Зміст:

1.2- Типи водяних насосів

2- Робочі параметри

2.1- Потужність насоса

2.3 - Дизайн прагнення

3- Процедура обчислення

3.1- Діаметр труби

3.2- Манометрична висота

3.3- Вибір типу насоса

3.4 - Перевірка відсутності кавітації

4- Приклад розрахунку

Додаток №1. - Каталоги водопроводів і труб

? Поліетиленові (ПЕ) труби

? Поліпропіленові труби (PP-R)

? Труби та фітинги з ПВХ

? Труби з оцинкованої чорної сталі

? Ковкі чавунні труби

Додаток 2. - Каталоги виробників водяних насосів

? Насоси SACI

? Насоси WILO

РОЗВИТОК ЗМІСТУ

1. Вступ

1.1- Основи

Водяний насос - це гідравлічна машина, робота якої заснована на Принцип Бернуллі, Згідно з яким в ідеальній рідині без в’язкості, тертя і нестисливого, яка циркулює по замкнутому трубопроводу, її енергія залишається постійною в кожній точці шляху.

Енергія, якою володіє рідина в русі, складається з трьох компонентів:

? кінетична: це енергія, якою володіє рідина завдяки своїй швидкості руху;

? витрата: пов'язаний з тиском, який він має;

? гравітаційне: завдяки висоті рідини.

Ці три компоненти енергії співвідносяться з тими самими термінами, що визначають Принцип Бернуллі:

+ P + ρ · g · h = постійна

v, швидкість рідини;

ρ, щільність рідини;

P, тиск рідини вздовж лінії потоку;

g, прискорення сили тяжіння (9,81 м/с 2 );

h, - висота, яку рідина досягає у напрямку сили тяжіння від контрольної точки.

Ну, водяний насос - це гідравлічна машина, яка здатна передавати енергію рідині, яка проходить через неї, перетворюючи механічну енергію, яку вона отримує через свій вал, в "гідравлічну" енергію для рідини, збільшуючи її швидкість, тиск або її висота, або всі компоненти одночасно, згідно з Принципом Бернуллі.

1.2- Типи водяних насосів

За принципом роботи водяні насоси класифікуються на дві великі групи:

? Насоси об'ємного або робочого обсягу

? Ротодинамічні насоси

- Насоси об'ємного або робочого обсягу:

Їх так називають, оскільки вони базують свою роботу на паливі, що позитивно генерує об’єм або витіснення. Цей тип насоса має камеру, де знаходиться рідина і об'єм якої змінюється, коли насос починає працювати.

Дійсно, коли стінки камери штовхають рідину, що міститься в ній, це викликає збільшення її тиску, збільшуючи енергію рідини.

У свою чергу, цей тип насоса поділяється на:

Альтернативи: вони можуть бути поршневими або мембранними, і де об’єм, що обмежує рідину, змінюється відповідно до дії поршня або мембрани, відповідно. У цьому типі насосів рух рідини відбувається безперервно, в пульсаціях, де всмоктування та скидання води здійснюється за допомогою скоординованої дії клапанів.

водяних насосів

Рисунок 1. Мембрана або мембранний насос. Схема роботи

Обертовий: у насосах цього типу рідина переміщується всередині камери із зони низького тиску в іншу зону високого тиску, де знаходиться вихід. Залежно від ракетного палива, що рухає рідину, це можуть бути лопатки, пелюстки, гвинтові насоси або шестерні.

Рисунок 2. Шестерня насоса. Схема роботи

- Ротодинамічні насоси:

У цьому типі насосів є одне або кілька робочих коліс, які обертаються з великою швидкістю і всмоктують рідину. Робоче колесо передає кінематичну енергію обертання рідині, що викидається з великою швидкістю до стінок воронки, яка при зіткненні перетворює частину кінематичної енергії, яка переносить рідину в тиск.

Рисунок 3. Типи бігунів

Цей тип машини генерує безперервну рідину, яка використовується для подачі великих витрат з помірним тиском.

Залежно від шляху руху рідини при запуску робочого колеса виділяють кілька типів насосів:

- Радіальна або відцентрова: коли рух рідини йде по шляху, перпендикулярному осі робочого колеса.

Рисунок 4. Відцентровий насос. Схема роботи

- Осьовий: коли рідина проходить через канали лопатей, проходячи шлях, що міститься в циліндрі. Використовується для переміщення великих обсягів води.

Рисунок 5. Осьовий насос

- Діагональна або гвинтова: коли шлях рідини знаходиться в іншому напрямку між вищезазначеним, тобто в конусі, коаксіальному з віссю робочого колеса.

2- Робочі параметри

2.1- Потужність насоса

У насосному обладнанні споживана ним потужність не дорівнює потужності, яка остаточно передається рідині, і це справді корисна потужність.

Дійсно, теоретична чи корисна потужність (Пу), що передається рідини, будь то вода чи будь-яка інша, і яка вкладається в забезпечення потоку (Питання) та манометрична висота (H) при проходженні через насосне обладнання дається такий вираз:

Pu = ρ · g · Q · H

Пу, - потужність, що подається рідини, в W;

Питання, - потік рідини через насос, в м 3/с;

H, - манометрична головка, отримана рідиною при проходженні через насос, в м;

ρ, - щільність рідини, в кг/м 3;

g, - це прискорення сили тяжіння: 9,81 м/с 2 .

До товару (ρg) називається питомою вагою (γ), тому попередній вираз буде таким:

γ, питома вага рідини, в Н/м 3 .

У наступній таблиці ви можете побачити, у випадку води, значення питомої ваги (γ в кг (сила)/дм 3 ) і тиск пари (Pv), також званий натягом пари (Телевізор Виражається в кг (сила)/см 2 ) для різних температур води:

Таблиця 1. Питома вага і напір пари води

Потужність, розрахована за попереднім виразом, є теоретичною або корисною потужністю (Пу), що рідина набиратиметься, проходячи через насосне обладнання. Однак насосне обладнання, крім самого насоса, складається з приводного двигуна (який може бути електричним або згоряючим), з'єднаного за допомогою вала з насосом та допоміжними системами.

Потужність остаточно спожита (Пе) для всього цього насосного обладнання вище корисної потужності (Пу), оскільки необхідно буде врахувати збитки та прибутки кожного з компонентів, які втручаються.

Рисунок 6. Електричний мотор-насос

Справді, насамперед ви маєте потужність, яку повинен поглинути вал насоса (Pb), для подачі потоку (Питання) та манометрична висота (H), і значенням якого є значення, представлене наступними виразами, відповідно до одиниць вимірювання:

Питання, - потік, який приводить в рух насос, в м 3/год;

H, - манометрична головка, отримана рідиною при проходженні через насос, в м;

γ, - питома вага рідини, в кг/дм 3;

ηH, - гідравлічний ККД, виражений у відсотках є/1;

ηV, - об’ємний вихід, виражений у відсотках є/1.

Гідравлічні характеристики (ηH) - це дані, надані виробником насоса, і разом з цим враховуються втрати тиску через тертя рідини стінками насоса, клапанами та робочими колесами. Це було б дорівнює частці між манометричною висотою, якої фактично досягає рідина, і тією, яку вона досягла б за відсутності цих втрат.

Гідравлічні характеристики можна оцінити за такими значеннями:

? від 0,95 до 0,97 для великих насосів із сприятливими умовами стоку;

? від 0,85 до 0,88 для менших насосів і не надто вишуканої конструкції.

Об'ємна ефективність (ηV) - це також дані, надані виробником насоса, і при цьому враховуються втрати через витоки рідини всередині корпусу насоса.

Об'ємну ефективність можна оцінити у таких значеннях:

ї Що ви думаєте про цей веб-сайт?

Надсилайте свої коментарі та пропозиції

? від 0,97 до 0,98 для добре виконаних насосів та великих витрат;

? від 0,94 до 0,96 для добре продуманих насосів та низьких витрат;

? від 0,89 до 0,92 для насосів регулярної роботи та малих витрат.

Об'ємна ефективність в значній мірі обумовлена ​​температурою, при якій рідина циркулює всередині насоса (оскільки температура впливає на зазори між частинами насоса і, отже, на витік рідини, і перш за все, на ступінь в'язкості). При дуже високих температурах об'ємна ефективність може впасти до 0,65 і 0,70.

Так само витоки, а отже, і об'ємна ефективність, залежать від робочого тиску насоса. Зі збільшенням тиску протікання збільшуються і, отже, об'ємна ефективність насоса зменшується.

Отже, і враховуючи попередні втрати, що знижують ефективність насоса, залежність між корисною потужністю (Пу), що передається в рідину і ту, яку насос повинен отримати на своєму вхідному валу приводу (Pb), є наступним відповідно до кожного з попередніх виступів:

(ηH) Y (ηV) - гідравлічні та об’ємні характеристики насоса відповідно.

В іншому ключі, і в конкретному випадку водяного насоса, що приводиться в дію від електродвигуна, електроенергія, споживана від мережі (Пе) або активна потужність - це те, що насправді цікаво знати, оскільки це виражає споживання та умови проектування установки. Ця сила виражається згідно з такими формулюваннями:

- Для однофазних двигунів:

- Для трифазних двигунів:

√3 · U · I · cosφ

АБО, - робоча напруга електричної мережі, у вольтах (V);

Я, - струм струму в статорі, в амперах (ДО);

cosφ, - коефіцієнт потужності.

Однак потужність, яку пропонує електродвигун (П.м) на виході на валу менше споживаної електричної потужності (Пе), через механічні втрати, що виникають в органах трансмісії двигуна. Таким чином отримують, що:

де (ηM) - це механічні характеристики двигуна, що враховують механічні втрати внаслідок тертя в підшипниках вала, втрат в органах управління та передачі тощо.

Механічні характеристики можна оцінити за такими значеннями:

? від 0,94 до 0,96 для насосів, безпосередньо приєднаних до валу двигуна, з високими витратами та ретельною конструкцією та обслуговуванням;

? від 0,83 до 0,86 для малих насосів та з передачею ременями або шестернями між насосом та двигуном.

Нарешті, враховуючи всі попередні втрати, співвідношення між корисною потужністю (Пу), що передається рідини, і загальна потужність, споживана від електричної мережі (Пе) за допомогою насоса буде пов’язано наступним чином:

будучи (ηG) загальна продуктивність насосного обладнання, що включає ефект від різних характеристик (гідравлічних, об’ємних та механічних) кожного з вищезазначених компонентів.

2.2- NPSH (ANPA)

Також називається ANPA, або чиста позитивна всмоктувальна головка (англійською, NPSH Чистий позитивний всмоктуючий напор) - параметр, який визначає різницю між тиском рідини у валу робочого колеса та тиском її пари при температурі накачування.

Розглядаються два типи NPSH:

- Доступний NPSH (NPSHd): Це характерний параметр кожної установки і не залежить від використовуваного насоса. Вираз, який визначає Доступний NPSH є наступним, отриманим із застосування принципу збереження енергії між вільною поверхнею рідини та точкою аспірації:

Па, - атмосферний тиск або тиск у всмоктувальному баку, в кг/см 2;

Він має, - геометрична всмоктувальна головка, в метрів;

ПК, - це втрата тиску, спричинена всмоктуванням (включає всі елементи, що складають контур всмоктування: труби, клапани, вигини, аксесуари тощо), в метрів;

Pv, - тиск пари рідини при температурі відкачки, в кг/см 2;

γ, - питома вага рідини, в кг/дм 3 .

Атмосферний тиск (Па), що утримуються на поверхні води у всмоктувальному резервуарі для тих цистерн, відкритих до атмосфери, таких як свердловини, водойми, басейни тощо. Він мінливий з топографічною висотою землі, на якій знаходиться родовище. Вплив атмосферного тиску (Па) з висотою можна визначити з таким виразом:

Па (м) = 10,33 - Висота (м)/900

- Необхідний NPSH (NPSHr): Це характерний параметр типу використовуваного насоса, який є даними виробника насоса. Вираз, який визначає Потрібно NPSH є наступним,

Гц, являє собою мінімальний тиск, необхідний в області безпосередньо перед лопатями робочого колеса насоса, в метрів;

він, - швидкість на вході рідини в насос, в РС. Вираз йде 2/2г являє собою динамічний напор (тиск) рідини на вході в насос, в метрів.

Важливість знання цих параметрів є життєво важливою для забезпечення коректної роботи насоса і для того, щоб це дозволило виявити найбільш критичну проблему, яка може виникнути при нормальній роботі насоса, а саме: кавітація, або утворення бульбашок у всмоктуванні.

По суті, водяний насос працює, створюючи падіння тиску (вакуум) на вході в крильчатку, що дозволяє всмоктувати воду і рухатись до виходу. Цей перепад тиску, що виникає всмоктуванням насоса, має межу, і ця межа встановлюється тиском пари рідини, в даному випадку води, при температурі, при якій знаходиться сама рідина під час відкачування.

З іншого боку, якщо вакуум, який виникає всмоктуванням насоса, такий, що він залишається нижче тиску пари води, тоді вода випаровується, створюючи бульбашки пари, які ускладнюють потрапляння в насос. Крім того, коли ці бульбашки руйнуються, вони генерують піки тиску, які спричиняють поглинання в лопатках робочого колеса, а також вібрації та шуми, які в підсумку спричиняють серйозні механічні пошкодження насоса. З цієї причини життєво важливо уникати кавітаційних явищ всмоктування насоса.

Ну, існує взаємозв'язок, який гарантує, що насос працює належним чином, не виникаючи цих проблем з кавітацією. Для цього необхідно, щоб NPSH, доступний в установці, був більшим, ніж необхідний NPSH, протягом усього робочого діапазону насоса. Якщо при необхідному NPSH передбачено запас міцності 0,5 метра, стан кавітації не буде таким:

NPSHd ≥ NPSHr + 0,5 м.

2.3 - Дизайн прагнення

У цьому розділі будуть зроблені деякі рекомендації щодо зони всмоктування насоса з метою максимізації його продуктивності. Загалом, і як правило належної практики, рекомендується:

? Максимально обмежте присутність ліктів, змін напрямку, клапанів та приладдя в секції всмоктування;

? Здійснюйте тягу вгору, що полегшує випуск повітря;

? Розмістіть гнучкі шви, щоб уникнути поширення вібрацій;

? У всмоктувальній трубі встановіть зворотний клапан або ножний клапан, щоб запобігти його спорожненню при зупинці насоса.

Важливим аспектом є уникнення будь-якої ціни утворення турбулентності та вихорів поблизу всмоктування насоса, оскільки вони можуть спровокувати потрапляння бульбашок повітря через всмоктувач.

Щоб переконатися, що це виконано, рекомендується дотримуватися мінімальних глибин, зазначених у наступній таблиці, до яких вхідний отвір всмоктувальної труби повинен бути занурений відносно поверхні води, залежно від швидкості, через яку проходить вода впускний канал.

Таблиця 2. Мінімальна глибина занурення всмоктувального горла