Напор насоса: как определить производительность?

Выбор насоса любого назначения требует расчета его производительности. Удобно, когда напор воды в кране регулируется таким образом, что при наибольшем его значении в стороны не разлетаются брызги, и в то же время не приходится долго ждать наполнения большой емкости. О том, как определить производительность насоса, мы и поговорим далее в статье.

Параметры выбора насоса

Получить оптимальный напор насоса можно двумя способами: искусственным дросселированием или точным подбором параметров устройства. Если выбирать его по принципу «лучше тот, который у соседа», то велика вероятность слабого напора струи при одновременном включении нескольких точек расхода. Либо придется сдерживать поток воды частичным перекрытием крана, что снижает КПД устройства, а следовательно, увеличивает затраты средств при его эксплуатации.

Профессиональный подход к вопросу водоснабжения требует учета многих моментов:

• мощности насоса;
• толщины подающей трубы;
• длины магистрали;
• количества и формы фитингов;
• числа кранов.

Естественно, все предусмотреть очень непросто, поэтому при сложной системе сантехнических коммуникаций для большей эффективности применяют несколько насосов. Каждый выполняет свою функцию: один наполняет водозаборную емкость из скважины, другой обеспечивает водой дом, третий поливает огород.

Характеристики насоса, напор

Насосы обладают множеством характеристик. Для того чтобы потребитель мог определиться, какой тип устройства ему нужен, есть несколько основных показателей:

1. Объем подачи жидкости, или производительность насоса. Он показывает, какое количество воды за определенный промежуток времени может перекачать агрегат. Имеется ввиду, что жидкость вытекает непосредственно на выходе устройства. Чтобы определить объем на конце магистрали, необходимо вычесть потери давления в последней.
2. Величина напора, или давление. Показывает, на какую высоту способен насос поднять воду. Здесь не учитывается высота от устройства до уровня водяной глади.
3. Высота до забора воды, или подпор. Расстояние от зеркала воды до выхода всасывающего патрубка строго определено - превышение ведет к появлению в рабочем пространстве агрегата явления кавитации. Это может изменить важные характеристики насоса или же попросту не позволит ему качать воду. Подпор можно увеличить, установив перед основным насосом вспомогательный, прямо в точке всасывания. Точно такой же эффект получится при создании искусственного давления воздуха внутри резервуара с жидкостью.
4. Мощность потребляемой энергии.

Краткий обзор насосов

Насосы можно классифицировать по принципу действия, конструктивным особенностям и назначению. Также бывают погружные и поверхностные агрегаты. Все они предназначены для перекачки жидкости, но большинство предусматривает не только ее, но и подъем воды с разной глубины:

• Насосы для скважин. В основном являются погружными моделями. Характеризуются тем, что могут поднимать воду с больших глубин (не имеют ограничений) в зависимости от мощности силового агрегата. Создают мощный напор в трубопроводе.
• Дренажники. Обладают более высокой производительностью, но не предназначены создавать высокое давление, высокий напор не дают. Удобны тем, что могут перекачивать грязную воду с мелкими физическими частицами.
• Центробежные. Универсальные насосы. Могут применяться как в скважинах, так и для перекачки жидкости из резервуаров. В воду не опускаются и имеют ограничение по расстоянию от поверхности водной глади до входа всасывающего патрубка. Напор насоса зависит от количества крыльчаток и мощности двигателя, но все же они не могут поднимать столб воды выше чем на 120 метров.
• Вихревые. Похожи на центробежные, но здесь по-другому организована крыльчатка. При меньшей мощности двигателя они обеспечивают высокий напор и производительность. Поднимают столб воды свыше 160 м. Недостатком является требовательность к ее чистоте.
• Циркуляционные. Не поднимают воду с глубин, но также создают определенное давление и работают при повышенных температурах.

Насосы: подача, напор

Может быть, не всем известно, но насосы работают в паре с давлением атмосферы. Они просто создают область разряжения и нагнетания. Поэтому, какие бы усилия мы ни прилагали сверху, применяя самые мощные агрегаты, поднять воду с большой глубины не получится. Как только сила давления воздуха уравновесится силой тяжести, вода в трубе остановится. Для поднятия с глубин применяют мощные погружные аппараты, создающие давление.

Основными характеристиками описываемых агрегатов являются напор насоса, производительность. Они имеют между собой определенную зависимость. Так, под напором понимают способность подавать воду на определенную высоту либо перемещать в горизонтальном направлении на заданную длину. Понятно, что один и тот же насос будет выдавать различное давление на высоте 20 и 120 м.

Напор необходимо знать, подбирая тип насоса. Каждая модель может создавать сильное или слабое давление, что обусловлено конструкцией рабочего механизма. Когда жидкость вступает в контакт с лопастью колеса либо мембраной или поршнем, она получает определенный заряд кинетической энергии, которая и поднимает ее вверх.

Наиболее эффективны центробежные системы с несколькими последовательными рабочими колесами. Они – насосы увеличения напора и имеют очень высокий КПД.

Как регулировать напор

В любой сложной водопроводной системе приходится регулировать давление, создаваемое насосом. Для воздействия на напор существует четыре способа:

1. Дросселирование. Суть метода заключается в том, что на выходе устройства или на всасывающем патрубке устанавливают специальный дроссель. В его роли может выступать обычный кран. В месте установки, в зависимости от диаметра дроссельного отверстия, гасится часть напора. При положении ограничителя водяного потока на выходе насоса происходит снижение КПД устройства, так как при ослаблении напора в системе электроэнергии насос потребляет столько же.
2. Электрическое регулирование скорости вращения рабочего колеса. Это наиболее эффективный метод без потери КПД насоса. Подача воды уменьшается с пропорциональным снижением потребляемой мощности.
3. Механическое снижение оборотов. В этом случае применяют понижающий редуктор. Способ экономически невыгодный - ведь двигатель потребляет ту же мощность и нужен дополнительный механизм – редуктор.
4. Байпасирование. Между выходом и всасывающей трубой насоса ставят перемычку. Получается, что часть жидкости просто циркулирует по кругу, не совершая полезной работы. В итоге в трубах давление падает, а КПД понижается.

Каким будет давление у насоса, качающего воду сверху

Когда водозаборная емкость расположена выше места установки перекачивающей системы, то практически не тратится энергия на всасывание. Тогда, чтобы рассчитать напор насоса, пользуются следующей формулой:

Нтр = Нгео + Нпотерь + Нсвоб – Нвысота бака.

Нтр здесь – необходимое значение напора, обусловленное затратами потребителя.

Нгео – разность уровней между платформой установки насоса и наивысшей точкой потребления воды.

Нпотерь – потери преодоления силы трения в подающей магистрали за исключением участка вертикальной трубы от подающего бака к насосу.

Нсвоб – напор из точек потребления при полном их открытии.

Нвысота бака – значение высоты между баком и насосом.

Закачка воды с глубины

Как определить напор насоса при закачке воды из колодца, водонакопительной ямы или скважины? Формула расчета приобретает следующий вид:

Нтр = Нгео + Нпотерь + Нсвоб + Нуровень источника.

В ней все слагаемые те же, кроме последнего - Нуровень источника, - который является перепадом между точкой всасывания жидкости и перекачивающим устройством.

Что такое насосная станция

Насосная станция представляет систему из насоса и гидробака, работающих в паре. Плюс к ним идет специальное реле контроля давления. Аккумулятор гидравлический тут служит как сглаживающий напор насоса элемент, предотвращая частое включение электрического двигателя и нивелируя возможные гидроудары в сантехнических коммуникациях.

Станции могут быть основаны на любых типах насосов, с применением любых объемов аккумулятора. Чем гидробак больше, тем сильнее дополнительная подъемная сила, создаваемая им.

Заключение

Когда напор воды в насосе недостаточен, можно выйти из положения, устанавливая два и более агрегатов последовательно. Такая схема часто применяется для глубоких скважин, где внизу устанавливают погружной агрегат, подающий воду на всасывающий патрубок центробежного.