на втором этаже – 5 м высота;
В первую очередь считаем Hгео = динамический уровень + высота второго этажа = 15 + 5 = 20 м.
Далее считаем Hпотерь. Примем, что горизонтальный трубопровод у нас выполнен полипропиленовой трубой 32 мм до дома, а в доме трубой 25 мм. Наличествует один угловой поворот, 3 обратных клапана, 2 тройника и 1 запорная арматура. Производительность возьмем из предыдущего расчета расхода 1,728 м3/час. Согласно предложенным таблицам ближайшее значение равно 1,8 м3/час, поэтому округлим до этого значения.
Hпотерь = 4,6*30/100 + 13*5/100 + 1,2 + 3*5,0 + 2*5,0 + 1,2 = 1,38+0,65+1,2+15+10+1,2=29,43 м ≈ 30 м.
Hсвоб примем 20 м.
Итого, требуемый напор насоса равен:
Hтр = 20 + 30 + 20 = 70 м.
Вывод: учитывая все потери в трубопроводе, нам необходим насос, напор которого равен 70 м. Также из предыдущего расчета мы определили, что его производительность должна быть выше 1,728 м3/час. Нам подходят такие насосы:
- 80 AQUATICA 96 (80 м) 1,1 кВт – производительность 2 м3/час, напор 80 м.
- 70 PEDROLLO 4BLOCKm 2/10 – производительность 2 м3/час, напор 70 м.
- 90 PEDROLLO 4BLOCKm 2/13 – производительность 2 м3/час, напор 90 м.
- 90 PEDROLLO 4SR 2m/ 13 – производительность 2 м3/час, напор 88 м.
- 80 SPRUT 90QJD 122-1.1 (80м) – производительность 2 м3/час, напор 80 м.
Более конкретный выбор насоса уже зависит от финансовых возможностей хозяина дачи.
Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения
Наличие гидроаккумулятора делает работу насоса более стабильной и надежной. К тому же, это позволяет насосу реже включаться для подкачки воды. И еще один плюс гидроаккумулятора – он защищает систему от гидравлических ударов, которые неизбежны, если насос мощный.
Объем мембранного бака (гидроаккумулятора) рассчитывается по такой формуле:
Где,
V – объем бака в л.
Q – номинальный расход/производительность насоса (или максимальная производительность минус 40%).
ΔP – разница между показателями давления включения и отключения насоса. Давление включения равно – максимальное давление минус 10%. Давление выключения равно – минимальное давление плюс 10%.
Pвкл – давление включения.
nmax – максимальное количество включений насоса в час, обычно равно 100.
k – коэффициент, равный 0,9.
Для произведения этих расчетов необходимо знать давление в системе – давление включения насоса. Гидроаккумулятор – незаменимая вещь, именно поэтому все насосные станции оснащены им. Стандартные объемы накопительных баков равны 30 л, 50 л, 60 л, 80 л, 100 л, 150 л, 200 л и более.
Как рассчитать напор насоса поверхностного
Самовсасывающие поверхностные насосы используются для подачи воды из неглубоких колодцев и скважин, а также открытых источников и баков запаса воды. Они устанавливаются непосредственно в доме или техническом помещении, а в колодец или другой источник воды опускается труба, по которой вода подкачивается до насоса. Обычно высота всасывания таких насосов не превышает 8 – 9 м, зато подавать воду на высоту, т.е. напор может быть 40 м, 60 м и более. Существует также возможность откачивать воду с глубины 20 – 30 м с помощью эжектора, который опускается в источник воды. Но чем больше глубина и удаление источника воды от насоса, тем больше падает производительность насоса.
Производительность самовсасывающего насоса считается точно так же, как и для погружного насоса, поэтому мы не будем еще раз заострять на этом внимание и сразу перейдем к напору.
Расчет напора насоса, расположенного ниже источника воды. Например, бак запаса воды находится на чердаке дома, а насос на первом этаже или в цоколе.
Где,
Нтр – требуемый напор насоса;
Нгео – перепад высот между местом расположения насоса и самой высокой точкой системы водоснабжения;
Нпотерь – потери в трубопроводе, связанные с трением. Рассчитываются точно так же, как и для скважинного насоса, только не учитывается вертикальный участок от бака, который расположен выше насоса, до самого насоса.
Нсвоб – свободный напор из сантехприборов, также необходимо брать 15 – 20 м.
Нвысота бака – высота между баком запаса воды и насосом.
Расчет напора насоса, расположенного выше источника воды – колодца или водоема, емкости.
В данной формуле абсолютно те же значения, что и в предыдущей, только
Нвысота источника – перепад высот между источником воды (колодцем, озером, копанкой, баком, бочкой, траншеей) и насосом.
Пример расчета напора самовсасывающего поверхностного насоса.
Рассмотрим такой вариант водоснабжения загородного дома:
- Колодец находится на удалении – 20 м;
- Глубина колодца – 10 м;
- Зеркало воды – 4 м;
- Труба насоса опущена на глубину 6 м.
- Дом двухэтажный, санузел на втором этаже – 5 м высота;
- Насос установлен непосредственно возле колодца.
Считаем Нгео – высота 5 м (от насоса до сантехприборов на втором этаже).
Нпотерь – примем, что наружный трубопровод выполнен трубой 32 мм, а внутренний – 25 мм. В системе есть 3 обратных клапана, 3 тройника, 2 запорных арматуры, 2 поворота трубы. Производительность насоса, который нам необходим, должна быть 3 м3/ч.
Нпотерь = 4,8*20/100 + 11*5/100 + 3*5 + 3*5 + 2*1,2 + 2*1,2 = 0,96+0,55+15+15+2,4+2,4=36,31≈37 м.
Нсвоб = 20 м.
Нвысота источника = 6 м.
Итого, Нтр = 5 + 37 + 20 + 6 = 68 м.
Вывод: необходим насос с напором 70 м и больше. Как показал подбор насоса с такой подачей воды, практически нет моделей поверхностных насосов, которые бы удовлетворяли требованиям. Имеет смысл рассмотреть вариант установки погружного насоса.
Как определить расход и напор циркуляционного насоса
Циркуляционные насосы используются в системах отопления дома для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе. Такой насос также подбирается, исходя из требуемой производительности и напора насоса. График зависимости напора от производительности насоса является основной его характеристикой. Так как существуют одно-, двух- , трехскоростные насосы, то и характеристик у них соответственно – одна, две, три. Если насос имеет плавно изменяющуюся частоту вращения ротора, то таких характеристик множество.
Расчет циркуляционного насоса – ответственная задача, лучше ее доверить тем, кто будет выполнять проект отопительной системы, так как для расчетов необходимо знать точные теплопотери дома. Подбор циркуляционного насоса выполняется с учетом объема теплоносителя, который он должен будет перекачивать.
Расчет производительности циркуляционного насоса
Для выполнения расчетов производительности циркуляционного насоса отопительного контура необходимо знать такие параметры:
- Отапливаемая площадь здания;
- Мощность источника тепла (котла, теплового насоса или др.).
Если нам известна и отапливаемая площадь, и мощность источника тепла, то можно сразу переходить к расчету производительности насоса.
Где,
Qн – подача/производительность насоса, м3/час.
Qнеобх – тепловая мощность источника тепла.
1,16 – удельная теплоемкость воды, Вт*час/кг*°К.
Удельная теплоемкость воды — 4,196 кДж/(кг °К). Перевод Джоулей в Ватты
1 кВт/час = 865 ккал = 3600 кДж;
1 ккал=4,187 кДж. Итого 4,196 кДж = 0,001165 кВт = 1,16 Вт.
tг – температура теплоносителя на выходе из источника тепла, °С.
tх – температура теплоносителя на входе в источник тепла (обратка), °С.
Данная разница температур Δt = tг – tх зависит от типа отопительной системы.
Δt= 20 °С – для стандартных отопительных систем;
Δt = 10 °С – для отопительных систем низкотемпературного плана;
Δt = 5 – 8 °С – для системы «теплый пол».
Пример расчета производительности циркуляционного насоса.
Рассмотрим такой вариант системы отопления дома: дом площадью 200 м2, система отопления двухтрубная, выполнена трубой 32 мм, протяженность 50 м. Температура теплоносителя в контуре имеет такой цикл 90/70 °С. Теплопотери дома составляют 24 кВт.
Вывод: для системы отопления с данными параметрами необходим насос, обладающий подачей/производительностью более 2,8 м3/час.
Расчет напора циркуляционного насоса
Важно знать, что напор циркуляционного насоса зависит не от высоты здания, как было описано в примерах расчета погружного и поверхностного насоса для водоснабжения, а от гидравлического сопротивления в системе отопления.
Поэтому перед тем как посчитать напор насоса, необходимо определить сопротивление системы.
Где,
Нтр – требуемый напор циркуляционного насоса, м.
R – потери в прямом трубопроводе по причине трения, Па/м.
L – общая длина всего трубопровода отопительной системы для самого дальнего элемента, м.
ρ – плотность перетекаемой среды, если это вода, то плотность равна 1000 кг/м3.
g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.
Z – коэффициенты запаса для дополнительных элементов трубопровода:
- Z=1,3 – для фитингов и арматуры.
- Z=1,7 – для термостатических вентилей.
- Z=1,2 – для смесителя или устройства, предотвращающего циркуляцию.
Как было установлено вследствие опытов, сопротивление в прямом трубопроводе примерно равно R=100 – 150 Па/м. Это соответствует напору насоса примерно 1 – 1,5 см на метр.
Определяется ветка трубопровода – самая неблагоприятная, между источником тепла и самой удаленной точкой системы. Необходимо сложить длину, ширину и высоту ветки и умножить на два.
L = 2*(a+b+h)
Пример расчета напора циркуляционного насоса. Данные возьмем из примера расчета производительности.
В первую очередь рассчитываем ветку трубопровода
L = 2*(50+5) = 110 м.
Нтр = (0,015 * 110 + 20*1,3 + 1,7*20)1000*9,8 = (1,65+26+34)9800=0,063= 6 м.
Если фитингов и других элементов будет меньше, то напор потребуется меньший. Например, Нтр = (0,015*110+5*1,3+5*1,7)9800=(1,65+6,5+8,5)/9800=0,017=1,7 м.
Вывод: для данной системы отопления необходим циркуляционный насос с производительностью 2,8 м3/час и напором 6 м (зависит от количества арматуры).
Как определить расход и напор центробежного насоса
Производительность/подача и напор центробежного насоса зависят от количества оборотов рабочего колеса.
Например, теоретический напор центробежного насоса будет равен разности напоров на входе в рабочее колесо и на выходе из него. Жидкость, поступающая в рабочее колесо центробежного насоса, движется в радиальном направлении. Это означает, что угол между абсолютной скоростью на входе в колесо и окружной скоростью равен 90 °.
Где,
Нт – теоретический напор центробежного насоса.
u – окружная скорость.
c – скорость движения жидкости.
α – угол, о котором шла речь выше, угол между скоростью на входе в колесо и окружной скоростью, равен 90 °.
Где,
β=180°-α.
т.е. значение напора насоса пропорционально квадрату числа оборотов в рабочем колесе, т.к.
u=π*D*n.
Действительный напор центробежного насоса будет меньше теоретического, так как часть энергии жидкости будет расходоваться на преодоление сопротивления гидравлической системы внутри насоса.
Поэтому определение напора насоса производится по следующей формуле:
Где,
ɳг – гидравлический КПД насоса (ɳг=0,8- 0,95).
ε – коэффициент, который учитывает количество лопаток в насосе (ε=0,6-0,8).
Расчет напора центробежного насоса, требуемого для обеспечения водоснабжения в доме, рассчитывается по тем же формулам, что были приведены выше. Для погружного центробежного насоса по формулам для погружного скважинного насоса, а для поверхностного центробежного насоса – по формулам для поверхностного насоса.
Определить требуемый напор и производительность насоса для дачи или загородного дома не составит труда, если подойти к вопросу с терпением и правильным отношением. Правильно подобранный насос обеспечит долговечность скважины, стабильную работу систему водоснабжения и отсутствие гидроударов, который являются главной проблемой выбора насоса «с большим запасом на глаз». Как результат – постоянные гидроудары, оглушительный шум в трубах и преждевременный износ арматуры. Так что не стоит лениться, просчитайте все заранее.
strport.ru