Мощность насоса. КПД центробежных насосов

12 Испытание поршневого насоса

Испытание насоса
производится с целью определения затрат
мощности в отдельных частях насоса.

При испытании
снимаются индикаторная диаграмма,
показания мановакуумметра на всасывании
и манометра на нагнетании, расходомера
и по электроприборам фиксируется
мощность, потребляемая двигателем.

Наибольший интерес
представляет индикаторная диаграмма,
по которой можно выявить неисправности,
возникающие в гидравлической части
насоса.

Для слияния диаграмм
можно воспользоваться механическим
индикатором давления.

Рисунок
5.26

На рисунке 5.26
представлена принципиальная схема
механического индикатора, установленного
на цилиндре насоса. Индикатор состоит
из барабана 1, на который надевается
бумага, и гидроцилиндра 2, присоединяемого
к цилиндру насоса 4 через кран 3. При
открытии крана давление из полости
цилиндра насоса передается в гидроцилиндр
индикатора, вызывая перемещение поршня
последнего. Поршень индикатора на своем
штоке имеет тарированную на определенное
давление пружину 5 с рычагом, на конце
которой крепится карандаш 6. Барабан
тягой 7 соединен с одной из деталей
насоса, движущейся возвратно-поступательно
(шток 8), что приводит к возвратно-поступательному
движению барабана, соответствующему
ходу поршня.

На
бумаге барабана прочерчиваются линии,
равные или пропорциональные длине хода
поршня при атмосферном давлении Р
при открытом ранее З΄ и закрытом кране
З и линии давления за два хода поршня
Р_В
и Р_Н
при открытом кране З и закрытом кране
З΄. Полученная таким путем индикаторная
диаграмма имеет вид (рисунок 5.27),
где рв, рн, рi
— давления всасывания, нагнетания и
индикаторное; f_D
— площадь диаграммы;l—
длина диаграммы, равная или пропорциональная
длине хода поршня S.

Рисунок
5.27

Чтобы
определить среднеиндикаторное давление
по диаграмме, надо знать постоянную
пружины индикатора — масштаб диаграммы
пo
высоте т (мм=1кгс/см2).

На индикаторной
диаграмме, полученной при испытании
насоса в начале всасывания и нагнетания,
фиксируется и т.п. неоднократные колебания
клапанов, что вызывается изменением их
гидравлического сопротивления при
подъеме с седла и последующим свободным
движением; при значительных давлениях
линии подъема и падения давления не
строго вертикальны из-за сжимаемости
жидкости и выделения из нее пузырьков
газа.

По виду индикаторной
диаграммы можно установить различные
неисправности в работе насоса. На рисунке
5.28 показаны диаграммы при работе насоса
с различными неисправностями: 1 — насос
вместе с жидкостью всасывает воздух,
который сжимает по линии “a”
в начале процесса нагнетания; 2 — в
цилиндре имеется воздушный мешок,
который сжимается по линии- “a”
в начале процесса нагнетания и расширяется
по линии “в” в начале процесса всасывания;
3 – пропускает всасывающий клапан; 4 –
пропускает нагнетательный клапан; 5 –
недостаточный (отсутствует) объем
воздушной подушки пневмокомпенсаторов.

Рисунок 5.28

Ключевые особенности насосов для скважин

Ключевым отличием насосов для скважин считают материал. Чаще всего встречаются модели из стали и пластика. Это антикоррозийные материалы, защищающие поверхность от деформации и повреждения. Для всех скважинных насосов делают петлю. С ее помощью к оборудованию крепят трос. Он позволяет погружать насосы на дно водоема и при необходимости поднимать наружу. В насосах устанавливают фильтр для очищения поступающей воды из скважины.

Среди насосов для воды по устройству различают центробежные и вибрационные модели. Центробежные насосы для перекачивания воды имеют внутренний механизм для всасывания жидкости. Это происходит за счет вращающихся рабочих колес, захватывающий объемы воды. Существует классификация по ступеням, которая определяет количество рабочих колес в системе.

Силу струи в центробежном насосе зависит от работы предыдущего колеса. Это беспрерывный динамичный процесс, который обеспечивает высокие показатели напора насосов. Центробежные системы ценятся отличными показателями производительности. Эксплуатационный срок зависит от правильности использования устройства. Он достигает 5-ти лет. Вам не придется регулярно обслуживать центробежные насосы, применяя их для любых источников. Стоят они на порядок дороже вибрационных, но их покупка оправдана за счет достойных технических параметров.

В вибрационных моделях работа обеспечивается за счет электромагнита и вибратора. В результате колебаний вибратора происходит движение поршня. Это продуцирует всасывание определенного объема воды из скважины. Выталкивается жидкость через поршень. Для вибрационных насосов характерна более низкая цена. Они подходят для небольших нагрузок, поскольку имеют ограниченную производительность. Чаще всего вибрационный насос применяют для полива участков.

Виды насосов отличаются максимальным напором. Некоторые модели способны поднимать воды с глубины до 100 метров. При выборе насосов для установки в скважинах исследуется и качество воды в источнике. Она не должна быть загрязненная и с превышающим количеством примесей по стандартам оборудования. В описании насосов указывают максимальное количество твердых частиц в жидкости. Игнорирование этого показателя обернется выходом из строя агрегата или снижением его производительности.

Если вы намерены купить насос для скважинного колодца до появления источника воды, обсудите с проектировщиками его точные замеры и диаметр трубы. Параметры должны быть сопоставимы.

Расчет давления

Если циркуляционный насос устанавливается во время монтажа основного обогревательного оборудования, существует необходимость в расчёте давления, относительно указанного аппарата. Осуществляется сие мероприятие при посредстве следующей формулы:

H=(R*L +Z’)/p*g.

Здесь присутствуют такие величины и значения:

R -показатель сопротивления, касательно прямого участка трубопровода.

L — длина самого трубопровода.

Z — сопротивление, спровоцированные различными препятствиями, присутствующими на пути циркулирующего вещества (фитинги, арматура).

p — показатель плотности носителя тепла при конкретной температуре.

g — показатель ускорения, относительно свободного падения.

При расчёте насоса, устанавливаемого в уже функционирующую систему обогрева, используются приблизительные данные:

H=R*L*ZF

Здесь присутствуют следующие параметры:

R -сопротивление прямой трубы. Примерное значение данной величины равняется 100-150 Паскаль на метр. Его следует отобразить в показателях давления. Тогда оно примет такой вид: 0,010-0,015 метра на один метр трубопровода.

В данном случае надо отталкиваться от максимального значения. Подобные действия не окажут отрицательного влияния на энергопотребление.

L — общая длина труб. Если речь идёт о двухтрубной системе обогрева, следует учитывать продолжительность и подающего контура, о обратного.

ZF — коэффициент умножения, который значительно упрощает процесс выполнения расчётных операций. Его значение зависит от таких обстоятельств:

если система оснащена обычными шаровыми вентилями, исключающими уменьшение просвета, а также фитингами с соответствующими габаритами, коэффициент умножения равняется 1,3;
когда в системе присутствует дроссель либо термостатический регулятор, который разрывает схему, применяется дополнительное значение, равное 1,7;

Пример расчёта

Если общая площадь квадратного помещения равны 150м2, то длина каждой из стен составит 12,25 метра. Следовательно, суммарную протяжённость трубопровода вычислить достаточно просто: 12,25 надо умножить на 4, в результате получится 49 метров.

Стоит отметить, что дроссели монтируются непосредственно на обогревательные приборы. При этом, разрыв основного кольца должен быть полностью исключён.

Подставляя имеющиеся значения в соответствующую формулу, можно определить искомое давление:

0,015*49*1,3=0,9555.

Важно заметить, что приобретаемый циркуляционный насос должен обладать запасом по напору,Э величина которого составляет, как минимум, десять процентов. Циркуляционный насос является обязательным элементом системы водяного отопления дома с принудительной или комбинированной (совмещенной) циркуляцией. А для того, чтобы она работала эффективно необходимо правильно выбрать модель с наиболее подходящими характеристиками

Из материала этой статьи вы можете узнать, как самостоятельно осуществить подбор циркуляционного насоса для системы отопления

А для того, чтобы она работала эффективно необходимо правильно выбрать модель с наиболее подходящими характеристиками. Из материала этой статьи вы можете узнать, как самостоятельно осуществить подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Циркуляционный насос является обязательным элементом системы водяного отопления дома с принудительной или комбинированной (совмещенной) циркуляцией. А для того, чтобы она работала эффективно необходимо правильно выбрать модель с наиболее подходящими характеристиками. Из материала этой статьи вы можете узнать, как самостоятельно осуществить подбор циркуляционного насоса для системы отопления.

Правильный подбор насоса для системы отопления с котлом

Для функционирования современной системы отопления, оснащенной принудительным движением теплоносителя по контурам, используется циркуляционный насос. Именно благодаря этому устройству теплоноситель движется по магистралям системы отопления, а также насос используется в системе теплый пол и системе рециркуляции ГВС. Сложные многоконтурные системы больших домов могут оснащаться несколькими циркуляционными агрегатами.

Чтобы добиться эффективной теплоотдачи системы отопления необходимо, чтобы параметры циркуляционного насоса соответствовали параметрам системы. Для ориентирования в теме, как выбрать циркуляционный насос для системы отопления с учетом источника тепла (котла), следует ознакомиться с устройством и параметрами насоса.

Особенности конструкции и принцип работы

Центробежные насосы обладают высокой эффективностью и применяются для перегонки различных жидкостей: вода, масло, нефть и т. д. В зависимости от области применения они делятся на два основных типа:

промышленные;
бытовые.

Для обустройства водоснабжения и системы отопления в своем доме используются бытовые центробежные насосы. Для выбора оптимальной модели следует ознакомиться с конструкции и принципом работы оборудования. Подобное устройство состоит из следующих основных узлов и компонентов:

электродвигатель;
корпус, внутри которого выполнены каналы в виде спирали;
рабочее колесо, в зависимости от технических параметров может быть несколько штук;
лопасти;
приемные и выпускной патрубок.

Работа центробежного насоса основана на физическом законе перемещения жидкости по средствам передачи ей энергии от вращающегося тела. Всасывающий трубопровод и корпус устройства заполнены водой. Дальнейшее движение жидкости обеспечивают рабочее колесо и лопасти, которые жестко связаны с выходным валом электродвигателя. При вращении колеса возникает центробежная сила, которая вытесняет жидкость к спиральным каналам корпуса насоса, в результате чего образуется область повышенного давления и вода попадает в выпускной патрубок. Затем происходит резкое падение давления и через впускной канал снова всасывается вода, и цикл повторяется многократно.

Как рассчитать насос, если известна мощность котла

Часто возникают ситуации, когда котел приобретается заблаговременно или же насос добавляется в уже функционирующую систему отопления. В этом случае мощность отопительного агрегата известна, и все остальные элементы контура выбираются в зависимости от значения этого показателя.

Для расчета производительности циркуляционного насоса при заданной мощности источника нагрева, пользуются следующей формулой.

Q = N ÷ (t2 — t1), где:

Q – производительность насоса (м³/час);
N – мощность отопительного устройства (Вт);
t2 – температура теплоносителя на входе системы (⁰С);
t1 – температура жидкости на выходе из контура (⁰С).

Если возможность точно определить указанные параметры подачи и «обратки» отсутствует, воспользуйтесь средним значением температурного перепада — 15 ⁰С.

Расчет мощности электродвигателя

Преобразование электрической энергии в кинетическую осуществляется при помощи различных типов электродвигателей. Чаще всего электродвигатели выполняют функцию электроприводов машин и механизмов, применяются для обеспечения работы насосного оборудования, вентиляционных систем и многих других агрегатов и устройств. В связи с таким широким применением, особую актуальность приобретает расчет мощности электродвигателя. Для этих целей разработано много различных методов, позволяющих выполнить расчеты, применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Основные типы электродвигателей
Расчет мощности электродвигателя для насоса
Расчет мощности двигателя формула для компрессора
Формула расчета для вентиляторов
Расчет пускового тока электродвигателя
Режимы работы электродвигателей

Устройство насоса

Циркуляционный насос в разрезеУстройство насоса «сухого» типа

Посмотрим на разрез насоса. Он состоит из самого насоса и электромотора с блоком управления. Материал корпуса может быть: нержавеющая сталь, бронза, алюминий, чугун. Крыльчатка из нержавеющей стали или технополимера, закрепленная на валу двигателя, своим вращением создает принудительное движение жидкости через насос. Оси входного патрубка и ось выходного обычно расположены вдоль одной линии.Подшипники и вал циркуляционных современных насосов — из керамики, что благоприятно влияет на уровень шума и долговечность устройства.

Как определить требуемый напор циркуляционного насоса

Напор центробежных насосов чаще всего выражают в метрах. Значение напора позволяет определить какое гидравлическое сопротивление он способен преодолеть. В замкнутой системе отопления напор не зависит от ее высоты, а обуславливается гидравлическими сопротивлениями. Для определения требуемого напора необходимо произвести гидравлический расчет системы. В частных домах при использовании стандартных трубопроводов, как правило, достаточно насоса, развивающего напор до 6 метров.

Не стоит опасаться того, что выбранный насос способен развить больший напор чем вам нужно, т.к развиваемый напор определяется сопротивлением системы, а не числом указанным в паспорте. Если максимального напора насоса не хватит, чтобы прокачать жидкость через всю систему, циркуляции жидкости не будет, поэтому следует выбирать насос с запасом по напору .

Проверка выбранного электродвигателя а. Проверка продолжительности перекладки руля

Для выбранного
насоса смотрим графики зависимости
механического и объемного КПД от
давления, создаваемого насосом (см. рис.
3).

4.1. Находим моменты,
возникающие на валу электродвигателя
при различных углах перекладки руля:

где: M_α
– момент на валу электродвигателя
(Н·м);

Q_уст
– установленная производительность
насоса;

P_α
– давление масла, создаваемое насосом
(Па);

P_тр
– потери давления на трение масла в
трубопроводе (3,4÷4,0)·105
Па;

n_н
– число оборотов насоса (об/мин);

η_r
– гидравлический КПД, связанный с
трением жидкости в рабочих полостях
насоса (для ротационных насосов ≈ 1);

η_мех
– механический КПД, учитывающий потери
на трение (в сальниках, подшипниках и
других трущихся частях насосов (см.
график на рис. 3).

Данные расчетов
заносим в таблицу 4.

4.2. Находим скорости
вращения электродвигателя для полученных
значений моментов (по построенной
механической характеристике выбранного
электродвигателя – см. п. 3.6). Данные
расчета заносим в таблицу 5.

Таблица 5

α°	n, об/мин	η_r	Q_α, м3/с
5
10
15
20
25
30
35

4.3. Находим
действительную производительность
насоса при полученных скоростях
электродвигателя,

где: Q_α
– действительная производительность
насоса (м3/сек);

Q_уст
– установленная производительность
насоса (м3/сек);

n
– действительная скорость вращения
ротора насоса (об/мин);

n_н
– номинальная скорость вращения ротора
насоса;

η_v
– объемный КПД, учитывающий обратный
перепуск перекачиваемой жидкости (см.
график 4.)

Данные расчета
заносим в таблицу 5. Строим график Q_α=f(α)
– см. рис. 4.

Рис. 4. ГрафикQ_α=f(α)

4.4. Полученный
график разбиваем на 4 зоны и определяем
время работы электропривода в каждой
из них. Расчет сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Зона	Граничные углы зон α°	H_i (м)	V_i (м3)	Q_ср.з (м3/сек)	t_i (сек)
I
II
III
IV

4.4.1. Находим
расстояние, проходимое скалками в
пределах зоны

где: H_i
– расстояние, проходимое скалками в
пределах зоны (м);

R_o
– расстояние между осями баллера и
скалок (м).

4.4.2. Находим объем
масла, перекачиваемого в пределах зоны

где: V_i
– объем перекачиваемого масла в пределах
зоны (м3);

m_цил
– число пар цилиндров;

D
– диаметр плунжера (скалки), м.

4.4.3. Находим
продолжительность перекладки руля в
пределах зоны

где: t_i
– средняя продолжительность перекладки
руля в пределах зоны (сек);

Q_ср_i
– средняя производительность в пределах
зоны (м3/сек)
– берем из графика п. 4.4. или рассчитываем
из таблицы 5).

4.4.4. Определяем
время работы электропривода при
перекладке руля с борта на борт

t_пер=
t₁+
t₂+
t₃+
t₄+
t_o,

где: t_пер
– время перекладки руля с борта на борт
(сек);

t₁÷t₄
– продолжительность перекладки в
каждой зоне (сек);

t_o
– время изготовки системы к действию(сек).

4.5. Сравниваем t
перекладки с Т (время перекладки руля
с борта на борт по требованию РРР), сек.

t_пер≤Т
(30 сек)

1 Исходные данные для расчёта рабочего колеса.

Рабочее
колесо является наиболее важным элементом
центробежного насоса. Если возникает
необходимость аналитического расчёта
насоса, как в нашем случае, то расчёт
ведётся с учётом геометрии ранее
спроектированных насосов с высокими
энергетическими показателями.

Для
расчёта рабочего колеса необходимо
знать подачу Q,
напор Н, частоту вращения n.
При проектировании пожарного насоса n
принимают равной 2900 об/мин, что обеспечивает
рациональную конструкцию колеса,
развивающего достаточно высокий напор.
При этом ограничения по частоте вращения,
связанные с опасностью кавитации,
отсутствуют, т. к. пожарные насосы на
судах работают с подпором.

Для
оценки максимально допустимой с точки
зрения кавитации частоты вращения
рабочего колеса осушительного и
балластного насоса используется
кавитационный коэффициент быстроходностис,
предложенный С. С. Рудневым:

где:
n
— частота вращение вала насоса, об/мин;

Q
— подача насоса, м3/с;

hкр
— критический кавитационный запас в
метрах, который можно определить по
формуле:

где:
Р_A
— атмосферное давление, Па;

Р_n
— давление насыщенных паров воды,
зависящее от температуры (табл. 5), Па;

H_ВД
— максимально допустимая высота всасывания
в метрах, определяемая по результатам
гидравлического расчёта сопротивления
приёмного трубопровода осушительной
или балластной системы;

V_вход
— скорость жидкости на входе в насос,
равная скорости в приёмном трубопроводе,
м/с;

с
— кавитационный коэффициент быстроходности,
который лежит в пределах:

—
для пожарных насосов 700÷800;

—
для осушительных и балластных 800÷1000.

По
известным величинам Q,
c,
hкр
определяется максимально допустимая
частота вращения вала насоса n_max:

Давление
насыщенных паров Таблица 5

t, о С	5	10	20	30	40	50	60	70
Р_n/g , кПа	0,6	0,9	1,2	2,3	4,2	7,4	12,3	19,9	31,2

Значение
n_maxможет
быть использовано для расчёта рабочего
колеса насоса, если между двигателем и
насосом используется промежуточная
передача (редуктор, ременная или т.п.),
позволяющая набрать необходимое
передаточное число i.

Однако,
в большинстве случаев на судах используется
непосредственный привод насоса от
асинхронного двигателя, имеющего частоту
1450 или 2900 об/мин.

Отсюда,
если n_max
> 2900 об/мин, то выбирается n
= 2900 об/мин, что позволяет существенно
сократить габариты проектируемого
насоса. Если n_maxmax.

Видео

С практическими рекомендациями по расчету насосного оборудования для отопительных контуров можно познакомиться, просмотрев это видео.

Ни для кого, наверное, не секрет, что для перемещения жидкости люди, как правило, используют всевозможное насосное оборудование. Наиболее распространенными агрегатами этого вида являются центробежные насосы, в которых перекачка жидкости осуществляется с помощью центробежной силы. Для того, чтобы центробежное насосное оборудование всегда функционировало бесперебойно и безотказно, всегда стоит очень внимательно подходить к его выбору. Чтобы правильно выбрать центробежный насос, прежде всего, необходимо будет знать, для каких целей будет использоваться этот вид оборудования. И только после этого стоит рассчитать необходимые технические характеристики этих насосных агрегатов. Поэтому в этой статье мы постараемся подробно осветить, как правильно произвести расчет центробежного насоса, а также какие показатели функционирования при этом стоит учитывать.

Основные правила проектирования

Проектирование теплого пола

Длина каждого контура 16 мм не должна превышать 100 м (или 120 для труб диаметром 20 мм). Чем короче будет длина труб, тем экономичнее окажется система, так как потребуется более слабый циркулярный насос.
Оптимальным вариантом для 16 мм труб считается длина 65 м, или примерно 10 м2. Расход насоса для работы на такое помещение (10 м2) должен быть не менее 2 литров в минуту.
Нужно проектировать контуры таким образом, чтобы они имели равномерную длину, и не отличались друг от друга более чем на 10-20% с учетом подвода к коллектору.
Оптимальное расстояние между труб 150 мм.
Температура поверхности не должна превышать 30 градусов. В большинстве случаев этого достаточно. Имейте в виду, что температура теплоносителя может быть на 10-20 градусов выше.
Самым оптимальным способом укладки труб является «улитка». Такой вариант равномерно распределяет тепло по поверхности и не создает больших гидравлических потерь за счет плавных поворотов.
Так как на полу рядом с наружными стенами холоднее, там шаг укладки делается в 1,5 раза меньше, но не менее 10 сантиметров.
Крепление труб лучше всего делать по разметке. Особенно без неё не обойтись, если имеются препятствия, которые нужно обходить, либо косые углы.

Конструкция теплого пола

Основание имеет перепады высот менее 3 см;
Используется утеплитель толщиной от 3 сантиметров, тем самым повышается эффективность системы, она не греет пол по направлению вниз. Лучше всего использовать пенопласт или пенополистирол плотностью выше 35 кг/м3.
Бетонная стяжка имеет толщину 4-10 см.
Используется арматурная сетка для армирования стяжки и равномерного распределения тепла.
Применяются сшитые из полиэтилена или металлопластиковые трубы. Разницы между ними особой нет, кроме как в удобстве укладки: металлопластик будет легко укладывать, так как он просто гнется.
Чем больше будет диаметр труб – тем меньше будет сопротивление потоку и теплопередача, а значит и КПД выше. Поэтому обычно используют трубы диаметром 16 и 20 мм.
В качестве защитного и теплораспределяющего слоя поверх труб используется бетонная стяжка с мелким щебнем.

Определения дебита

После бурения, проводившая работу организация предоставляет протокол испытания, либо паспорт на скважину, в который вносится все необходимые параметры. Однако, при бурении для домохозяйств, подрядчики часто вносят в паспорт приблизительные значение.

Перепроверить достоверность информации или рассчитать дебит вашей скважины можно своими руками.

Однако, абсолютно точно рассчитать продуктивность источника сложно. Расчет показателей требует времени и спецоборудования. Но, полученного результата будет достаточно для понимания возможностей вашего источника.

Динамика, статика и высота столба воды

Прежде чем приступить к измерениям, нужно понять, что такое статический и динамический уровень воды в скважине, а также высота столба воды в скважинной колонне. Замер данных параметров необходим не только для расчета производительности скважины, но и для правильного выбора насосного агрегата для системы водоснабжения.

Статический уровень – это высота водяного столба при отсутствии водозабора. Зависит от внутрипластового давления и устанавливается во время простоя (как правило не менее часа);
Динамический уровень – установившейся уровень воды во время водозабора, то есть когда приток жидкости равняется оттоку;
Высота столба – разница между глубиной скважины и статическим уровнем.

Произвести измерение можно с помощью:

Электроуровнемера;
Электрода, замыкающего контакт при взаимодействии с водой;
Обычного грузика, подвязанного к веревке.

Замер с помощью сигнализирующего электрода

Определение производительности насоса

При расчете дебита необходимо знать производительность насоса во время откачки. Для этого можно воспользоваться следующими способами:

Посмотреть данные расходомера или счетчика;
Ознакомиться с паспортом на насос и узнать производительность по рабочей точке;
Посчитать приблизительной расход по напору воды.

В последнем случае, необходимо на выходе водоподъемной трубы закрепить в горизонтальном положении трубу меньшего диаметра. И произвести следующие замеры:

Длину трубы (мин 1,5 м.) и ее диаметр;
Высоту от земли до центра трубы;
Длину выброса струи от конца трубы до точки падения на землю.

После получения данных необходимо сопоставить их по диаграмме.

Сопоставьте данные по аналогии с примером

Упрощенный расчет

Дебит скважины – это отношение произведения интенсивности водооткачки и высоты водяного столба к разности между динамическим и статическим водными уровнями. Для определения дебита скважины определения используется формула:

Dт =(V/(Hдин-Нст))*Hв , где

Dт –искомый дебит;
V – объем откачиваемой жидкости;
Hдин – динамический уровень;
Hст – статический уровень;
Нв – высота столба воды.

Например, мы имеем скважину глубиной 60 метров; статика которой составляет 40 метров; динамический уровень при работе насоса производительностью 3 куб.м/час установился на отметке 47 метров.

Итого, дебит составит: Dт = (3/(47-40))*20= 8,57 куб.м/час.

Удельный дебит

С увеличением производительности насоса, динамический уровень, а соответственно и фактический дебит снижается. Поэтому более точно водозабор характеризует коэффициент продуктивности и удельный дебит.

Для вычисления последнего следует произвести не один, а два замера динамического уровня при разных показателях интенсивности водозабора.

Формула определяет его как отношение разности большего и меньшего значений интенсивности водозабора к разности между величинами падения водного столба.

Dуд=(V2-V1)/(h2-h1), где

Dуд – удельный дебит
V2 – объем откачиваемой воды при втором водозаборе
V1 – первичный откачиваемый объем
h2 – снижение уровня воды при втором водозаборе
h1 – снижение уровня при первом водозаборе

Возвращаясь к нашей условной скважине: при водозаборе с интенсивностью 3 куб.м/час, разница между динамикой и статикой составила 7 м.; при повторном замере с производительностью насоса в 6 куб.м/час разница составила 15 м.

Итого, удельный дебит составит: Dуд =(6-3)/(15-7)= 0,375 куб.м/час

Реальный дебит

Расчет строится на основании удельного показателя и расстоянии от поверхности земли до верхней точки фильтровальной зоны, учитывая условие, что насосный агрегат не будет погружен ниже. Данный расчет максимально соответствует реальности.

Dт = (Hф-Hст)*Dуд, где

Dт –дебит скважины;
Hф – расстояние до начала фильтровальной зоны (в нашем случае примем за 57 м.);
Hст – статический уровень;
Dуд – удельный дебит.

Итого, реальный дебит составит: Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.

Как видно, в случае с нашей воображаемой скважиной, разница между упрощенным и последующем измерением составила почти 2,2 куб.м/час в сторону уменьшения производительности.

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.

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

Для чего необходимы расчеты

Большинство современных систем автономного обогрева, использующихся для поддержания определенной температуры в жилых помещениях, укомплектованы насосами центробежного типа, которые обеспечивают бесперебойную циркуляцию жидкости в отопительном контуре.

За счет увеличения давления в системе можно снизить температуру воды на выходе отопительного котла, сократив тем самым суточный расход потребляемого им газа.

Правильный выбор модели циркуляционного насоса, позволяет на порядок повысить уровень эффективности работы оборудования в отопительный сезон и обеспечить комфортную температуру в помещениях любой площади.

Мембранный бак для водоснабжения

Для бытовой скважины применяются гидроаккумуляторы различной конструкции, материалов, объемов. Для вычислений потребуются следующие данные:

Насосы для скважины могут быть погружные и поверхностные.

номинальная производительность оборудования – 60% от максимальной подачи насоса;
разница давлений – Р 1 – Р 2 (давление включения на 10% ниже максимального, указанного в паспорте, давление отключения на 10% выше минимального);
ежечасное число включений – обычно заявлено производителями 100;
давление включения;
коэффициент – 0,9 единиц.

Для получения объема мембранного бака необходимо:

сложить давление включения, единицу, разницу давлений;
умножить полученное число на 1000, номинальный расход;
разделить результат на 4, максимальное число ежечасных включений, разницу давлений, коэффициент.

Производители выпускают накопительные баки стандартных объемов, после вычисления необходимого объема гидроаккумулятора останется выбрать ближайший размер с 15% запасом. Колодец обычно используется в зимних/летних схемах водопровода жилищ сезонного, периодического проживания. При каждом отъезде хозяев система консервируется, вода сливается из контуров через спускную магистраль. Объема скважины для этого недостаточно, дополнительный заглубленный в землю резервуар увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому используется бюджетный вариант в виде колодца.

Поверхностные насосы являются самовсасывающими конструкциями, используются при небольших глубинах 8-12 м. Поднять воду из артезианской скважины 100-200 м можно лишь профессиональным оборудованием, которое для бюджета семьи слишком дорого. В них используются эжекторы, скважины удовлетворяют потребности целых коттеджных поселков.

Производительность поверхностного самовсасывающего оборудования вычисляется аналогично предыдущему случаю. При расчете напора учитывается взаимное расположение элементов водопровода:

насос может располагаться в цоколе, подсобном помещении нижнего этажа, в техподполье, кессоне на устье скважины;
гидроаккумулятор монтируют на любом уровне.

Вычисления аналогичны расчетам для погружных насосов, однако добавляется вычитание из напора Н б. Это значение потерь в зависимости от высоты бака – разница высот гидроаккумулятора, зеркала водозабора. Если взять вариант расчета для двухэтажного коттеджа со следующими характеристиками:

удаление источника от здания 20 м;
подъем воды с глубины 6 м трубой насоса;
зеркало водозабора на глубине 4 м;
общая глубина скважины 10 м;
расположение насоса в кессоне;
высота санузла 5 м.

Перепад высот составит 5 м. При схеме с двумя 90 градусными отводами, парой вентилей, тремя тройниками, тремя обратными клапанами, аналогичным сечением труб (25 мм внутренняя, 32 мм наружная) от насоса потребуется производительность 3 куба ежеминутно. Потери напора составят 37 м, напор излива 20 м, высота источника 6 м. Таким образом, для автономной системы водообеспечения потребуется насос с напором больше 70 м, что является редкостью у моделей большинства производителей. В данном случае рациональным решением будет использование погружной модификации после аналогичного расчета.

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.

Рис. 1 Онлайн калькулятор для определения объема подачи – внешний вид

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.

Рис. 2 Онлайн — калькулятор для расчета насоса для водоснабжения

Мощность насоса: подбор по напору и расходу, производительность и формула расчета