Меню

Насос длина трубопровода это

САН САМЫЧ

Какой длины может быть всасывающая линия

Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». В комментариях было много вопросов о том, возможно ли поставить поверхностный насос или насосную станцию на таком-то расстоянии от источника воды. Потому как, если рассуждать теоретически, то насос, который может поднять воду с глубины в 8 метров, т.е. создающий разрежение в 0,8 атм., сможет подтянуть воду по горизонтальной трубе диаметром 32 мм и длиной аж 800 метров. Делая скидку (опять же чисто теоретически) на отличие теории от практики в два-три раза, получается, что насос просто обязан легко подтягивать воду по трубе длиной 250-300 метров.
Не сможет и не подтянет. Давайте разбираться почему?

Где теряется сила насоса

Для начала давайте определим, что может мешать насосу или воде, движущейся по трубе к насосу. Ведь, когда дело касается напорной линии, все более или менее сходится с теорией гидравлического расчета, расхождения получаются небольшими. А всасывающая линия получается «заколдованной» и никак не хочет подчиняться результатам расчетов, только на небольших расстояниях. В чем может быть причина?
Скорость потока воды, которая может создать дополнительное сопротивление во всасывающей линии, как правило, меньше, за счет большего диаметра трубы. Кардинальное же, принципиальное отличие всасывающей линии от напорной – заключается в том, что в первой создается разрежение или, по-другому, частичный вакуум, а во второй – избыточное давление. Для самой воды это большого значения не имеет, вода, как все знают, вещество не сжимаемое и не растягиваемое. А вот для воздуха…
«Ну, во-от, опять воздух виноват», — скажут многие, — «И откуда же ему там взяться?»
Да, опять воздух. Но он не тормозит воду, хотя и не без этого в некоторых случаях, о которых поговорим чуть позже. Нет, воздух просто «забирает силу» насоса, сажая разрежение, становясь от этого больше.
Т.е. маленький пузырек воздуха, благодаря создаваемому насосом разрежению во всасывающей линии, становится больше в объеме. Подъемная же сила насоса уменьшается на величину выполненной насосом работы для увеличения объема этого пузырька.
А если труба длинная?
А если пузырьков много?
И это не считая увеличения площади соприкосновения с водой, уменьшения площади сечения трубы и, соответственно, увеличения скорости потока в некоторых местах.
Откуда же берется воздух и почему его сложно удалить из трубы?

Поговорим о трубах

Давайте вспомним, какие трубы, обычно, используются для всасывающего трубопровода. Уточню, для длинного всасывающего трубопровода. Потому что если для короткого можно взять трубу ПНД 25-32 мм или специальный гофрированный шланг, то для длинного трубопровода это делать не желательно. Труба ПНД просто может сплющиться под действием внешнего атмосферного давления, а гофрированный шланг – элементарно дорог и неудобен.
Соответственно, нам на выбор остаются металлические трубы, полипропиленовые и металлопластиковые. Есть еще ПВХ трубы, но они не рекомендуются для питьевой воды из-за содержания в них соединений хлора, да и не отличаются они почти от полипропиленовых.
Металлические – имеют большую шероховатость внутренних стенок и, как следствие, высокое гидравлическое сопротивление (в 4 раза выше пластиковых). Т.е. из них длинного трубопровода тоже особо не сделаешь, ведь мы говорим о сотнях метров, а не о десятках. И даже при десятках метров, трубы нужно соединять – сваркой или резьбой, их нужно перетаскивать и монтировать. И если шестиметровый отрезок трубы согнется на несколько сантиметров, вы заметите это?
Металлопластиковые трубы, впрочем, как и полиэтиленовые (ПНД, на всякий случай будем держать их в уме), поставляются, транспортируются и продаются свернутыми в кольцевые бухты диаметром метр-полтора. Получается, что перед монтажом их нужно выравнивать. Причем выравнивать тщательно, чтобы избежать образования перепадов по высоте, так называемых «домиков». Но как бы вы ни старались, какие-то перепады все равно останутся, пусть даже минимальные в несколько миллиметров. Запомним этот момент.
Полипропиленовые — продаются «хлыстами» — отрезками длиной 2, 4, 6 метров. При монтаже их придется соединять муфтами. И при этом соединении велика вероятность нарушения соосности хлыстов. Кроме того, и сами полипропиленовые трубы достаточно гибкие. Так что и здесь нужно внимательно следить за геометрией труб при монтаже.
Сделаем важный вывод из этой части разговора. При всем нашем желании и старании соблюсти идеальную, как на чертеже, геометрию всасывающего трубопровода невозможно, или это будет очень затратно по средствам и времени.

Погрешности приборов и человеческий фактор

Мало того, что сами трубы или их монтаж не позволяют достичь идеальной прямой для всасывающей линии, так это не позволят сделать имеющиеся приборы контроля. Горизонтальность монтажа, как правило, контролируется «уровнем» (ватерпасом). Не важно, на каком принципе работает ваш прибор: лазер это, гидроуровень, плавающий воздушный пузырек на линейке или обыкновенный отвес. Все они имеют свои погрешности и недостатки в применении.
Погрешность же всего в полпроцента (это неплохая точность для бытовых приборов) это отклонение в полсантиметра на метр длины. Прикиньте, какая в результате может выйти ошибка, скажем при хотя бы 50 метрах, — это 25 сантиметров по высоте в лучшем случае.
Да что греха таить, Вы умеете правильно использовать «уровень»? Проверить его показания, увеличить точность, если понадобится. Вряд ли. Для этого нужно иметь большой опыт пользования этими приборами и последствий этого пользования. А без этого, увы, можно смело умножать и без того немалую погрешность этих приборов минимум на два.

Причем тут точность геометрии труб и приборов?

Да, вполне резонный вопрос: для чего ранее шел разговор о точности и погрешностях?
Так все просто: чем длиннее мы задумываем всасывающий трубопровод, тем более идеальным его придется делать. И это происходит по нескольким причинам:
1. Чем больше объем воды должен быть во всасывающем трубопроводе, тем больше вероятности появления (образования, оставления) пузырьков остаточного воздуха, и тем больше усилий нужно прилагать насосу. А они, как мы помним, весьма ограничены, и практически не зависят от мощности насоса, потому что здесь «балом правит» атмосферное давление.
2. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем больше вероятности образования перепадов по высоте («домиков»), в том числе и очень протяженных, от чего их нехорошее влияние нисколько не уменьшается, а только увеличивается.
3. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем больше соединений труб мы вынуждены будем сделать в случае монтажа из «хлыстов», тем больше вероятность геометрических дефектов при соединении. А это потенциальные «карманы» для трудноудаляемого или не удаляемого воздуха.
Как видите, причины для беспокойства есть. Давайте же оценим, насколько идеальным должен быть трубопровод, если его ставить на всасывающую линию и, как можно уменьшить вероятность этих ошибок.

Допустимые погрешности всасывающего трубопровода

Не знаю, как другие, я разделяю все воздушные пузыри в трубах на три категории:
1. Легко удаляемые
2. Трудно удаляемые и
3. Не удаляемые.
Но смею напомнить, я не теоретик – я практик, поэтому это классификация сугубо личная и вряд ли еще где-то встречается.
Легко удаляемые пузыри воздуха, как следует из названия, легко удаляются проходящим протоком воды, следует лишь увеличить скорость этого потока или несколько раз изменить её. Они образуются в местах шероховатостей или неровностей внутренней поверхности труб, а также в местах соединений.
Трудно удаляемые пузыри образуются в местах перепадов высот трубопровода в случаях, когда перепад по высоте не превышает одного внутреннего диаметра трубопровода. Они могут быть удалены со временем, в результате постоянного воздействия потока переменной скорости. Обычно это происходит при включениях насоса, когда скорость воды очень быстро увеличивается. После нескольких десятков или даже сотен включений насоса такой пузырь уничтожается.
И последние, не удаляемые пузыри, образуются в местах перепадов высот трубопровода более одного внутреннего диаметра. В результате воздушный пузырь запирается окружающей его водой, и удалить его полностью без внешнего воздействия не представляется возможным.
А теперь обратите внимание на размерность величины определяющей неудаляемость воздушного пузыря, это внутренний диаметр трубопровода вне зависимости от его длины. Т.е. короткий всасывающий трубопровод – погрешность один внутренний диаметр, длинный всасывающий трубопровод – погрешность та же. Замечаете разницу: соблюсти абсолютное отклонение, допустим, в 3 см на 10 метров, или те же 3 см на 100 метров. Как говорится, почувствуйте теорию относительности в действии.

Как уменьшить влияние погрешностей при монтаже всасывающей линии

Уж простите мне мое философствование, всегда считал и считаю, что человек должен иметь право на ошибку. А уж как добиться этого права – это другой вопрос.
В нашем случае этого можно добиться несколькими способами, основные из которых это:
1. Увеличение внутреннего диаметра всасывающего трубопровода. Соответственно, увеличится и наружный. Т.е. мы увеличиваем абсолютную допустимую погрешность всасывающей линии.
2. Монтаж всасывающего трубопровода с уклоном.
И если по первому пункту, по-моему, дополнительных пояснений делать не нужно, то по второму – следует сделать расшифровку.
Заметьте, я не стал уточнять в какую именно сторону нужно делать уклон, к источнику воды или от него. А все потому, что уклон трубопровода – это универсальное «средство борьбы» с перепадами по высоте, типа «домиков». Удалить же воздух из заранее известных мест трубопровода – это чисто технический момент.
Действительно, при соблюдении уклона хотя бы в один внутренний диаметр трубы на расстояние всасывающей линии, мы увеличиваем допустимое отклонение по вертикали вдвое, т.е. вдвое уменьшаем шансы сделать «домик» с НЕ удаляемым воздушным пузырем. А если сделать уклон больше и относительным, например, один внутренний диаметр на один погонный метр, тогда наши ошибки на расстоянии в один метр, практически, нивелируются. Правда, тогда появляется еще и вертикальная составляющая потерь, но, в большинстве случаев, её можно просто учесть при расчетах.

Как сделать длинный всасывающий трубопровод

Итак, давайте подведем итоги нашего слегка затянувшегося разговора о длинных всасывающих трубопроводах. Исходя из всего вышеизложенного, можно вывести несколько условий, соблюдая которые вы сделаете длинный всасывающий трубопровод. А уж какой он будет длины и будет ли он работать зависит от вас и от тщательности выполнения этих условий.
1. Труба должна быть жесткая, чтобы выдержать внешнее воздействие атмосферного давления. Это может быть металл, металлопластик или полипропилен. Или другой материал, соответствующий данному условию.
2. Диаметр трубы должен быть, как можно больше, для уменьшения абсолютной погрешности при монтаже трубопровода. С другой стороны, увеличение объема воды в трубопроводе приведет к увеличению оставшегося там воздуха. Оптимальный диаметр длинного всасывающего трубопровода – 32, 40, максимум 50 мм.
3. Труба должна быть максимально прямой, выровненной, чтобы избежать образования локальных и протяженных перепадов по высоте, так называемых, «домиков».
4. Для уменьшения влияния погрешностей при монтаже трубопровода труба должна быть уложена с уклоном в какую-либо сторону (лучше к источнику воды). Чем больше уклон, тем меньше будут влиять ваши ошибки на конечный результат. При этом нельзя забывать о выполнении предыдущего пункта.
5. Должно быть как можно меньше соединений при монтаже всасывающего трубопровода. В идеале, их должно быть всего два: 1. Соединение с насосом; 2. Соединение с обратным клапаном. Все соединения должны быть герметичными не только по воде, но и по воздуху, чтобы избежать подсосов.
6. Недопустимо как-либо увеличивать гидравлическое сопротивление всасывающей линии. Это значит, что нельзя ставить перед насосом картриджные фильтры. Максимум, что можно себе позволить, это фильтры–сетки или грубые фильтры в 300-400 мкм, имеющие минимальное гидравлическое сопротивление.
Собственно, это все. Конечно, можно добавить, что грубые фильтры нужно периодически чистить, что нужно предусмотреть некие мероприятия для борьбы с замерзанием воды в трубах и так далее. Но напрямую это к теме нашего разговора не относится.
Поэтому, с Вашего позволения, уважаемые читатели «Сан Самыча», я поставлю точку в нашей, надеюсь плодотворной, беседе.
Посему, до новых встреч. Пока.

Читайте также:  Не работает топливный насос фиат дукато 244

Возможно, Вам будут интересны похожие материалы::

  1. Фильтры грубой очистки — первая линия обороны…Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». Установке фильтров грубой очистки порой не придают особого значения. «Какой в них смысл, все равно.

Источник статьи: http://sansamuch.ru/kakoj-dliny-mozhet-byt-vsasyvayushhaya-liniya/

Аркинель

Общая техническая информация о насосах

В этой статье приведены необходимые данные для подбора насосного оборудования: расчет трубопровода, потери давления в сети, мощности и кпд насосов. Представлены основные рабочие характеристики центробежных насосов, расчет полезного объема водозаборного резервуара и т. п. Приведенные примеры расчета насосов относятся к продукции компании ESPA, но они так же могут быть использованы и для подбора насосов других производителей.

Общие понятия о насосах

ПОДАЧА (Q): Объем жидкости, поднимаемой насосом за единицу времени; не зависит от удельного веса и может изменяться при перекачке жидкости, чья вязкость больше вязкости воды.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Ра): Давление атмосферы на единицу площади.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЛИ РЕАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Рr): Давление, соотнесенное с атмосферным давлением. Манометрами измеряется положительное давление, а вакуумметрами — отрицательное.

АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Pаbs): Давление, превышающее абсолютный ноль (полный вакуум) Pаbs = Ра + Рr.

ДАВЛЕНИЕ ПАРА (Tv): Давление, при котором жидкость при определенной температуре находится в стадии равновесия со своим газообразным состоянием (паром).

ПЛОТНОСТЬ: масса вещества на единицу объема.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС (γ ): Вес вещества на единицу объема. Удельный вес = плотность x сила притяжения.

ЗНАЧЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВЕСА: Насос может нагнетать жидкости с различным удельным весом, например, воду, алкоголь, серную кислоту и т. д. на одинаковую высоту, причем изменяться при этом будут только показатели давления разгрузки и поглощаемой мощности в прямой зависимости от удельного веса.

ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ (На): Геометрическая высота, измеряемая от минимального уровня жидкости до оси насоса (см. прилагаемую схему).

ВЫСОТА НАГНЕТАНИЯ (Нi): Геометрическая высота, измеряемая от оси насоса до максимального уровня подъема (см. прилагаемую схему).

СУММАРНАЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА (Нt): Нt = На + Нi

ПОТЕРИ НАПОРА (Рс): Высота, теряемая протекающей жидкостью в результате трения о трубы, клапана, фильтры, изгибы и другие приспособления.

ОБЩАЯ МАНОМЕТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА (Hm): Общая высота (или дифференциальное давление), которую должен преодолеть насос.

Рассчитывается по формуле: Hm = Нt + Pc+10/γ(P1-P2) где P1 — давление в напорном резервуаре, а P2 — давление во всасывающем резервуаре.

Если перекачивание осуществляется между открытыми резервуарами с одинаковым давлением (давление окружающей среды), как это обычно и случается, то значение Р1 — Р2 = 0. Следует рассчитать отдельно манометрическую высоту всасывания, чтобы убедиться в том, что насос будет производить всасывание без затруднений.

Установка на напорной линии и установка
на всасывании

Мощность и КПД насоса

(Р1) Мощность, потребляемая от сети

Потребление мощности или активная мощность

(Р2) Номинальная мощность двигателя

Наибольшая мощность, развиваемая двигателем

(РЗ) Мощность, поглощаемая осью двигателя

Для определенных условий работы

U — рабочее напряжение в вольтах;
I — ток на статоре в А;
cos φ — коэффициент нагрузки;
η m — КПД двигателя в %;
Q — подача м 3 /час;
Н — манометрическая высота в метрах водяного столба;
η h — гидравлическое КПД в %;
γ — удельный вес в кг/дм 3 .

Трубопровод, выбор диаметра

Выбор диаметра труб является техническим и экономическим решением. Следует иметь в виду, что во избежании излишних затрат энергии, потери давления, не должны быть чрезмерно высокими. Размер отверстий всасывающего и нагнетающего патрубков насосов указывают только на минимальный размер труб.

Выбор адекватных сечений должен осуществляться таким образом, чтобы максимальная скорость прохождения была следующей:

  • на линии всасывания: 1,8 м/сек;
  • на линии нагнетания: 2,5 м/сек.

Важно учитывать скорость потока, так как от этого зависит экономичность и продолжительность срока службы системы нагнетания:

  • скорости меньше 0,5 м/сек обычно приводят к осадконакоплениям;
  • скорости свыше 5 м/сек могут вызвать абразивный износ.

Скорость потока в трубопроводе рассчитывается по следующим формулам:

V — скорость в м/сек;
q — подача в л/м;
D — диаметр в мм;
Q — подача в м 3 /час.

Эквивалентность труб

Определение эквивалентности труб позволяет получить сведения о других системах трубопроводов.

При постоянном диаметре: Потеря давления прямо пропорциональна квадрату подачи:

При постоянной подаче: Потеря напора обратно пропорциональна диаметру труб, возведенному в пятую степень:

При постоянной подаче: Скорость циркуляции обратно пропорциональна сечению труб:

При постоянных потерях напора: Квадрат подачи пропорционален диаметру труб, возведенному в пятую степень:

Эквивалентные потери напора

С помощью последнего уравнения была рассчитана приводимая ниже таблица соответствия труб различного диаметра.

Площадь трубопровода большего диаметра меньше общей площади труб меньшего диаметра. Скорость прохождения жидкости по трубам большего диаметра превышает скорость циркуляции жидкости по трубам меньшего диаметра.

Потери давления

Потери давления во вспомогательных компонентах трубопровода. Соответствие линейным метрам прямого трубопровода. Значения даны приблизительно и зависят от качества арматуры.

Производители клапанов и задвижек сообщают нам значения коэффициента подачи (кп), что позволяет рассчитать потери давления; использование клапанов и задвижек с высоким кп имеет большое значение для сведения к минимуму потерь давления.

Коэффициент подачи кп — это подача воды в м3/час, которая при проходе через полностью открытый клапан приводит к потере давления в 1 кг/см 2 .

Потери давления в трубопроводе из чугуна

Диаграмма, позволяющая определять потери давления и скорость жидкости в зависимости от подачи и внутреннего диаметра труб.

Поправочные коэффициенты для других видов труб

Расчет манометрической высоты

Требуется закачать 150 м 3 /час из колодца в резервуар, расположенный выше. Условия перекачки, согласно прилагаемому рисунку, следующие:

На = Геометрическая высота всасывания (3м);
Hi = Геометрическая высота нагнетания (34 м);
Ht = Общая геометрическая высота (37 м);
La = Протяженность линии всасывания (8 м);
Li = Протяженность линии нагнетания (240 м);
Vp = Клапан донный, сетчатый (1 штука);
Vr = Клапан обратный (1 штука);
Vc = Шиберный затвор (1 штука);
Се = Диффузор конусный эксцентрический (1 штука);
Сс = Диффузор конусный концентрический (1 штука);
С = Изгибы: (3 штуки) на линии всасывания (7 штук) на линии нагнетания.

Расчет диаметра труб делается по формуле:

для скоростей 1,8 и 2,5 м/сек получаем

диаметр 172 мм, ближайший из поступающих в продажу — 200 мм;

диаметр 146 мм, ближайший из поступающих в продажу — 150 мм.

Определив диаметр чугунных труб, мы можем подсчитать по таблице потери давления.
Трубопровод всасывания диаметром 200 мм при подаче 150 м 3 /час дает приблизительно 1%.
Трубопровод нагнетания диаметром 150 мм при подаче 150 м 3 /час дает приблизительно 4%.

Манометрическая высота всасывания

Геометрическая высота — 3 метра

Эквивалентная длина

Длина трубопровода — 8 метров

Диффузор конусный — 5 метров

Итого: 52 метра

Потери давления 52 метра х 1 % = 0,52 метра

Общая манометрическая высота всасывания — 3,52 метра

Манометрическая высота нагнетания

Геометрическая высота — 34 метра

Длина трубопровода — 240 метров

Диффузор конусный — 5 метров

Обратный клапан — 20 метров

Шиберный затвор — 1,5 метра

Итого: 280,5 метра

Потери давления 280,5 метра х 4% = 11,22 метра

Общая манометрическая высота нагнетания — 45,22 метра

Манометрическая высота = 3,52 + 45,22 = 48,74

Итого: 51,18 метра

В данном случае следует применить электронасос типа FN 80-200/300 с рабочим колесом диаметром 207 мм, способный обеспечивать подачу 150 м 3 /час на высоту в 52,5 метра.

С учетом того, что насос будет качать на высоту в 49 метров, требуемая высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса NPSH составляет 4,3 метра; следовательно, выбранный насос способен всасывать приблизительно с 5,5 метра, и в данном случае мы обеспечиваем значительный запас прочности, поскольку всасывание не превышает 3,52 метра.

Кавитационный запас

Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы допускаемый кавитационный запас насоса (NPSH D) превышал требуемый кавитационный запас насоса (NPSH R). В качестве предупредительной меры безопасности следует добавить дополнительный запас надежности в 0,5 м к значению требуемого запаса, в результате чего мы получим:

NPSHD > NPSHR+ 0,5 м

Если насос работает с повышенным всасыванием, происходит разряжение на входе во всасывающий патрубок, давление падает, появляются пузырьки-каверны и жидкость преобразуется в пар. Появление пузырьков, которые лопаются при входе в патрубок нагнетания, ведет к возникновению процесса кавитации, наносящего серьезные повреждения механическим частям насоса.

Нежелательные явления, вызываемые кавитацией, — это разрушение внутренних поверхностей насоса, вибрация и шумы. Чрезмерная кавитация, как правило, сопровождается сильным шумом и повреждением насоса; средняя кавитация ведет к небольшому снижению подачи, высоты, производительности и преждевременному износу.

NPSH (Net Positive Suction Head) или чистая позитивная высота всасывания представляет собой разницу между осевым давлением жидкости при нагнетании и давлением насыщенного пара при температуре перекачивания.

Расчётный NPSH является характеристикой установки, независимой от вида насоса и выводится путем применения принципа сохранения энергии между свободной поверхностью жидкости и всасыванием:

Требуемый NPSH является параметром насоса, указываемый производителем и выражающийся следующим уравнением:

Мощность всасывания насоса при известном значении NPSHr

Ниже приводится основная формула, выражающая нормальную работу насоса на всасывание:

Ha — Геометрическая высота всасывания в метрах. Она может быть положительной в случаях, когда уровень жидкости находится ниже оси насоса, или отрицательной, если этот уровень выше;
Рa — Атмосферное давление или давление в резервуаре всасывания в кг/см 2 ;
Рca — Потери давления при всасывании (трубопровод, клапаны, изгибы и принадлежности, и т.д.), в м;
Tv — Давление насыщенного пара при температуре перекачивания, в кг/см 2 ;
γ — Удельный вес жидкости, в кг/см 2 ;
Va2/2g — Динамическая высота соответствующая скорости жидкости на входе в насос, в м/сек;
Hz — Минимально необходимое давление непосредственно на участке перед лопастями рабочего колеса в м.

Практический пример

Возьмем за исходные параметры насоса, приведенные в практическом примере расчета манометрической высоты. При этом температура воды равняется 60°С, а высота над уровнем моря — 600 м.

Основываясь на данных расчета манометрической высоты, получаем:

Ta — 60 С;
Тv — 0,2031 кг/см 2 ;
γ — 0,9831 кг/дм 3 .

Рa = 10,33 — 600/900 = 9,66 mса

По техническому каталогу ESPA находим значение NPSHr на соответствующей кривой номинальной высоты столба над всасывающим патрубком для насоса FN 80-200/300 (2900 об\мин), оно равно 3,85 м.

Таким образом, насос будет бесперебойно работать в установке, даже если параметры близки к расчетным. Давление пара зависит от температуры жидкости и высоты над уровнем моря и для правильного расчета следует использовать нижеприведенную таблицу:

Давление пара и удельный вес воды в зависимости от температуры

Зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря рассчитывается по следующей формуле:

Всасывающий трубопровод

Правильно подобранные размеры и обвязка всасывающего трубопровода гарантируют нормальную работу насоса.

Если закачиваемая жидкость однородна, то скорость во всасывающем трубопроводе следует ограничить значением в 1,8 м/сек.

Если забор ведется из коллектора двумя или более насосами, рекомендованная скорость течения не должна превышать 0,9 м/сек.

В ответвлениях, находящихся под углом в 30°-45° по отношению к основной магистрали, рекомендованная скорость потока может быть увеличена до 1,5 м/сек.

Если диаметр всасывающего отверстая насоса меньше диаметра всасывающего трубопровода, то следует установить эксцентрический конусный диффузор, присоединив его прямым участком к верхней части трубопровода; если же источник снабжения расположен выше насоса, то прямым участком диффузор присоединяется к нижней часта.

Образование вихрей в резервуаре всасывания

Зачастую требуется, чтобы насос производил забор из резервуара со всасывающим трубопроводом, погруженным на минимальную глубину.

Для предотвращения образования вихрей следует рассчитать минимальную глубину погружения по формуле:

SM = V2/2g + 0,1

SM — Минимальное погружение (м);
V — Скорость всасывания (м/сек);
g — Ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 ).

Если поток жидкости всасывающего или нагнетательного трубопровода располагается над уровнем жидкости радиально, то есть опасность образования воздушных пробок и появления дополнительных скоростей, что мешает нормальной работе насоса.

Если невозможно обеспечить необходимую высоту жидкости, то установка разделительных перегородок, противовихревых пластин и разделителей, а также правильно подобранные скорости и т.д. могут помочь в разрешении большинства этих проблем.

Следует избегать резких переходов сечений между входом в насос и резервуаром. Переход должен быть постепенным и достигается с помощью установки конусов с наклоном в 45° причем в этих случаях скорость потока в нижней части должна быть меньше 0,3 м/сек.

Особенно не рекомендуется прокладка трубопровода небольших размеров прямо от резервуара к насосам, установленным поблизости от входа.

В этих случаях, чтобы дойти до всех насосов поток должен резко менять свое направление.

Нежелательно также концентрировать насосы в резервуаре, так как это вызывает образование обширных вихревых зон за ними.

Установки повышения давления

Классификация типов жилья

Для установок с флюксорами требуется другое исследование.

Оборудование следует проектировать таким образом, чтобы оно включалось только при падении напора в сети.

Оборудование следует продублировать с тем, чтобы оно включалось поочередно; при этом насосы должны обладать одинаковыми характеристиками и быть подключены параллельно.

Они должны быть снабжены мембранными баками с реле давления, соединенными с приборами, позволяющими оценить давление в системе, и соответственно автоматически отключить или включать оборудование.

Подача в зависимости от вида и количества единиц жилья

Кол-во устанавливаемых насосов, исключая резервные, зависит от номинальной подачи.

При подаче 10 л/сек (36 мЗ/час), устанавливаются 2 насоса;
при подаче до 30 л/сек (108 м 3 /час) — требуются 3 насоса,
а при подаче, превышающей 30 л/сек (108 м 3 /час) — необходимы 4 насоса.

Расчет давления

Давление при запуске = Геометрическая высота + Общие потери давления в установке + Необходимое давление в наиболее неблагоприятной точке.

Давление при остановке = давление при запуске + 15-30 метров.

Рb = На + Нg + Рс + Рr

Рb = минимальное давление при запуске;
На = Высота всасывания;
Нg = геометрическая высота;
Рс = потери давления;
Рr = остаточное давление.

Потери давления не должны превышать 10-15 % от геометрической высоты.

Минимальное давление при запуске:

Получаем прибавлением 15 метров к геометрической высоте от минимального уровня воды или от основания насосов и до потолка самого высокого этажа плюс потери давления. Объем резервуара должен быть равен или больше величины, получаемой при перемножении коэффициента на количество единиц жилья. Не рекомендуется устанавливать инжекторы, если рабочее давления превышает 8 кг/см 2 .

Максимальное давление при запуске:

Давление при остановке будет на 15-30 м больше давдения приnbsp;запуске. Максимальное давление в точке потребления не должно превышать 5 кг/см 2 .

Объем резервуара в зависимости от вида и количества единиц жилья

Резервный или напорный бак

Согласно техническому кодексу строительства (статья Закона), принятому в Испании, перед установкой повышения давления (при всасывании) следует установить РЕЗЕРВНЫЙ ИЛИ ПОДПОРНЫЙ БАК, емкость которого рассчитывается согласно требованиям стандарта UNE 100.030:2.005:

V = Q x t x 60

V = Объем (л);
Q = Подача (л/сек);
t = Время (15-20 мин).

Регулируемая установка повышения давления: можно обойтись без подпорного бака. В этом случае следует включить в установку повышения давления устройство, отключающее всасывание и останавливающее насосы при падении давления в трубопроводе снабжения.

Пример расчета установки повышения давления

Подача

1. По нижеприведенной таблице подсчитаем номинальную подачу и количество точек потребления на единицу жилья:

2. Коэффициент одновременности для единицы жилья можно рассчитать по следующей формуле: (n — число точек потребления на единицу жилья):

3. Экономичная подача для одной единицы жилья равна: Экономичная подача = К х номинальная подача.

4. Подсчитаем коэффициент при одновременном водоснабжении всех видов жилья по формуле: (N: Общее кол-во единиц жилья):

5. Общая подача для снабжения всех единиц жилья определяется следующим образом:
Общая подача (L/S) = Кол-во единиц жилья х Экономичная подача х Kv

Резервуары

к = 0,33 (для мембранных баков)
к = 0,45 (для оцинкованных баков с компрессором).
к = 1 (для оцинкованных баков с инжектором).
и:

Vd — Объем резервуара в м 3 ;
Vu — Полезный объем резервуара в м 3 ;
Qm — Средняя подача (Qa + Qp)/2 в м 3 /час;
Qa — Подача при давлении запуска в м 3 /час;
Qp — Подача при давлении остановки в м 3 /час;
Рр — Давление при остановке в кг/см 2 ;
Ра — Давление при запуске в кг/см 2 ;
N — Частота запусков/час.

Воздушные пробки в резервуаре влияют на объем резервуара и на его полезный объем. Контроль за скоростью помогает сберегать энергию, сокращать пространство и избегать преждевременного износа и эффекта гидравлического удара. Расчет устройства повышения давления требует детальной проработки, когда речь идет о снабжении водой таких объектов, как: жилые кварталы, школы, казармы, больницы, поливные хозяйства, магазины, рынки, плавательные бассейны, заводы, очистительные сооружения, гостиницы, офисные здания.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах. В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15-20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом. В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах. В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15 — 20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом. В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Расчет полезного объема водозаборного резервуара (сточной ямы)

Самый неблагоприятный вариант расчета — это, когда подача на входе равняется половине подачи насоса. Минимальный объем воды в резервуаре зависит от частоты запусков мотора в час и от подачи самого мощного из эксплуатируемых насосов и высчитывается следующим образом:

Vu — Полезный объем (м 3 );
Q — Расход (м 3 /час);
N — частота запусков в час.

Размеры водозаборного резервуара должны быть достаточными для вмещения полезного объема и для работы насосов без гидравлических помех на всасывании (см. Проектирование всасывающего трубопровода), при этом должны учитываться различия уровней остановки-хода для разных вида оборудования. Частота запусков будет меньше, если два или больше двух насосов работают попеременно.

Выходные отверстия и брандспойтные насадки

Выброс воды через выходное отверстие рассчитывается по следующей формуле:

Q — подача в м 3 /час;
V — скорость в м/сек;
S — Площадь отверстия в м 2 ;
Н — Напор в отверстии в метрах;
g — Ускорение свободного падения (9,81 м/сек 2 );
К — Коэффициент выхода 0,62.

Если выходное отверстие круглое, то практический расход составляет приблизительно 62% от теоретического. При К = 0,62 имеется упрощенная формула расчета.

В частном случае применения брандсбойной насадки в виде полированного конуса и при коэффициенте нагнетания равном 0,97, расчет подачи полной струи в зависимости от давления следует делать по следующей формуле:

Найденные параметры выброса верны для наклона в 30° при отсутствии ветра.

Перекачивание вязких жидкостей

Кривые характеристик насосов приводятся в отношении воды с кинематической вязкостью равной примерно 1 cSt. Увеличение вязкости сказывается на работе насосов, поэтому в случае перекачивания вязкой жидкости следует применить поправочные коэффициенты в отношении подачи, высоты и производительности насоса, чтобы найти значения эквивалентные воде:

  • при значениях ниже 43 cSt напор и высота существенно не снижаются;
  • мощность увеличивается, начиная с 4,3 cSt;
  • при увеличении потерь напора при всасывании следует использовать насосы с низким требуемым кавитационным запасом NPSH;
  • как правило, поправочные коэффициенты, вычисленные по графикам, достаточно точны и пригодны для расчетов.

Ограниченные возможности графиков

  1. Графики применимы исключительно к насосам с открытой рабочей частью или с закрытой рабочей частью радиального типа. Ими нельзя пользоваться при расчетах для насосов двустороннего входа или осевого типа.
  2. В многоступенчатых насосах для расчета надо брать высоту одного рабочего колеса, расчет будет приблизительным, так как есть дополнительные потери между ступенями.
  3. В насосах с двухсторонним входом для расчета следует брать половину подачи.
  4. В случае, если рабочая жидкость обладает повышенной вязкостью, рекомендуется просчитать расход насоса в эксплуатации, чтобы определиться с типом насоса, так как производительность центробежных насосов в этих условиях очень низкая.
  5. Поправочные коэффициенты действительны только для однородных жидкостей и не годятся для желеобразных жидкостей, бумажной массы, жидкостей с твердыми или волокнистыми включениями и тому подобное.

Пример применения

  • если известны значения подачи и высота подъема вязкой жидкости, следует обратиться к графику и найти поправочные коэффициенты;
  • располагая этими данными, можно определить соответствующие значения для воды и выбрать насос;
  • используя кривую характеристики для воды и применив соответствующие коэффициенты, получаем новые значения для вязкой жидкости.

Рассчитать параметры насоса, способного при подаче в 150 м 3 /час поднять вязкую жидкость на высоту 28,5 mса.

Вязкость 200 cSt, удельный вес 0,9 кг/дм 3 .

Чтобы найти поправочный коэффициент, используйте кривую 1,0 х Q:

fQ = 0,95 fH = 0,91 fη= 0,62

Найдя коэффициенты, рассчитаем значения для воды:

Q = 150/0,95 = 158 m 3 /h
Н = 28,5/0,91 = 31,3 mca

Исходя из полученных величин, выберем насос типа FNF 80-160 с диаметром 173 мм, совершающий 2.900 оборотов в минуту; по кривой для воды, определим величину подачи, высоту нагнетания и производительность.

Применив различные поправочные коэффициенты, получим новые условия эксплуатации насоса для перекачки вязких жидкостей. Ниже приводится график, на котором в краткой форме отображены наши расчеты.

Гидравлический удар

Под гидравлическим ударом понимается повышенное давление, отмечаемое в трубопроводе при любом изменении скорости жидкости, циркулирующей по трубам, (при открытии или закрытии клапана, запуске или остановке насоса и т. д), в результате которого происходит изменение кинетической энергии движущейся жидкости. При остановке насоса гидравлический удар проявляется вначале появлением разрежения, за которым следует резкое повышение давления. Время остановки Т равняется времени, прошедшему с момента прекращения подачи энергии, открытия или закрытия клапана и до момента прекращения циркуляции жидкости. Формула Mendiluce позволяет нам рассчитать время остановки с достаточно высокой степенью точности:

L — протяженность трубопровода (т);
V — Скорость жидкости (м/сек);
g — скорость свободного падения (м/сек 2 );
Hm — Манометрическая высота (mса).

Для плоскостей с углом наклона более 50% следует применять особые меры предосторожности при вычисления силы гидравлического удара; рекомендуется применять только формулу Allievi, так как в подобных случаях остановка происходит слишком резко. Не забудьте, что манометрическая высота при расчете Т замеряется непосредственно за насосом и, следовательно, надо учитывать глубину уровня зеркала воды в скважине, когда речь идет о погружных насосах. L. Allievi пришел к выводу, что гидравлический удар вызывает колебания, которые распространяются по всей длине трубопровода со скоростью, равной:

а — скорость распространения (м/сек);
D — диаметр труб (мм);
е — толщина стенок труб (мм).

Коэффициент К представляет в основном эффект инерции в движущихся частях насоса и его величины варьируются в зависимости от длины линии нагнетания.

Коэффициент С выведен опытным путем и зависит от наклона (Нm/L)

Где Е — коэффициент эластичности труб (кг/м 2 ).

Практические значения К, для труб из разных материалов:

Сталь — 0,5;
Чугун — 1;
Цемент — 5;
Фиброцемент — 5,5;
Полиэстер — 6,6;
ПВХ — 33,3.

В работах по гидравлике рекомендуется для расчета сверхдавления использовать следующие формулы:

и, следовательно, необходимо применять формулу Allievi, если круговое перемещение воды продолжается, всегда есть промежуточная точка, для которой будет верно

и к этой зоне следует применить формулу Michaud.

Максимальное давление будет равно сумме статического давления или геометрической высоты и максимального превышения давления + Δ Н.

Н max = Hg +Δ Н

Минимальное давление будет равно разнице между статическим давлением или геометрической высотой и минимальным превышением давления — Δ Н.

Н min = Hg — Δ Н

Как при длинных, так и при коротких линиях нагнетания гидравлический удар может достичь значений, превышающих статическое давление и, следовательно, в трубопроводе происходит разрежение и давление падает ниже атмосферного, что может привести к разрыву трубы. Следует упомянуть, что обычно трубопровод рассчитан с таким запасом прочности, чтобы выдерживать разрежение около 1 кг/см 2 , то есть много выше, чем это бывает на практике.

Защита от гидравлического удара

Гидравлический удар можно ослабить или избежать, применив специальные устройства, такие как, например:

  • инерционные круги;
  • уравновешивающие отводы;
  • воздушные баки;
  • жидкостные амортизаторы;
  • предохранительный клапан;
  • вантузы;
  • обратные клапаны;
  • обратные клапаны с переходниками;
  • обратные клапаны противовихревые.

В какой-то степени устранить удар помогают статические пускатели, которые меняют скорость потока

Выбор силового кабеля

При выборе силового кабеля следует учитывать следующие факторы:

  • максимально допустимая сила тока для проводников из меди с изоляцией из EPDM, согласно нормам для низкого напряжения (ННН).
  • максимальное падание напряжения не должно превышать 3% от величины номинального напряжения.
  • температура окр. среды 40 °С.

Расчет делается по следующим формулам:

S — сечение кабеля в мм 2 ;
I — номинальная сила тока двигателя в амперах;
L — длина кабеля в метрах;
cos φ — коэффициент мощности при полной нагрузке;
ΔU — Падение напряжения в сети на 3%.

Пример: для 230 V = 6,9 V
для 400 V= 12 V
С — Электропроводимость (56 м/мм 2 для Сu и 34 м/мм 2 для AI).

Максимально допустимая сила тока для кабеля ТРЕХЖИЛЬНОГО или ШЕСТИЖИЛЬНОГО

Тип H07RNF или подобный (согласно ННН)

Повышение температуры в проводнике, вызванное электрическим током, не должно превышать максимально допустимую температуру для изоляции, т.е. 90°С; при температуре окружающей среды выше 40°С применяются следующие поправочные коэффициенты.

На кабель воздействуют и другие факторы, как, например, прямые солнечные лучи (коэффициент 0,9), прокладка кабеля в трубе, на открытом участке или в стене (коэффициент 0,8), сведение воедино нескольких проводов и т.д.

Таблица для выбора кабеля для двигателей диаметром 4″

Таблица расчёта потерь напора для труб из ПВХ/полипропилена

Примечание: для других труб рекомендуется умножать значение потерь давления на следующие коэффициенты:

х 1,2 для труб из фиброцемента;
х 1,5 для стальных оцинкованных труб.

Таблица расчёта потерь напора в метрах водяного столба на 100 метров прямого трубопровода для сточных вод (для стальных труб)

Для трубопроводов из пластика, результат умножать на 0.8.

Для колен и шаровых кранов — прибавить 2 метра фиктивной длины для каждой детали.

Для клапанов — прибавить 10 метров фиктивной дополнительной длины.

Таблица соотношения диаметров трубопроводов и патрубков

Подключение 3-х фазных электродвигателей

Напряжение в сети Запуск Электродвигатель
Обмотка Соединение
230 В Прямой 230 / 400 Треугольник
Звезда-Треугольник 230 / 400 Звезда-Треугольник
400 В Прямой 230 / 400 Звезда
400 / 692 Треугольник
Звезда-Треугольник 400 / 692 Звезда-Треугольник

Соединение Треугольник

V: Напряжение в сети. Схема соединений

Соединение Звезда

V: Напряжение в сети. Схема соединений

Соединение Треугольник-Звезда

Переключение Звезда-Треугольник осуществляется на электрощите управления.

Источник статьи: http://s-m-t.smartis.ru/articles/obshchaya-tekhnicheskaya-informatsiya-o-nasosakh

Adblock
detector