Как устроен насос: Устройство насоса. Принцип действия насоса.

alexxlab | 04.05.2023 | 0 | Разное

Как устроен консольный центробежный насос?

Гидравлические механизмы имеют разные классификации в зависимости от их свойств. Вращательное движение лопастей, расположенных на рабочем колесе, позволяет взаимодействовать с жидкостью. Данные конструкции создают для того, чтобы перекачивать горячую или холодную воду с малым содержанием твердых веществ. КПД может доходить до 60-80 %. Это зависит от особенностей определенной модели и мощности двигателя.

Лопастное колесо – барабан с одним или двумя дисками, параллельно скрепленными между собой, с лопастями, расположенными на поверхности диска или между ними. Это главная оставляющая такого механизма, поскольку с его помощью передается энергия потоку жидкости. Наносные системы бывают и многоступенчатыми, имеющими несколько колес с лопастями.

Консольные центробежные устройства чаще всего используют для взаимодействия с водой. В их ходовой части имеется вал на который, при помощи гайки, зафиксировано рабочее колесо. Подшипник осуществляет функцию опоры. Также предусмотрена компенсационная камера для предотвращения протечек из-за высокого давления.

Насос состоит из таких элементов:

  • корпус с крышкой;
  • лопастное колесо;
  • сальниковое или торцовое уплотнение;
  • кронштейн;
  • уплотнительные кольца;
  • подшипниковые узлы;
  • вал и подшипник вращения.

Каждая модель имеет различные характеристики по производительности-напору, мощности и размеру.

 

Как работает центробежный насос?

Особенность самой конструкции определяет порядок ее работы:

  • После включения двигателя начинается вращение рабочего колеса, расположенного на валу.
  • Из-за созданного разряжения вода втягивается во всасывающую камеру, а затем с ускорением нагнетается через напорный патрубок.

Чем быстрее вращается колесо, тем выше производительность и создаваемое давление, но она не должна превышать допустимого предела, потому что это может повлечь за собой снижение входного давления.

Поэтому подбором консольных аппаратов занимаются только профессионалы.

Для успешного функционирования такой системы необходим фундамент из бетона с основанием, к которому анкерами будет крепиться рама насоса. Между корпусом насосного механизма и началом фундамента устанавливают прокладку, которая будет поглощать вибрацию, а перед трубами на патрубках устанавливают компенсирующие вставки, которые обеспечивают снижение нагрузок на патрубки.

Виды консольных гидравлических устройств

Выделяют некоторые разновидности оборудования:

  • В аппаратах по типу УЦН и УМЦН, представляющем собой горизонтальный механизм, насос и привод взаимодействуют при помощи муфты.
  • В установках по типу УЦН-М, в виде установки с одним блоком и вращательным кругом.
  • В механизмах ВЦН и УМЦН-В предусматривается линейное расположение осей всасывающего и напорного парубков.

Все эти системы экономичны, надежны и эффективны в использовании.

Капитальный ремонт консольного центробежного насосного устройства делают в том случае, если выработан весь установленный ресурс. Эксплуатационный период определяют по марке и модели. Профилактический ремонт необходим 1 раз в квартал.

Студенческая газета РХТУ Альтернативный Менделеевец

О центробежных насосах, или как не учить картинки

 


1. Водная часть

В предыдущей статье мы узнали, как не зубрить поршневые насосы, но при этом уметь изобразить их с точностью, достаточной для сдачи экзамена любому адекватному преподу — достаточно немного поднапрячься, понять принцип работы, запомнить основные узлы, а все остальное сделает здравый смысл.

К примеру: нет смысла учить, что у поршневого насоса есть корпус, патрубки (всасывающий/нагнетательный) и поршень — это логично и само будет нарисовано походу изображения. Нет смысла учить и сколько у насоса гаек, а также из какой марки стали это все выполнено — справочники никто не отменял. А вот знать, что у поршневого насоса есть (минимум) два клапана, причем один закрыт, когда открыт другой — это будет полезно.

Центробежные насосы хоть и устроены сложней, но если разобраться, то и они легко рисуются и запоминаются. Давайте разбираться!


2. Центробежная сила

Название «центробежный насос» вполне удачно отражает принцип его работы. Начнем знакомство с ним с самого… детства. Помните, как вы раскрывали зонтик, клали в центр игрушку, а потом раскручивали его? Игрушка сдвигалась все ближе к краю, а потом и вовсе вылетала. Уже тогда вам взрослые объясняли, что это связано некой «центробежной силой».

Хорошо, теперь подключаем воображение. Нальем в зонтик воды и начнем раскручивать. Со временем произойдет следующее: от места крепления ручки зонта вода отступит и скопится по краям. Раскрутим сильнее — и вот уже вода будет разбрызгиваться по сторонам, не в силах справиться с центробежной силой.

Усложним эксперимент. Возьмем чайник и будем доливать воду в центр. Вся эта вода будет так же перемещаться к краям, а от краев — на пол. Неважно, сколько выльем воды из чайника — при достаточной скорости вращения зонта, вся она так или иначе окажется за его пределами.

А теперь, внимание, вопрос: когда вода отступает от центра, что там остается вместо нее? Очевидно, что воздух. Теперь плотно закроем зонт (жирная линия на рисунке ниже), оставив по краям отверстия. Вода через них будет выходить наружу, а внутри останется… Правильно, вакуум!

Точнее, нет, не совсем правильно. Вакуум образуется только если изначально зонт будет заполнен водой доверху (до «крышки»). Иначе, будет просто разрежение воздуха — давление понизится.

Вы уже поняли? Раз появился вакуум (или понизилось давление), то теперь достаточно внизу зонтика просверлить дырочку и через нее будет активно поступать… что? Да что угодно: воздух, вода, масло — лишь бы не осталось так ненавистного природе вакуума, лишь бы сравнять давления, лишь бы заполнить пустоту!

Таким образом, наш зонт практически превратился в центробежный насос. Но пока он не слишком удобен: представьте, есть зонт, к нему снизу (около оси) приделан шланг, внутрь налита вода, сам же зонт сверху закрыт. Зонт вращается, под действием центробежной силы вода сдвигается к краям зонта, начинает разбрызгиваться через верхние отверстия, у оси образуется вакуум, шланг начинает всасывать… Вот только как-то совсем несподручно опускать такой шланг в емкость — ведь он вращается вместе с зонтом. Но даже не в этом главный недостаток: можно ведь разместить шланг строго по центру и опускать его в откачиваемую жидкость. А чтобы последняя не вернулась обратно при остановке насоса, поставим клапан.

Итак, зонт вращается (положим, мы ручку подсоединили к электромотору), жидкость по шлангу поднимается вверх, но куда ее девать? Вот мы и пришли к самому главному конструктивному недостатку нашего самодельного насоса: сверху уже шланг не приделаешь — он будет крутиться вместе с зонтом и его просто невозможно опустить в емкость.

Основной принцип, думаю, понятен. Берем жидкость → раскручиваем ее → в центре появляется разрежение → возникшую тягу можно использовать для перекачки жидкости. Переварили? Идем дальше!

3.

Центробежные вентиляторы

Теперь мы почти готовы нарисовать центробежный насос без его зазубривания. Осталось только разобраться с корпусом и лопастями. Отвлечемся ненадолго от воды и обратимся к воздушным вентиляторам. Посмотрите на вентилятор следующей конструкции:

В корпусе вращается крыльчатка (диск с лопастями), между лопастей что? Правильно, воздух! Который, вращаясь, под действием все той же ц/б силы отходит от центра к краям диска. В центре создается разряжение, в результате круглое отверстие будет всасывать, а прямоугольное — нагнетать.

Инженеру на заметку. Неподвижная часть электродвигателя — «корпус» — правильно называть статор . В свою очередь, вращающаяся часть (крыльчатка) называется ротор .

Что будет, если лопасти совсем убрать? Останется просто вращающийся диск. Воздух так же будет подчиняться центробежной силе, но только у самой поверхности диска. В результате, тяга будет практически нулевая, вентилятор сосать не будет.

На картинке выше лопасти отогнуты противоположно вращению крыльчатки. А если наоборот? Тогда лопасти, подобно ковшам, будут загребать воздух, электроэнергии потребуется больше, износ будет выше, но зато можно сделать либо насос меньше, либо снизить скорость вращения (а значит, и шум).


4. Как устроен центробежный насос

Ну вот теперь (наконец-то!) мы можем по-быстрому нарисовать центробежный насос. Рисуем корпус:

Просто рисуем окружность — это будет статор. Приделываем к нему две трубы, корпус готов! Обратите внимание, он получился в виде улитки, спиралеобразным — это особенность большинства центробежных насосов. Что дальше? Должен быть ротор — колесо с лопатками. Называется еще рабочее колесо

. Бывает открытого и закрытого типа (посмотрите в любом учебнике, теперь вы сами легко разберетесь что к чему!).

Инженеру на заметку. В отличие от вентиляторов, в центробежных насосах лопатки на рабочем колесе почти всегда загнуты назад, вода — это вам не воздух, лучше не создавать лишнего сопротивления.

Дорисуем вал двигателя и рабочее колесо к нашему насосу. А чтобы жидкость не попадала обратно в емкость, добавим что? Правильно, клапан!

Обратите внимание, рабочее колесо в корпусе расположено с некоторым сдвигом от центра (эксцентрично) — это для того, чтобы бо́льшая часть отбрасываемой от центра воды уходило в направлении нагнетательного патрубка (а не в сторону стенки корпуса).

По закону Бернулли в узкой части будет создаваться разрежение, при этом важно направление движения колеса — оно должно быть в сторону нагнетающего отверстия (что, в общем-то логично).

Осталось добавить пару мелочей. Во-первых, насос должен быть изначально заполнен жидкостью (воздух не сможет дать достаточной тяги). Потому к всасывающему патрубку нужно приделать вентиль. А еще, обратите внимание на предыдущий рисунок — там где вал (голубые стрелки справа), у нас получилось отверстие — жидкость через него легко просочится и зальет наш электродвигатель. Для таких вещей придумали сальник — уплотнитель.

Инженеру на заметку. Современная сальниковая набивка представляет собой, как правило, шнур или кольца из асбеста с графитовой пропиткой. Также используются безасбестовые уплотнительные материалы из фторопласта или на основе графита.

Поздравляю! Теперь вы сможете по памяти нарисовать центробежный насос. Если что непонятно — пишем в комментарии. ЖПНР! =)

© Д. И. Спрозин
2015 год

 
  

Как работает водяной насос?

Если у вас есть колодезная вода, то для ее поддержания нужен насос. Насос предназначен для забора воды из скважины и подачи ее в систему трубопроводов под давлением. Благодаря этому вода попадает туда, куда вам нужно.

Что такое водяной насос?

Насосы, предназначенные для перекачки воды с нижнего уровня на верхний. Насос, эксплуатируемый должным образом, будет выполнять свою работу в течение многих лет, если не возникнет особых проблем.

Простые ручные насосы.

Это насосы, которые используют механическую энергию, предоставленную людьми для перекачки воды. Обычно он состоит из ручки насоса с носиком для выхода воды. Это самый простой и ранний способ перемещения воды за вас, но он работает там, где нет электричества.

Насосы с крыльчаткой

Насосы с крыльчаткой используют тип турбины, которая нагнетает воду через систему. Это позволяет выбрасывать его из насоса под высоким давлением. Часто это самые мощные виды насосов, но их можно использовать и при более низких уровнях мощности.

Как работает водяной насос?

Так как же работает водяной насос, спросите вы? В этих насосах используется поршень или турбина для создания частичного вакуума для выкачивания воды из скважины. Затем тот же поршень или турбина используются для увеличения давления воды. Это давление, в свою очередь, выталкивает воду из насоса в трубы.

Ручные насосы и принципы их работы.

При работе с ручным насосом пользователь толкает ручку вверх и вниз. Вы нажимаете на ручку, чтобы создать вакуум, который закрывает клапан на носике и вытягивает воду из колодца. Когда вы толкаете ручку вверх, давление воды закрывает клапан, чтобы вода не возвращалась в колодец, и открывает клапан в носике, чтобы вытолкнуть воду.

Струйные насосы и принцип их работы.

В этих насосах крыльчатка вращается как реактивная турбина, толкая воду. Это приводит к тому, что вода находится под давлением, намного превышающим атмосферное давление. Обычно он приводится в действие электродвигателем, который вращает крыльчатку. Однако есть и такие, которые используют бензиновый двигатель, когда электричество недоступно.

Центробежные насосы и принципы их работы.

Эти насосы используют закрытое рабочее колесо для перемещения воды. Он вводится через центральную трубу и под действием центробежной силы выталкивается к краю. Как только вода достигает края, давление воды позади нее выталкивает ее через выпускное отверстие.

Как работают насосы в водопроводной системе.

>

Насосная система в колодезной водопроводной системе предназначена для подъема воды из колодца. Затем он посылает воду по трубам под давлением. Давление насоса — это то, как вода попадает туда, где она вам нужна.

Существует множество различных типов водяных насосов, и все они имеют свои преимущества и недостатки. Большинство из них представляют собой электрические способы непрерывной подачи воды. Независимо от того, какой насос у вас может быть, наша компания всегда готова помочь сохранить поток воды из вашей скважины. Итак, если у вас возникли проблемы с водой из колодца, позвоните нам, и мы поможем восстановить ее.

КАК Спроектировать насосную систему

предыдущий

Что такое общий напор

Общий напор и подача являются основными критериями, которые используются для сравнения одного насоса с другим или для выбора центробежного насоса для применения . Общий напор связан с давлением нагнетания насоса. Почему мы не можем просто использовать давление нагнетания? Давление — знакомое понятие, мы знакомы с ним в нашей повседневной жизни. Например, огнетушители находятся под манометрическим давлением 60 фунтов на кв. дюйм (413 кПа), мы обеспечиваем давление воздуха в шинах велосипедов и автомобилей 35 фунтов на кв. дюйм (241 кПа). По уважительным причинам производители насосов не используют давление нагнетания в качестве критерия для выбора насоса. Одна из причин в том, что они не знают, как вы будете использовать насос. Они не знают, какой расход вам нужен, а расход центробежного насоса не фиксирован. Давление нагнетания зависит от давления на стороне всасывания насоса. Если источник воды для насоса находится ниже или выше всасывания насоса, при одинаковом расходе вы получите разное давление нагнетания. Поэтому для устранения этой проблемы предпочтительнее использовать разницу давлений между входом и выходом насоса.

Производители сделали еще один шаг вперед, величина давления, которое может создать насос, будет зависеть от плотности жидкости, для раствора соленой воды, который плотнее чистой воды, давление будет выше для того же скорость потока. Опять же, производитель не знает, какой тип жидкости находится в вашей системе, поэтому критерий, не зависящий от плотности, очень полезен. Есть такой критерий, он называется ОБЩИЙ НАПОР и определяется как разница в напоре между входом и выходом насоса.

Напор нагнетания можно измерить, присоединив трубку к напорной стороне насоса и измерив высоту жидкости в трубке относительно всасывания насоса. Трубка должна быть довольно высокой для типичного бытового насоса. Если давление нагнетания составляет 40 фунтов на квадратный дюйм, высота трубы должна быть 92 фута. Это непрактичный метод, но он помогает объяснить, как напор связан с общим напором и как напор связан с давлением. Вы делаете то же самое, чтобы измерить высоту всасывания. Разница между ними и есть общий напор насоса.

Рисунок 25

Жидкость в измерительной трубке на стороне нагнетания или всасывания насоса будет подниматься на одинаковую высоту для всех жидкостей независимо от плотности. Довольно удивительное заявление, и вот почему. Насос ничего не знает о напоре, напор — это понятие, которое мы используем, чтобы облегчить себе жизнь. Насос создает давление, и разница в давлении на насосе представляет собой количество энергии давления, доступной для системы. Если жидкость плотная, например, раствор соли, на выходе насоса будет создаваться большее давление, чем если бы жидкостью была чистая вода. Сравните два бака с одинаковой цилиндрической формой, одинаковым объемом и уровнем жидкости, бак с более плотной жидкостью будет иметь более высокое давление на дне. Но статический напор поверхности жидкости по отношению к дну одинаков. Общий напор ведет себя так же, как статический напор, даже если жидкость более плотная, общий напор по сравнению с менее плотной жидкостью, такой как чистая вода, будет таким же. Это удивительный факт, посмотрите этот эксперимент на видео, которое показывает эту идею в действии.

По этим причинам производители насосов выбрали общий напор в качестве основного параметра, характеризующего доступную энергию насоса.

Какая связь между напором и общим напором?

Общий напор — это высота, на которую жидкость поднимается со стороны нагнетания насоса, за вычетом высоты, на которую она поднимается со стороны всасывания (см. Рисунок 25). Почему меньше высота на стороне всасывания? Потому что нам нужен только вклад энергии насоса, а не энергия, которая ему подводится.

Что такое голова? Сначала разберемся с единицей энергии. Энергия может быть выражена в футо-фунтах, что равно количеству силы, необходимой для подъема предмета, умноженной на вертикальное расстояние. Хорошим примером является поднятие тяжестей. Если вы поднимете 100 фунтов (445 ньютонов) вверх 6 футов (1,83 м), необходимая энергия составляет 6 x 100 = 600 фут-фунт-сила (814 Н-м).

Напор определяется как энергия, деленная на вес перемещенного объекта. Для тяжелоатлета энергия делится перемещенным весом 6 х 100/100 = 6 футов (1,83 м), поэтому количество энергии на фунт гантель, которую должен предоставить тяжелоатлет, составляет 6 футов. Это не очень полезно знать для тяжелоатлета, но мы увидим, насколько он полезен для вытеснения жидкости.

Рисунок 26

Вам может быть интересно узнать, что 324 футофунта энергии эквивалентны 1 калории. Это означает, что наш тяжелоатлет тратит 600/324 = 1,8 калории каждый раз, когда он поднимает этот вес на 6 футов, это немного.


На следующем рисунке показано, сколько энергии требуется для перемещения одного галлона воды по вертикали.

Рисунок 27


На следующем рисунке показано, сколько напора требуется для выполнения той же работы.

Рисунок 28


Если мы используем энергию, чтобы описать, какую работу должен совершить насос, чтобы вытеснить объем жидкости нам нужно знать вес. Если мы используем голову, нам нужно знать только вертикальное расстояние движения. Это очень полезно для жидкостей, потому что перекачка — это непрерывный процесс, обычно когда вы перекачиваете оставить насос включенным, вы не запускаете и не останавливаете насос на каждый фунт вытесненной жидкости. Нас в основном интересует установление непрерывного расхода.

Другим очень полезным аспектом использования напора является то, что перепад высот или статический напор можно использовать как одну часть значения полного напора, а другую часть как напор трения. показано на следующем рисунке. На одном изображена фрикционная головка на стороне нагнетания, а на другом – фрикционная головка на стороне всасывания.

Какой статический напор требуется для перекачки воды с первого этажа на второй или на высоту 15 футов? Помните, что вы также должны учитывать уровень воды во всасывающем резервуаре. Если уровень воды на 10 футов ниже всасывающего патрубка насоса, то статический напор составит 10 + 15 = 25 футов. Следовательно, общий напор должен быть не менее 25 футов плюс потеря напора жидкости, проходящей по трубам, на трение.

Рисунок 29


Как определить фрикционный напор

Фрикционный напор – это величина потерь энергии из-за трения жидкости, движущейся по трубам и фитингам. Для перемещения жидкости против трения требуется сила, точно так же, как требуется сила, чтобы поднять вес. Сила действует в том же направлении, что и движущаяся жидкость, и энергия расходуется. Точно так же, как напор рассчитывался для подъема определенного веса, напор трения рассчитывается с помощью силы, необходимой для преодоления трения, умноженной на смещение (длину трубы), деленной на вес вытесненной жидкости. Эти расчеты были сделаны для нас, и вы можете найти значения потери напора на трение в Таблице 1 для различных размеров труб и скоростей потока.

Таблица 1

Загрузите версию для печати (британские или метрические единицы).

В таблице 1 приведены скорость потока и потеря напора на трение для воды, перемещаемой по трубе с типичная скорость 10 футов/с. Я выбрал 10 футов/с в качестве целевой скорости, потому что она не слишком велика. что создало бы большое трение, а не слишком малое, что замедлило бы ход событий. Если скорость меньше, то потери на трение будут меньше, а если скорость больше, потери будут быть больше, чем показано в таблице 1. Для всасывающей стороны насоса желательно быть более консервативным и размер труб для более низкая скорость, например, от 4 до 7 футов в секунду. Вот почему вы обычно видите большую трубу размер на стороне всасывания насоса больше, чем на стороне нагнетания. Эмпирическое правило заключается в том, чтобы сделать всасывающую трубу такого же размера или на один размер больше, чем всасывающий патрубок.

Зачем возиться со скоростью, разве недостаточно информации о расходе для описания движения жидкости через система. В зависимости от того, насколько сложна ваша система, если выпускная труба имеет постоянный диаметр, то скорость хотя снаружи будет такой же. Тогда, если вы знаете расход, исходя из таблиц потерь на трение, Вы можете рассчитать потери на трение только по скорости потока. Если диаметр нагнетательного патрубка изменится, то скорость будет меняться при том же расходе, а более высокая или более низкая скорость означает более высокую или более низкую потери на трение в этой части системы. Затем вам нужно будет использовать скорость для расчета потери напора на трение в этой части трубы. Вы можете найти калькулятор скорости веб-приложения здесь https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Если вы хотите увидеть диаграмму расхода для 5 фут/с (британская или метрическая система) и 15 фут/с (британская или метрическая система), загрузите их здесь.

Те из вас, кто хотел бы самостоятельно рассчитать скорость, могут скачать формулы и образец расчета здесь.

Желающие рассчитать трение в трубах могут скачать пример здесь.

Веб-приложение для измерения потерь на трение в трубах доступно здесь https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm


Кривая производительности или характеристика насоса

Кривая характеристики насоса похожа на предыдущую показанную кривую, которую я также назвал характеристической кривой, показывающей взаимосвязь между давлением нагнетания и расходом (см. Рисунок 21) . Как я уже упоминал, это непрактичный способ описания производительности, потому что вам нужно знать давление всасывания, используемое для построения кривой. На рис. 30 показана типичная кривая зависимости полного напора от расхода. Это тип кривой, которую все производители насосов публикуют для каждой модели насоса при заданной рабочей скорости.

Не все производители предоставят вам характеристику насоса. Тем не менее, кривая существует, и если вы настаиваете, вы, вероятно, сможете ее получить. Вообще говоря, чем больше вы платите, тем больше технической информации вы получаете.

Рисунок 30


Как выбрать центробежный насос

Маловероятно, что центробежный насос, купленный в готовом виде, точно удовлетворит ваши требования к расходу. Скорость потока, которую вы получаете, зависит от физических характеристик вашей системы, таких как трение, которое зависит от длины и размера труб, и перепада высот, который зависит от здания и местоположения. Изготовитель насоса не имеет возможности узнать, каковы будут эти ограничения. Вот почему купить центробежный насос сложнее, чем купить объемный насос, который будет обеспечивать номинальный расход независимо от того, в какую систему вы его установите.

Основными факторами, влияющими на подачу центробежного насоса, являются:

– трение, которое зависит от длины трубы и диаметра

– статический напор, который зависит от разницы высоты нагнетания конца трубы и высоты напора. высота поверхности жидкости всасывающего бака

– вязкость жидкости, если жидкость отличается от воды.

Чтобы выбрать центробежный насос, выполните следующие шаги:

1. Определите расход

Чтобы подобрать размер и выбрать центробежный насос, сначала определите расход. Если вы владелец дома, выясните, какое из ваших применений воды является самым большим потребителем. Во многих случаях это будет ванна, для которой требуется примерно 10 галлонов в минуту (0,6 л/с). В промышленных условиях скорость потока часто зависит от производительности предприятия. Выбор правильного расхода может быть таким же простым, как определение того, что для заполнения резервуара за разумное время требуется 100 галлонов в минуту (6,3 л/с), или же расход может зависеть от некоторого взаимодействия между процессами, которое необходимо тщательно проанализировать.

2. Определите статический напор

Это вопрос измерения высоты между поверхностью жидкости всасывающего бака и высотой конца нагнетательной трубы или отметкой поверхности жидкости в нагнетательном баке.

3. Определите напор трения

Напор трения зависит от расхода, размера и длины трубы. Это рассчитывается на основе значений в таблицах, представленных здесь (см. Таблицу 1). Для жидкостей, отличных от воды, вязкость будет важным фактором, и Таблица 1 неприменима.

4. Рассчитайте общий напор

Общий напор представляет собой сумму статического напора (помните, что статический напор может быть положительным или отрицательным) и напора на трение.

5. Выберите насос

Вы можете выбрать насос на основе информации из каталога производителя насоса, используя требуемый общий напор и расход, а также пригодность для применения.

Пример расчета общего напора

Пример 1. Расчет насоса для домашнего использования

Опыт подсказывает мне, что для того, чтобы наполнить ванну за разумное время, требуется скорость потока 10 галлонов в минуту. Согласно Таблице 1 размер медных трубок должен быть где-то между 1/2″ и 3/4″, я выбираю 3/4″. распределитель, от этого распределителя на первом этаже будет отвод 3/4″ до уровня второго этажа, где находится ванна. На всасывании я буду использовать трубу диаметром 1”, всасывающая труба 30 футов в длину (см. рис. 30)

Рисунок 31

Потери на трение на стороне всасывания насоса

В соответствии с расчетами или использованием таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для трубы диаметром 1 дюйм составляют 0,068 фута на фут трубы. В этом случае расстояние составляет 30 футов. Потери на трение в футов составляет 30 x 0,068 = 2,4 фута. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% потерь на трение в трубе, потери на трение в фитингах составляют = 0,3 x 2,4 = 0,7 фута. Если на линии всасывания имеется обратный клапан, потери на трение в обратном клапане необходимо добавить к потерям на трение в трубе. Типичное значение потерь на трение для обратного клапана составляет 5 футов. Струйному насосу не требуется обратный клапан, поэтому я предполагаю, что на всасывании этой системы нет обратного клапана. Тогда общие потери на трение для всасывающей стороны составляют 2,4 + 0,7 = 3,1 фута.

Потери на трение для трубы диаметром 1 дюйм при расходе 10 галлонов в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, следующий рисунок является выдержкой:

Потери на трение на стороне нагнетания насоса

В соответствии с расчетами или использованием таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для трубы 3/4″ составляют потери на трение 0,23 фута на фут трубы. В этом случае расстояния равны 10 футам главного распределителя и еще 20 футов от главного распределителя до ванны общей длиной 30 футов. Тогда потери на трение в футах составляют 30 x 0,23 = 6,9.ноги. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% от потерь на трение трубы, потери на трение в фитингах = 0,3 x 6,9 = 2,1 фута. Тогда общие потери на трение для нагнетательной стороны составляют 6,9 + 2,1 = 9 футов.

Вы можете найти потери на трение для трубы диаметром 0,75 дюйма при 10 галлонах в минуту в справочнике Cameron Hydraulic, из которого следующая цифра является выдержкой:

Тогда общие потери на трение в трубопроводе в системе равны 9+ 3,1 = 12,1 фута.

Статический напор согласно рис. 41 составляет 35 футов. Следовательно, общий напор равен 35 + 12,1 = 47 футов. Теперь мы можем пойти в магазин и купить насос с общим напором не менее 47 футов при производительности 10 галлонов в минуту. Иногда общий напор называют полным динамическим напором (T.D.H.), он имеет то же значение. Номинал помпы должен быть как можно ближе к этим двум цифрам без лишних слов. В качестве рекомендации допускается отклонение плюс-минус 15% от общего напора. В потоке вы также можете разрешить изменение, но вы можете заплатить больше, чем вам нужно.

Для тех из вас, кто хотел бы самостоятельно рассчитать трение в фитингах, загрузите пример расчета здесь.

Какая мощность насоса? Производитель оценивает насос при оптимальном общем напоре и подаче, эта точка также известна как точка наилучшего КПД или B.E.P.. При такой подаче насос работает наиболее эффективно, вибрация и шум минимальны. . Конечно, насос может работать с другими скоростями потока, выше или ниже номинального, но срок службы насоса пострадает, если вы будете работать слишком далеко от его нормального номинального значения. Поэтому ориентируйтесь на максимальную вариацию плюс-минус 15% от общего напора. 9Рис. 32 аккумулятор.

На следующих рисунках показаны различные распространенные водяные системы и указаны значения статического напора, напора на трение и полного напора насоса.

Расчет давления нагнетания насоса по общему напору насоса

Чтобы рассчитать давление на дне бассейна, необходимо знать высоту воды над вами. Неважно, бассейн это или озеро, высота — это то, что определяет, какой вес жидкости находится над ним и, следовательно, давление.

Давление равно силе, деленной на поверхность. Он часто выражается в фунтах на квадратный дюйм или в фунтах на квадратный дюйм. Сила равна весу воды. Плотность воды составляет 62,3 фунта на кубический фут.

Вес воды в резервуаре А равен произведению плотности на ее объем.

Объем резервуара равен площади поперечного сечения A, умноженной на высоту H. A:

Объем V: A x H:

Вес воды W A :

Следовательно, давление:

Это давление в фунтах на квадратный фут, требуется еще один шаг, чтобы получить давление в фунтах на квадратный дюйм или psi. В футе 12 дюймов, следовательно, в квадратном футе 12×12 = 144 дюйма.

Давление p на дне резервуара A в фунтах на квадратный дюйм составляет:

Если вы выполните расчет для резервуаров B и C, вы получите точно такой же результат, давление на дне всех этих резервуаров составляет 4,3 фунта на квадратный дюйм. .

Общая зависимость давления от высоты резервуара:

SG или удельный вес – это еще один способ выражения плотности, это отношение плотности жидкости к плотности воды, поэтому вода будет иметь SG =1. Более плотные жидкости будут иметь значение больше 1, а более легкие жидкости – значение меньше 1. Полезность удельного веса заключается в том, что он не имеет единиц измерения, поскольку он является сравнительной мерой плотности или отношения плотностей, поэтому удельный вес будет иметь такое же значение. независимо от того, какую систему единиц мы используем, имперскую или метрическую

Для тех из вас, кто хотел бы увидеть, как обнаруживается эта общая взаимосвязь, перейдите к Приложению E в версии этой статьи в формате pdf.

Мы можем измерить напор на стороне нагнетания насоса, подключив трубку и измерив высоту жидкости в трубке. Поскольку трубка на самом деле представляет собой всего лишь узкий резервуар, мы можем использовать уравнение зависимости давления от высоты резервуара.

для определения давления нагнетания. В качестве альтернативы, если мы установим манометр на нагнетании насоса, мы сможем рассчитать напор нагнетания.

Мы можем рассчитать давление нагнетания насоса на основе общего напора, который мы получаем из характеристической кривой насоса. Этот расчет полезен, если вы хотите устранить неполадки в вашем насосе или проверить, производит ли он количество энергии давления, которое производитель заявляет при вашем рабочем расходе.

Рисунок 37

Например, если характеристическая кривая насоса показана на рисунке 39, а расход в системе составляет 20 галлонов в минуту. Тогда общий напор равен 100 футам.

Установка показана на рис. 37, это система бытового водоснабжения, которая берет воду из неглубокого колодца на 15 футов ниже места всасывания насоса.

Насос должен создавать подъемную силу, чтобы поднять воду до всасывающего патрубка. Это означает, что давление на всасывании насоса будет отрицательным (относительно атмосферного).

Почему это давление меньше атмосферного или низкое? Если вы возьмете соломинку, наполните ее водой, закроете один конец кончиком пальца и перевернете вверх дном, вы заметите, что жидкость не выходит из соломинки, попробуйте!. Жидкость тянется вниз под действием силы тяжести и создает небольшое давление под кончиком пальца. Жидкость поддерживается в равновесии, потому что низкое давление и вес жидкости точно уравновешиваются силой атмосферного давления, направленной вверх.

То же явление происходит при всасывании насоса, всасывающего жидкость из низкого источника. Как и в соломинке, давление вблизи всасывающего патрубка насоса должно быть низким, чтобы жидкость могла поддерживаться.

Для расчета напора нагнетания мы определяем общий напор по характеристической кривой и вычитаем это значение из напора на всасывании, это дает напор на нагнетании, который мы затем преобразуем в давление.

Мы знаем, что насос должен генерировать 15 футов подъема на всасывании насоса, подъем является отрицательным статическим напором. На самом деле она должна быть чуть больше 15 футов, поскольку из-за трения потребуется более высокая высота всасывания. Но давайте предположим, что размер трубы большой и потери на трение малы.

Figure 39

TOTAL HEAD = 100 = H D – H S

or

H D = 100 + H S

The total head is equal to the разница между напором на напоре H D и напором на всасывании H S . H S равно 15 футам, потому что это лифт, следовательно:

H D = 100 + (-15) = 85 футов

Давление нагнетания будет:

Теперь вы можете проверить свою помпу, чтобы убедиться, что измеренное давление нагнетания соответствует прогнозируемому. Если нет, то может быть что-то не так с насосом.

Примечание: вы должны быть осторожны при размещении манометра, если он намного выше, чем всасывание насоса, скажем, выше 2 футов, вы будете показывать меньшее давление, чем на самом деле есть на насосе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *