Расчет напора: Как легко рассчитать напор и производительность насоса

Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Посмотреть формулы для расчета потерь напора по длине.

Формулы для расчета потерь давления по длине

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют). Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С. Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке — Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

Вычисляются значения:
• средней скорости потока
где Q — расход жидкости через трубопровод, A — площадь живого сечения, A=πd²/4, d — внутренний диаметр трубы, м
• числа Рейнольдса — Re
где V — средняя скорость течения жидкости, м/с, d — диаметр живого сечения, м, ν — кинематический коэффициент вязкости, кв.м/с, Rг — гидравлический радиус, для круглой трубы Rг=d/4, d — внутренний диаметр трубы, м

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

• Для ламинарного течения Re<2000 используются формула Пуазеля.
• Для переходного режима 2000<Re<4000 — зависимость:
• Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля.
где к=Δ/d, Δ — абсолютная эквивалентная шероховатость.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Δp=Δhρg где ρ — плотность, g — ускорение свободного падения.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения.

Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

Гидравлический расчет простых трубопроводов

6.5. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом называется резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при внезапном торможении потока рабочей жидкости. Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления, которое связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода. Гидравлический удар чаще всего возникает при резком открытии или закрытии крана или другого устройства, управляемого потоком.

Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью υ₀, произведено мгновенное закрытие крана (рис. 6.10, а).

Рис. 6.10. Стадии гидравлического удара

При этом скорость частиц, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в работу деформации стенок трубы и жидкости. При этом стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается в соответствии с увеличением давления на величину ΔP_уд, которое называется ударным. Область (сечение n — n), в которой происходит увеличение давления, называется ударной волной. Ударная волна распространяется вправо со скоростью c, называемой скоростью ударной волны.

Когда ударная волна переместится до резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе, а стенки трубы — растянутыми. Ударное повышение давления распространится на всю длину трубы (рис. 6.10, б).

Далее под действием перепада давления ΔP_уд частицы жидкости устремятся из трубы в резервуар, причем это течение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь сечение n-n перемещается обратно к крану с той же скоростью c, оставляя за собой выровненное давление P₀ (рис. 6.10, в).

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению P

0. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость υ₀, но направленную теперь в противоположную теперь сторону.

С этой скоростью весь объем жидкости стремится оторваться от крана, в результате возникает отрицательная ударная волна под давлением P₀ — ΔP_уд, которая направляется от крана к резервуару со скоростью c, оставляя за собой сжавшиеся стенки трубы и расширившуюся жидкость, что обусловлено снижением давления (рис. 6.10, д). Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака.

Состояние трубы в момент прихода отрицательной ударной волны к резервуару показано на рис. 6.10, е. Так же как и для случая, изображенного на рис. 6.10, б, оно не является равновесным. На рис. 6.10, ж, показан процесс выравнивания давления в трубе и резервуаре, сопровождающийся возникновением движения жидкости со скоростью υ

0.

Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна под давлением ΔP _уд достигнет крана, возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл гидравлического удара повторится.

Протекание гидравлического удара во времени иллюстрируется диаграммой, представленной на рис. 6.11, а и б.

Штриховыми линиями показано теоретическое изменение давления у крана в точке

А, а сплошной действительный вид картины изменения давления по времени (рис. 6.11, а). При этом затухание колебаний давления происходит за счет потерь энергии жидкости на преодоление сил трения и ухода энергии в резервуар.

Если давление P₀ невелико (P₀ P _уд), то картина изменения амплитуды давления получается несколько иная, примерно такая, как показано на рис. 6.11, б.

Рис. 6.11. Изменение давления по времени у крана

Повышение давления при гидравлическом ударе можно определить по формуле

ΔP_уд = ρυ₀c

Данное выражение носит название формулы Жуковского. В нем скорость распространения ударной волны c определится по формуле:

где r — радиус трубопровода;
E — модуль упругости материала трубы;
δ — толщина стенки трубопровода;
K — объемный модуль упругости (см. п.1.3)

Если предположить, что труба имеет абсолютно жесткие стенки, т.е. E = , то скорость ударной волны определится из выражения

Для воды эта скорость равна 1435 м/с, для бензина 1116 м/с, для масла 1200 — 1400 м/с.

6.6. Изменение пропускной способности трубопроводов в процессе их эксплуатации

При проектировании напорных трубопроводов следует учитывать, что их пропускная способность в период эксплуатации снижается (например, для водопроводных труб до 50% и даже ниже). Вследствие коррозии и образования отложений в трубах (инкрустации), шероховатость труб увеличивается. Это можно оценить по формуле:

k_t = k₀ + αt

где k₀ — абсолютная шероховатость для новых труб, (мм),
k_t — шероховатость через t лет эксплуатации,
α — коэффициент характеризующий быстроту возрастания шероховатости (мм/год).

Таблица 6.1

Проверить себя ( Тест )

Наверх страницы

Настройка расчета потерь напора

Настройка расчета потерь напора

Настройка расчета потерь напора

Параметры расчета потерь напора теплоносителя задаются во вкладке Потери напора диалога настройки расчетов (смотрите Рисунок 130, «Диалог настройки расчетов. Вкладка «Потери напора»»).

Рисунок 130. Диалог настройки расчетов. Вкладка «Потери напора»

• Формула для расчета λ коэффициента гидравлического трения выбирается в поле с соответствующим названием. Возможен расчет коэффициента трения по формулам Альтшуля, Шифринсона, Никурадзе, Кульбрука-Уайта («Скорость, потери напора, сопротивления»).

• Максимальный напор, гасимый соплом (в долях от минимально необходимого) задается максимальный избыточный напор который может быть погашен соплом элеватора.

  Указывается отдельно для групповых элеваторов на ЦТП и потребителей (ИТП). Значение по умолчанию 2.

• В поле Запас напора на заполнение системы, м задается запас напора на заполнение системы (по умолчанию 5 метров).

• В поле Максимально допустимое давление в обратке, м указывается максимально допустимое давление в обратном трубопроводе. При его превышении, в результате расчета отображается предупреждающее сообщение. Указывается для следующих вида подключений:

• При установленном флажке Корректировать номер элеватора, оптимальный номер элеватора подбирается по следующей номограмме. (Рисунок 131, «Номограмма для выбора элеватора»). Подробнее смотрите раздел «Расчёт элеваторного узла и дросселирующих устройств».

  Рисунок 131. Номограмма для выбора элеватора

  
  

• В поле Минимальный диаметр сопла задается минимальный диаметр подбираемого сопла элеватора. Значение по умолчанию 3 мм.

• В поле Минимальный диаметр шайбы задается минимальный диаметр подбираемых дросселирующих шайб. Значение по умолчанию 3 мм.

Расчет потерь напора в трубопроводах

В процессе течения нефтепродуктов имеют место потери напора на трение h_τ и местные сопротивления h_MC.

Потери напора на трение при течении ньютоновских жидкостей в круглых трубах определяются по формуле Дарси—Вейсбаха

где λ — коэффициент гидравлического сопротивления; L, D — соответственно длина и внутренний диаметр трубопровода; W — средняя скорость перекачки; g — ускорение силы тяжести.

Величина коэффициента гидравлического сопротивления λ в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re = W • D/v и относительной шероховатости труб ε = k_э/D (здесь v — кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре перекачки; к_э — эквивалентная шероховатость стенки трубы).

При ламинарном режиме перекачки (Re = Re_Kp) расчет λ выполняется по формуле Стокса

В переходной зоне (Re_Kp < Re < Re_rp) расчет λ наиболее точно может быть выполнен по формуле Гипротрубопровода

Эквивалентная шероховатость k_э стальных труб

В зоне гидравлически гладких труб турбулентного режима (Re_Kp < Re < Re_l) расчет λ выполняется по формуле Блазиуса

Для расчета λ в зоне смешанного трения турбулентного режима (Re_I < Re = Re_II) наиболее часто используется формула Альтшуля

В зоне квадратичного трения турбулентного режима (Re > Re_II) расчет λ обычно ведут по формуле Шифринсона

Нетрудно видеть, что формулы Стокса, Блазиуса и Шифринсона могут быть представлены зависимостью одного вида

где А, т — коэффициенты, величина которых для каждой зоны трения неизменна.

Однако формула Альтшуля к этому виду не приводится. Это исключает возможность решения гидравлических задач в общем виде.

Ту же задачу можно было решить следующим образом. При Re = Re_I еще справедлива формула Блазиуса, а при Re = Rе_I уже можно пользоваться формулой Шифринсона. Учитывая, что переходные числа Рейнольдса Альтшулем рекомендовано находить по формулам:

Re_I=10/ε; Re_II=500/ε.

для зоны смешанного трения получаем:

Поделив почленно получим:

откуда

Различие в выражениях для расчета коэффициента А объясняется тем, что в первом случае не было сделано необходимое алгебраическое преобразование

Среднеквадратичная погрешность аппроксимации В.ДБелоусова по сравнению с формулой Альтшуля составляет около 5%. Связано это, в частности, с тем, что ее автор не стремился сделать погрешность вычислений минимальной, а исходил из условия равенства коэффициентов X на границах зоны смешанного трения и соседних зон.

Автору совместно с аспиранткой Н.В. Морозовой удалось свести уравнение Альтшуля к виду со среднеквадратичной погрешностью 2,6%. Это было сделано следующим образом.

Представим формулу Альтшуля в виде

Недостатком данной записи является то, что расчетный коэффициент 0,11(68 + ε · Re) °-²⁵ является функцией числа Рейнольдса. Вместе с тем из формул следует, что в зоне смешанного трения справедливо неравенство

10 < ε · Re < 500.

Задаваясь значениями г • Re в этом диапазоне, сначала рассчитали величины функции 0,11(68 + ε · Re)⁰’²⁶, а затем, используя метод наименьших квадратов, заново описали полученные точки выражением 0,206( ε · Re)⁰’¹⁵.

Подставив его получили искомую зависимость

Из нее видно, что в зоне смешанного трения турбулентного режима величины коэффициентов А и т равны 0,206 • е^0,15 и 0,1 соответственно. Среднеквадратичная погрешность расчетов по формуле относительно формулы Альтшуля — менее 3%, что меньше, чем по другим известным аппроксимациям.

Следует подчеркнуть, что учет наличия переходной зоны приводит к изменению критического числа Рейнольдса. Кроме того, А.Д. Альтшуль, строго говоря, для переходных чисел Рейнольдса рекомендует диапазоны

Чтобы уточнить величины Reкр, Re_I Re_II и найти величину Re._x,, воспользуемся следующим способом. При Re = Re_Kp еще справедлива формула Стокса» но в то же время уже справедлива формула Гипротрубопровода. То есть можно составить уравнение

Освобождаясь от знаменателя, получаем квадратное уравнение 0,16-10^-4 · Re_кр-13 · 10^-4 · Re_кp-64 = 0, единственным положительным корнем которого является Re_кp~2040.

Рассуждая аналогично, можно найти все остальные характерные числа Рейнольдса. Приравняв формулы Гипротрубопровода и Блазиуса, получаем Re_кp = 2800. Из равенства правых частей формулы Блазиуса и формулы находим, что Re_I = 17,5/ε. Наконец, приравняв правые части формулы и формулы Шифринсона, несложно найти, что Re_II = 531/ε.

В тех случаях, когда необходимо, чтобы зависимость потерь напора на трение от расхода Q была выражена в явном виде, удобно использовать обобщенную формулу Лейбензона

где β — расчетный коэффициент, равный

Формула получается подстановкой выражения в формулу Дарси—Вейсбаха .

Учитывая, что формулу Гипротрубопровода можно привести к виду

Рекомендуемые величины коэффициентов А, β и m

Для вычисления потерь напора на трение при течении нефтепродуктов, проявляющих вязкопластичные свойства, можно воспользоваться уравнением Букингема (в виде аппроксимации, полученной проф. В.Е. Губиным)

где ΔР — перепад давления при течении вязкопластичной жидкости со средней скоростью W в трубопроводе диаметром D и длиной L; η — пластическая вязкость; F(И) — расчетная функция

где И — число Ильюшина

Потери напора на местные сопротивления

Данный вид потерь напора определяется по формуле Вейсбаха

где ξ — коэффициент местного сопротивления.

Величина коэффициента ξ, зависит от вида местного сопротивления и режима течения.

При ламинарном режиме течения величину коэффициента местного сопротивления следует вычислять по формуле

где ξг — коэффициент местного сопротивления при турбулентном режиме; А₂ — постоянный коэффициент.

Коэффициенты местных сопротивлений при турбулентном режиме течения

Вид местного сопротивления	А2	ξг
Чялвижка открытая:
— на 100%	75	0,15
— на 75%	350	0,20
— на 50%	1300	2,00
— на 25%	3000	20,0
Вентиль стандартный:
— Dv = 80-100 мм	3000	4,0
— Dy = 150-200 мм	—	4,7
— Dy. = 250-300 мм	5000	5,3
Обратный клапан:
— Dy80-100 мм	—	8,0
— Dy150-200 мм	—	4,0
— Dy = 250-300 мм	—	2,0
Компенсатор сальниковый	—	0,2
Компенсатор П-образный:
— Dy= 50-100 мм	5000	2,2
— Dy = 200-300 мм	—	2,4
— Dy = 400-500 мм	—	2,8
Фильто для нефтепродуктов:
— светлых	—	1,70
— темных	—	2,20

Гидравлический расчет для выбора насосной станции.

  Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.

Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см²).

Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см²), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.

Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!

Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.

Что нужно для расчета характеристик насоса?

Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.

К этим сведениям относятся:

— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах. Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду. Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.

— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.

— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.

— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб. Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина. К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.

— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.

Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.

Да!!!, и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.

Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.

Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.

Внутренний диаметр трубопровода	12 мм	16 мм	20 мм	26 мм
1 потребитель (расход 0,2 л/с или 12 л/мин)	4,05	1,0	0,35	0,1
2 потребителя (расход 0,4 л/с или 24 л/мин)	14,09	3,49	1,16	0,33
3 потребителя (расход 0,6 л/с или 36 л/мин)	29,49	7,23	2,52	0,7

Из таблицы видно, что формуле: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру вертикальной, соответствует только труба внутренним диаметром 16 мм (это металлопластик или полипропилен наружным диаметром 20 мм) в расчете на одного потребителя. И это правило никак нельзя назвать универсальным.

Стоит также добавить, что, даже заменяя участки существующей системы на трубы большего диаметра, Вы, тем самым, снижаете сопротивление трубопроводов системы в целом, увеличивая напор на выходе из смесителей.

 Пример расчета характеристик насосной станции.

«Все это хорошо, — скажете Вы, — Но как же считать?!» Давайте посчитаем вместе.

 Задача. Сделать гидравлический расчет водопроводной системы при условии что:

— Имеется скважина глубиной 18 метров, зеркало воды в которой находится на глубине не больше 10 метров от поверхности земли.

— Насос или насосную станцию предполагается поставить над скважиной в кессон глубиной 2,5 метра.

— От скважины до дома расстояние 13 метров.

— Внутри дома предполагаемое горизонтальное расстояние по маршруту прокладки трубы – 9 метров.

— Предполагаемые вертикальные расстояния: от пола до смесителя – 1,1 метра, от пола до излива  душа – 2.2 метра, от уровня земли до пола – 1,2 метра.

— Предполагаемая труба на всасе насоса: металлопластик наружным  диаметром 26 мм и длиной 10 метров. На напоре: от насоса до дома – полиэтилен наружным диаметром 25 мм, длиной 18 метров, разводка в доме – полипропилен наружным диаметром 20 мм, длиной 9 метров.

— Рассчитывать нужно на использование одновременно двух потребителей.

Для начала, давайте приведем в порядок все эти сведения. Общее вертикальное расстояние от зеркала воды до самого дальнего потребителя (излив душа) будет равняться:

10 м + 1,2 м + 2,2 м = 13,4 метра.

Расстояние по вертикали от насоса до зеркала воды:

10 м – 2,5 м = 7,5 метров.

Горизонтальные расстояния нам, собственно, нужны только для определения длины труб, а эти сведения у нас уже есть. Длина трубы на всасе, которую нужно учесть при расчете – это расстояние от зеркала воды до насоса, т.е. 7,5 метров. В принципе, насос должен осилить эти метры, но это число нужно запомнить и проверить перед поиском подходящего насоса.

Общая потеря напора по вертикали нами уже определена, это 13,4 метра. Теперь найдем потерю напора в трубах из-за движения по ним воды. Металлопластиковая труба наружным диаметром 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм, такой же внутренний диаметр у полиэтиленовой трубы, которую предполагается проложить от кессона к дому, поэтому:

18/10*1,16 = 2,088 м

Это потеря напора в полиэтиленовой (ПНД) трубе, ведущей к дому.

Особо не мудрствуя, я взял потерю напора для этого диаметра, 20 мм, и двух потребителей из своей же таблицы и нашел потерю напора для нужной нам длины трубопровода, помня о том, что в таблице указана потеря напора для длины в 10 метров.

Однако для оценки стабильности работы насоса нужно найти полное сопротивление трубы на всасе:

7,5/10*1,16 = 0,87 метра

и общая потеря напора на всасе будет равна:

0,87 + 7,5 = 8,37 метра,

что очень близко к критическим 9 метрам, максимально возможной глубине всасывания насоса. Поэтому, желательно, либо увеличить глубину кессона, хотя бы до 3 метров, либо использовать насосную станцию с внешним эжектором, что намного дороже. Еще вариант, увеличить диаметр всасывающего трубопровода до 32 мм, тогда общее сопротивление трубы уменьшится.

Давайте выберем вариант по надежней: увеличим диаметр трубы на всасе, поменяв её на металлопластик с наружным диаметром 32 мм (внутренний, соответственно, 26 мм) и «опустим» кессон на полметра. Общая высота подъема воды при этом нисколько не изменится. Мы лишь подвинем насос поближе к воде.

7/10*0,33 = 0,231 метра, и

7,0 + 0,231 = 7,231 метра,

Что уже вполне приемлемо, и с поиском нужного насоса, скорее всего, проблем не будет.

Полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм имеет внутренний диаметр 16 мм, и потеря напора на ней составит:

9/10*3,49 = 3,141 метра

Теперь сложим все, что мы вычислили:

13,4 + 2,09 + 0,23 + 3,14 = 18,86 метра

И прибавим к этому оговоренные нами ранее десять процентов на потерю в местных сопротивлениях:

18,86 +10% = 20,75 метра.

Но это лишь тот напор, который должен преодолеть насос, чтобы вода просто полилась из смесителя. Чтобы вода пошла из смесителя под напором, к этому нужно добавить так называемый «свободный напор». По стандартам он должен быть не меньше 3 метров, исходя же из практических соображений, лучше закладывать в расчет число побольше, в разумных, конечно, пределах, например, 15 метров. Этого хватит на преодоление сопротивления в различном подключаемом нами оборудовании: бойлер, стиральная и посудомоечная машина и т.д.

Таким образом, мы получаем желательные характеристики насоса:

20,75 + 15 = 35,75, т.е. примерно 36 метров,

Но не меньше 20,75 + 3 = 23,75, т.е. примерно 24 метра.

При этих напорах насос должен выдавать нам 24 литра в минуту или 1,44 кубометра в час.

Напомню, это не те характеристики, которые написаны на шильдике насоса, а те, которые насос должен реально выдавать при этом напоре и расходе.

Как это узнать? Читаем дальше…

Liquid and Vacuum Pump Solutions

Знания о перекачке жидкости, газа и пара делают SIHI уникальным партнером, создающим наиболее оптимальные насосные системы. Будь то химический процесс, создание вакуума, производство энергии, очистка факельного газа или Вы просто стараетесь снизить затраты на обслуживание оборудования – у нас есть надёжное решение для вас.

 

 

 

Ориентация по отраслям и сферам применения.

Наша деятельность сконцентрирована преимущественно на такие отрасли как: химическая промышленность, индустрия, энергетика и охрана окружающей среды, преследую при этом цель, оказать нашим клиентам разноплановые услуги, включающие как  консультативные услуги, так и сервис. В первую очередь нами обслуживаются такие ключевые рынки как: химическая промышленность, индустрия, энергетическое хозяйство и охрана окружающей среды.

На протяжении 80 лет мы поставляем на рынок жидкостные и вакуумные насосы, а также установки  для различных сфер применения в области химической промышленности, фармацевтической промышленности, энергетического хозяйства, водоснабжения, пищевой промышленности и в производстве напитков, в производстве пластмасса, в производстве стали, бумажной промышленности и машиностроении.

 

Один из крупнейших производителей насосной техники в мире

Компания SIHI специализируется на производстве насосной и вакуумной техники, а также комплексных установок. Для использования в различных областях промышленности с непрерывными технологическими процессами компания предлагает обширный спектр продукции.

Компания SIHI располагает 10 производственными центрами, 60 центрами сбыта, а также 100 сервисными центрами во всем мире.

Более 1600 сотрудников компании разрабатывают, конструируют и производят оборудование для отраслей промышленности с непрерывными технологическими процессами и обеспечивают квалифицированное обслуживание заказчиков.

Расчёт насоса для скважины: с формулами и примерами

Расчёт насоса для скважины — одно из основных условий при соблюдении, которого можно гарантировать длительное и бесперебойное использование скважины на участке. Произведя расчёт скважинного насоса, вы сможете соотнести ваши потребности в воде с условиями, в которых будет эксплуатироваться насосное оборудование. Только опираясь на результаты расчёта можно приобрести оптимальную модель насоса для скважины, которая не только удовлетворит все потребности, но и прослужит не один год.

Прежде чем непосредственно приступить к расчётам, необходимо детально разобрать все основополагающие факторы выбора скважинного насоса. И первое с чего мы начнем это сам источник воды.

Как известно, пробурить скважину можно либо самостоятельно, либо воспользовавшись услугами специалистов. В этой статье в качестве примера смоделируем ситуацию со вторым вариантом, а именно с готовой скважиной от специализированной организации. В этом случае у вас на руках уже имеется паспорт скважины с детальными характеристиками объекта. И первый параметр, который нас должен заинтересовать — это внешний диаметр обсадной колонны. Сегодня часто встречаются скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 миллиметров. Вам необходимо знать точное значение диаметра скважинной трубы, ведь этот показатель позволит определить поперечный размер будущего насоса.

Важно Осуществляя подбор скважинного насоса по параметрам, помните, что между корпусом насоса и стенками скважины должен быть обеспечен зазор от 1 до 3 сантиметров в зависимости от модели. Пренебрежение данной рекомендацией приведёт к выходу из строя насосного оборудования ещё задолго до окончания гарантийного периода. Но не спешите радоваться — такой насос никто просто так менять не будет, ведь пользователь не обеспечил рекомендуемые условия эксплуатации, что полностью аннулирует все гарантийные обязательства со стороны производителя.

Следующей важной характеристикой скважины является её производительность или дебит. Дебит — это максимальное количество воды, которое может дать скважина в единицу времени. Соответственно, чем больше дебит источника, тем производительнее насос можно установить.

Сам же дебит имеет два важных значения — статический и динамический уровень жидкости. Статический показатель отображает уровень воды в скважине, когда не производится откачка жидкости. Динамический уровень определяет количество воды в источнике при эксплуатации насоса.

Если в ходе перекачивания воды динамический уровень остаётся неизменным, то смело можно утверждать, что производительность скважины равна производительности выбранного насоса. Если разница между статическим и динамическим уровнем составляет менее одного метра, то разрабатываемый источник воды обладает высокой производительностью, которая превышает характеристики установленного насосного оборудования. Но если при расчете мощности скважинного насоса будет допущена ошибка, и производительность выбранного насоса будет превышать дебит скважины, то динамический уровень жидкости будет постепенно уменьшаться, пока вода вовсе не иссякнет. В результате такого просчёта насос будет работать на «сухую», что пагубно скажется на его эксплуатационном периоде. Более того, все погружные скважинные насосы имеют особую моноблочную конструкцию, где охлаждение электрического двигателя осуществляется за счёт перекачиваемой жидкости, а в случае недостатка воды в скважине электромотор достаточно быстро нагреется и перегорит.

Расчёт производительности насоса для скважины

Осуществляя расчет производительности насоса для скважины, также стоит учитывать и естественные колебания жидкости, которые по тем или иным причинам могут влиять на уровень воды в скважине. Как показывает практика, в течение года, под действием таких метеорологических факторов как засуха, обильные ливни и паводки, уровень жидкости может увеличиваться или напротив уменьшаться от 1 до 5-6 метров в зависимости от интенсивности вышеперечисленных явлений. Насосы в таких скважинах необходимо устанавливать на несколько метров глубже, чем минимально возможный показатель динамического уровня жидкости. Таким образом, можно дополнительно подстраховать скважинное оборудование на случай возможного обмеления источника.

Разобрав основные характеристики скважины, можно приступать к выбору нужной модели насоса. Здесь нас будут интересовать эксплуатационные параметры оборудования, а именно:

• Производительность — это способность скважинного насоса перекачивать определенный объём воды за установленный промежуток времени.

  На заметку Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких — это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

• Напор, если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса — это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Расчёт напора скважинного насоса

Расчёт напора осуществляется по следующей формуле:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора^* + высота самой высокой точки водоразбора в доме) × коэффициент водопроводного сопротивления^**

Если скважинный насос будет эксплуатироваться вместе с накопительным резервуаром, то к приведенной выше формуле расчёта напора необходимо добавить значение давления в накопительной ёмкости:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора + высота самой высокой точки водоразбора в доме + давление в накопительной ёмкости^***) × коэффициент водопроводного сопротивления

Примечание ^* — при расчёте учтите, что 1 вертикальный метр равняется 10 горизонтальным;
^** — коэффициент водопроводного сопротивления всегда равен 1.15;
^*** — каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.

Бытовая математика Для наглядности смоделируем ситуацию, в которой семье из четырёх человек необходимо подобрать насос для скважины глубиной 80 метров. Динамический уровень источника не опускается ниже 62 метров, то есть насос будет установлен на 60-ти метровой глубине. Расстояние от скважины до дома — 80 метров. Высота самой высокой точки водоразбора — 7 метров. В системе водоснабжения есть накопительный бак ёмкостью 300 литров, то есть для функционирования всей системы внутри гидроаккумулятора необходимо создать давление в 3,5 атмосфер. Считаем:

Напор=(60+80/10+3,5×10)×1,15=126,5 метров.

Какой насос нужен для скважины в данном случае? – отличным вариантом будет приобрести Grundfos SQ 3-105, максимальное значение напора которого составляет 147 метров, при производительности 4,4 м³/ч.

В этом материале мы детально разобрали, как рассчитать насос для скважины. Надеемся, что после прочтения данной статьи вы сможете без посторонней помощи рассчитать и выбрать скважинный насос, который благодаря грамотному подходу прослужит не один год.

Рекомендуем также прочесть:

Расчет общего динамического напора для промышленных насосов

Общий динамический напор в промышленной насосной системе — это общий объем давления, когда вода течет в системе. Он состоит из двух частей: вертикального подъема и потерь на трение.

Очень важно точно рассчитать это, чтобы определить правильный размер и масштаб насосного оборудования для ваших нужд.

Чтобы рассчитать общий динамический напор, также известный как TDH, нам нужно вычислить две вещи:
A) Вертикальный подъем .
B ) Потери на трение всей трубы и компонентов, с которыми жидкость сталкивается на выходе из насоса.
C) После расчета обоих сложите их вместе, чтобы вычислить TDH.

Позвольте нам показать вам, как рассчитать их вместе, и тогда вы сможете выполнить это самостоятельно! Для целей этого пошагового руководства мы определим общий динамический напор для 25 галлонов в минуту для перехода от насоса к резервуару B в примере ниже.

Как рассчитать вертикальный подъем

A) Вертикальный подъем: Необходимо определить, каков вертикальный подъем от начальной точки жидкости до ее конечной точки.По мере уменьшения уровня жидкости в резервуаре вертикальный подъем будет увеличиваться, и, следовательно, общий динамический напор будет увеличиваться. Чтобы упростить ситуацию, в худшем случае предположим, что бак пуст.

В приведенном выше примере, если резервуар A полон и идет до верха резервуара B, вертикальный подъем составляет 10 футов. Если резервуар A наполовину пуст и в нем всего 5 футов жидкости, то вертикальный подъем составляет 15 футов. Если резервуар A полностью опорожнен, вертикальный подъем составит 21 фут.При вертикальном подъеме от 10 до 21 фута проще всего использовать 21 фут, чтобы быть в безопасности, если вы не уверены, что уровень жидкости не опустится ниже определенной высоты.

Как рассчитать потери на трение

B) Потери на трение: Для расчета потерь на трение вам сначала нужно знать, каков ваш желаемый поток. Каждая скорость потока будет иметь разные потери на трение. Чем больше поток проходит через трубу, тем больше потерь на трение, поэтому 5 галлонов в минуту, проходящие через 1 дюймовую трубу, будут иметь более высокие потери на трение, чем 1 галлон в минуту, проходящий через 1 дюймовую трубу.После определения скорости потока вам необходимо знать, какой тип трубы вы используете, график трубы и длину трубы как по вертикали, так и по горизонтали. Вам также необходимо знать, сколько колен, клапанов, соединений и всего остального, что контактирует с жидкостью.

Используя приведенный выше пример, давайте рассчитаем потери на трение для 25 галлонов в минуту. Имеется 1,5-дюймовая труба PVC Schedule 40. Расстояние по горизонтальной трубе от насоса до резервуара B составляет 120 футов, а расстояние по вертикальной трубе от насоса до резервуара B составляет 21 фут.Имеются 2 отвода с длинным радиусом 90 градусов и 2 задвижки.

После расчета этой информации выполните следующие действия:

Шаг 1 ) Сложите вместе горизонтальную и вертикальную напорную трубу.
120 футов + 21 фут = 141 фут

Шаг 2) Перейдите на этот веб-сайт: http://www.freecalc.com/fricfram.htm

Шаг 3) Введите размер трубы, спецификацию трубы, материал трубы , длина трубопроводов, клапаны и фитинги.

В этом примере цифры:
1.5 дюймов, график 40, материал ПВХ, длина трубопровода 141 в футах, 2 колена 90 LR и 2 задвижки.

Шаг 4) Нажмите «Рассчитать падение давления». После нажатия кнопки «Рассчитать падение давления» калькулятор сообщает, что потеря напора составляет 5,6 футов.

Некоторые из наших предпочтительных ресурсов:

Результат: Расчет общего динамического напора

C) Общий динамический напор: Наихудший сценарий вертикального подъема составляет 21 фут. Потери на трение для 25 галлонов в минуту равны 5.6 футов. Сложив эти два числа вместе, общий динамический напор составляет 26,6 футов для 25 галлонов в минуту для перехода от насоса к резервуару B.

Альтернативный сценарий

Что делать, если уровень жидкости в резервуаре никогда не опускается ниже 5 футов и теперь пользователю требуется 20 галлонов в минуту?

Если резервуар никогда не опорожняется более чем на 5 футов, то расстояние по вертикали между жидкостью в резервуаре A и верхом резервуара B составляет 15 футов.

15 футов вертикального расстояния + 3,8 фута потерь на трение = 18,8 фута общего динамического напора.

Другие факторы при расчете общего динамического напора

Другие факторы, которые могут повлиять на потери на трение, включают удельный вес, вязкость и температуру. Чем больше у вас информации о системе, тем точнее станет ваше число потерь на трение и, соответственно, ваш общий динамический напор.

Удельный вес жидкости может незначительно изменить потери на трение.

Если удельный вес составляет от 1,0 до 2,0 (вода — 1,0), нет необходимости использовать эту информацию в своих расчетах.Если оно меньше 1,0 или больше 2,0, рекомендуется использовать онлайн-калькулятор.

С другой стороны, вязкость может значительно увеличить потери на трение. Если жидкость вязкая, определите вязкость с помощью диаграммы вязкого удельного веса или онлайн-калькулятора вязкого удельного веса.

Как всегда, March Manufacturing рекомендует вам связаться с дистрибьютором March или инженером March Manufacturing, чтобы просмотреть ваше приложение перед покупкой.

Обновлено 25.05.2016

Статическое давление по сравнению сГоловка

Давление указывает нормальную силу на единицу площади в данной точке, действующую на данную плоскость. Поскольку в покоящейся жидкости отсутствуют касательные напряжения, давление в жидкости не зависит от направления.

Для жидкостей — жидкостей или газов — в состоянии покоя градиент давления в вертикальном направлении зависит только от удельного веса жидкости.

Как изменение давления в жидкости с подъемом может быть выражено как

Δp = — γ Δh (1)

, где

Δ p = изменение давления (Па, фунт / кв. Дюйм)

Δ h = изменение высоты (м, дюйм)

γ = удельный вес жидкости (Н / м ³ , фунт / фут ³ )

Градиент давления в вертикальное направление отрицательное — давление снижается вверх.

Удельный вес

Удельный вес жидкости можно выразить как:

γ = ρ г (2)

где

ρ = плотность жидкости (кг / м ³ , снарядов / фут ³ )

г = ускорение свободного падения (9,81 м / с ² , 32,174 фут / с ² )

в целом удельный вес — γ — постоянен для жидкостей.Для газов удельный вес — γ — изменяется в зависимости от высоты (и сжатия).

Давление, оказываемое статической жидкостью, зависит только от

• глубины жидкости
• плотности жидкости
• ускорения свободного падения

Статическое давление в жидкости

Для несжимаемой жидкости — как жидкость — перепад давления между двумя отметками может быть выражен как:

Δ p = p ₂ — p ₁

= — γ (h ₂ — h ₁ ) (3)

где

p ₂ = давление на уровне 2 (Па, фунт / кв. Дюйм)

p ₁ = давление на уровне 1 , psi)

h ₂ = уровень 2 (м, фут)

h ₁ = уровень 1 (м, фут)

(3) можно преобразовать в:

Δ p = p ₁ — p ₂

= γ (h ₂ — h ₁ ) (4)

или

p ₁ — p ₂ = γ Δ h (5)

48 где

48

Δ h = h ₂ — h ₁ = разница в высоте — высота вниз от местоположения h ₂ до h ₁ (м, фут)

или

p ₁ = γ Δ h + p ₂ (6)

Пример — Давление в жидкости

Абсолютное давление на глубине 10 м можно рассчитать как:

p ₁ = γ Δ h + p ₂

= (1000 кг / м ³ ) (9.81 м / с ² ) (10 м) + (101,3 кПа)

= (98100 кг / мс ² или Па) + (101300 Па)

= 199400 Па

= 199,4 кПа

где

ρ = 1000 кг / м ³

г = 9,81 м / с ²

p ₂ = атмосферное давление давление = 101,3 кПа

Манометрическое давление можно рассчитать, установив p ₂ = 0

p ₁ = γ Δ h + p ₂₁₄₂₁₁

= (1000 кг / м ³ ) (9.81 м / с ² ) (10 м)

= 98100 Па

= 98,1 кПа

Зависимость давления от напора

(6) можно преобразовать в:

Δ h = (p ₂ — p ₁ ) / γ (7)

Δ h express перепад высоты — высота столба жидкости с удельным весом — γ — требуется для получения перепада давления Δp = p ₂ — p ₁ .

Пример — Давление в зависимости от напора

Перепад давления в 5 фунтов на кв. Дюйм ( _{фунтов на} / дюйм ² ) эквивалентен напору в воде

(5 фунтов _на / дюйм ² ) (12 дюймов / фут) (12 дюймов / фут) / (62,4 фунта / фут ³ )

= 11,6 футов водяного столба

или напор в Меркурии

(5 фунтов _f / дюйм ² ) (12 дюймов / фут) (12 дюймов / фут) / (847 фунтов / фут ³ )

= 0.85 футов ртути

Удельный вес воды составляет 62,4 (фунт / фут ³ ) , а удельный вес ртути составляет 847 (фунт / фут ³ ) .

КАК спроектировать насосную систему

предыдущее

Что такое общий напор

Общий напор и расход 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 — понятие знакомое, мы знакомы с ним в повседневной жизни. Например, в огнетушителях создается давление 60 фунтов на квадратный дюйм (413 кПа), мы устанавливаем давление воздуха 35 фунтов на квадратный дюйм (241 кПа) в наших велосипедных и автомобильных шинах. По уважительным причинам производители насосов не используют давление нагнетания в качестве критерия при выборе насоса. Одна из причин — они не знают, как вы будете пользоваться помпой. Они не знают, какой расход вам нужен, и расход центробежного насоса не фиксирован.Давление нагнетания зависит от давления на всасывающей стороне насоса. Если источник воды для насоса находится ниже или выше всасывания насоса, для той же скорости потока вы получите другое давление нагнетания. Поэтому для устранения этой проблемы предпочтительно использовать разницу давлений на входе и выходе насоса.

Производители пошли дальше, величина давления, которое может создать насос, будет зависеть от плотности жидкости, для раствора соленой воды, который плотнее, чем чистая вода, 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, и он называется ОБЩИЙ НАПОР, и он определяется как разница в напоре между входом и выходом насоса.

Вы можете измерить напор нагнетания, прикрепив трубку к напорной стороне насоса и измерив высоту жидкости в трубке относительно всасывания насоса. Для обычного бытового насоса трубка должна быть достаточно высокой.Если давление нагнетания составляет 40 фунтов на квадратный дюйм, высота трубки должна быть 92 фута. Это непрактичный метод, но он помогает объяснить, как напор соотносится с общим напором и как напор соотносится с давлением. Вы проделаете то же самое, чтобы измерить высоту всасывания. Разница между ними — 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. Это довольно удивительное заявление, и вот почему. Насос ничего не знает о голове, голова — это понятие, которое мы используем, чтобы облегчить нашу жизнь. Насос создает давление, а разница в давлении на насосе представляет собой количество энергии давления, доступной для системы. Если жидкость плотная, такая как, например, солевой раствор, на выходе насоса будет создаваться большее давление, чем если бы текучей средой была чистая вода. Сравните два резервуара одинаковой цилиндрической формы, одинакового объема и уровня жидкости, резервуар с более плотной жидкостью будет иметь более высокое давление внизу.Но статический напор поверхности жидкости относительно дна такой же. 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, описывающего доступную энергию насоса.

Какая связь между напором и общим напором?

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

Что такое единица измерения головы? Сначала разберемся с единицей энергии. Энергия может быть выражена в фут-фунтах, который представляет собой количество силы, необходимой для поднятия объекта, умноженное на вертикальное расстояние. Хороший пример — поднятие тяжестей. Если вы поднимете на 100 фунтов (445 Ньютонов) 6 футов (1,83 м), требуемая энергия составляет 6 x 100 = 600 фут-фунт-сила (814 Н-м).

Напор определяется как энергия, деленная на вес перемещаемого объекта. Для штангиста энергия делится на смещенный вес составляет 6 x 100/100 = 6 футов (1,83 м), поэтому количество энергии на фунт гантель, которую должен предоставить штангист, составляет 6 футов. Это не очень полезно знать для штангиста, но мы увидим, насколько он полезен для вытеснения жидкостей.

Рисунок 26

Возможно, вам будет интересно узнать, что 324 фут-фунта энергии эквивалентны 1 калории.Это означает, что наш тяжелоатлет тратит 600/324 = 1,8 калории каждый раз, когда поднимает этот вес на 6 футов, не так много.

---

На следующем рисунке показано, сколько энергии требуется для вертикального вытеснения одного галлона воды.

Рисунок 27

---

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

Рисунок 28

---

Если мы используем энергию, чтобы описать, сколько работы нужно сделать насосу, 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 перекачивание — это непрерывный процесс, обычно когда вы перекачиваете оставьте насос включенным, вы не запускаете и не останавливаете насос на каждый фунт вытесненной жидкости. Мы в основном заинтересованы в установлении непрерывного расхода.

Другой очень полезный аспект использования головы заключается в том, что перепад высот или статический напор может использоваться как одна часть значения общего напора, а другая часть — напор трения как показано на следующем рисунке.Один показывает фрикционную головку на стороне нагнетания, а другой — фрикционную головку на стороне всасывания.

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

Рисунок 29

---

Как определить высоту трения

Напор трения — это величина потерь энергии из-за трения жидкости, движущейся по трубам и фитингам. Требуется сила, чтобы переместить жидкость против трения, точно так же, как сила требуется для подъема груза. Сила действует в том же направлении, что и движущаяся жидкость, и расходуется энергия. Точно так же, как напор рассчитывался для подъема определенного веса, напор трения рассчитывается как сила, необходимая для преодоления трения, умноженная на смещение (длина трубы), деленная на вес вытесненной жидкости.Эти расчеты были выполнены для нас, и вы можете найти значения потерь напора на трение в Таблице 1 для различных размеров труб и расходов.

Таблица 1

Загрузите версию для печати (британские или метрические единицы).

В таблице 1 приведены расход и потери напора на трение для воды, движущейся по трубе при типичная скорость 10 футов / с. В качестве целевой скорости я выбрал 10 футов / с, потому что она не слишком большая. который создаст большое количество трения и не будет слишком маленьким, что замедлит работу.Если скорость меньше, то потери на трение будут меньше, а если скорость выше, потери будут быть больше, чем показано в Таблице 1. Для всасывающей стороны насоса желательно быть более консервативными и иметь 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, чем на нагнетании. Практическое правило — сделать всасывающую трубу того же размера или на один размер больше всасывающего патрубка.

Зачем беспокоиться о скорости, недостаточно информации, чтобы описать движение жидкости через система. Это зависит от сложности вашей системы, если напорный патрубок имеет постоянный диаметр, то скорость на выходе будет такой же. Затем, если вы знаете расход на основе таблиц потерь на трение, вы можете рассчитать потери на трение только по расходу. Если диаметр напорного трубопровода изменится, тогда скорость будет изменяться для той же скорости потока, и 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 потеря напора на трение в этой части трубы. Вы можете найти здесь калькулятор скорости веб-приложения. https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Если вы хотите увидеть диаграмму расхода для 5 футов / с (британских или метрических) и 15 футов / с (британских или метрических), загрузите их здесь.

Для тех из вас, кто хотел бы провести свои собственные вычисления скорости, вы можете скачать формулы и пример расчета здесь.

Те, кто хочет произвести расчеты трения в трубе, могут скачать пример здесь.

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

---

Производительность или характеристика насоса

Характеристическая кривая насоса похожа на предыдущую кривую, которую я также назвал характеристической кривой, которая показывает взаимосвязь между давлением нагнетания и давлением.поток (см. рисунок 21). Как я уже упоминал, это непрактичный способ описания производительности, потому что вам нужно знать давление всасывания, используемое для построения кривой. На рисунке 30 показана типичная кривая зависимости полного напора от расхода. Это тип кривой, которую все производители насосов публикуют для каждой модели насоса для данной рабочей скорости.

Не все производители предоставят вам кривую характеристик насоса. Однако кривая действительно существует, и если вы будете настаивать, вы, вероятно, сможете ее получить.Как правило, 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, а также от перепада высот, который зависит от здания и местоположения.Производитель насоса не может знать, какими будут эти ограничения. Вот почему купить центробежный насос сложнее, чем купить поршневой насос прямого вытеснения, который будет обеспечивать его номинальный расход независимо от того, в какой системе вы его устанавливаете.

Основными факторами, влияющими на производительность центробежного насоса, являются:

— трение, которое зависит от длины трубы и диаметра

— статический напор, зависящий от разницы высоты выхода конца трубы отвысота поверхности жидкости всасывающего бака

— вязкость жидкости, если жидкость отличается от воды.

Для выбора центробежного насоса необходимо выполнить следующие действия:

1. Определите расход

Чтобы определить размер и выбрать центробежный насос, сначала определите расход. Если вы владелец дома, выясните, кто из ваших потребителей воды является самым крупным потребителем. Во многих случаях это будет ванна, для которой требуется примерно 10 галлонов в минуту (0.6 л / с). В промышленных условиях расход часто зависит от уровня производства на предприятии. Выбор правильной скорости потока может быть таким же простым, как определение того, что требуется 100 галлонов в минуту (6,3 л / с) для заполнения резервуара за разумный промежуток времени, или скорость потока 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 нагнетательного бака.

3. Определить фрикционную головку

Высота 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 не применима.

4. Рассчитайте общий напор

Полный напор — это сумма статического напора (помните, что статический напор может быть положительным или отрицательным) и фрикционного напора.

5. Выбрать насос

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

Пример расчета общего напора

Пример 1 — Расчет насоса для приложения владельца дома

Опыт подсказывает мне, что для наполнения ванны 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 «. Я спроектирую свою систему так, чтобы от насоса была медная трубка 3/4». распределителя, будет отвод 3/4 дюйма от этого распределителя на первом этаже до уровня второго этажа, где находится ванна. На всасывании я буду использовать трубу диаметром 1 дюйм, всасывающую трубу 30 футов длиной (см. рисунок 30).

Рисунок 31

Потери на трение на стороне всасывания насоса

Согласно расчету или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для 1-дюймовой трубы имеют потери на трение, равные 0.068 футов на фут трубы. В данном случае расстояние составляет 30 футов. Потери на трение в футах тогда составляют 30 x 0,068 = 2,4 фута. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% от потерь напора на трение трубы, потеря напора на трение фитингов составляет = 0,3 x 2,4 = 0,7 фута. Если на всасывающей линии установлен обратный клапан, потери на трение обратного клапана должны быть добавлены к потерям на трение в трубе. Типичное значение потерь на трение для обратного клапана составляет 5 футов.Для струйного насоса не требуется обратный клапан, поэтому я предполагаю, что на всасывании этой системы нет обратного клапана. Суммарные потери на трение на стороне всасывания тогда составляют 2,4 + 0,7 = 3,1 фута.

Потери на трение для 1-дюймовой трубы при 10 галлонах в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, отрывок из которого приведен на следующем рисунке:

Потери на трение на напорной стороне насоса

Согласно расчету или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для трубы 3/4 дюйма имеют потери на трение, равные 0.23 фута на фут трубы. В этом случае расстояние составляет 10 футов от главного распределителя и еще 20 футов от главного распределителя до ванны, общая длина составляет 30 футов. Потери на трение в футах тогда составляют 30 x 0,23 = 6,9 футов. В фитингах есть некоторые потери на трение, предположим, что консервативная оценка составляет 30% от потерь напора на трение трубы, потеря напора на трение фитингов составляет = 0,3 x 6,9 = 2,1 фута. Суммарные потери на трение на стороне нагнетания тогда составляют 6,9 + 2,1 = 9 футов.

Потери на трение для трубы 0,75 дюйма при 10 галлонах в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, отрывком из которого является следующий рисунок:

Суммарные потери на трение в трубопроводе системы составляют 9 + 3,1 = 12,1 футов.

Статический напор согласно рисунку 41 составляет 35 футов. Следовательно, общий напор составляет 35 + 12,1 = 47 футов. Теперь мы можем пойти в магазин и купить насос с общим напором не менее 47 футов при 10 галлонах в минуту. Иногда общий напор называют общим динамическим напором (T.D.H.), имеет то же значение. Рейтинг помпы должен быть максимально приближен к этим двум цифрам, но при этом не вызывать раздражения. В качестве ориентира допускайте отклонение от общего напора на плюс или минус 15%. В потоке вы также можете разрешить изменение, но в конечном итоге вы можете заплатить больше, чем вам нужно.

Для тех из вас, кто хотел бы произвести собственный расчет трения фитингов, загрузите пример расчета здесь.

Какая мощность насоса? Производитель оценивает насос по его оптимальному общему напору и расходу, эта точка также известна как точка наилучшего КПД или B.E.P .. При таком расходе насос работает с максимальной эффективностью, а уровень вибрации и шума минимален. Конечно, насос может работать при других расходах, выше или ниже номинальных, но срок службы насоса пострадает, если вы будете работать слишком далеко от его нормального номинала. Поэтому в качестве ориентира стремитесь к максимальному отклонению плюс-минус 15% от общего напора.

См. Еще один пример конструкции и расчетов новой фонтанной насосной системы

Рисунок 32

Примеры обычных бытовых систем водоснабжения

На следующем рисунке показана типичная небольшая бытовая система водоснабжения.Желтый бак — это аккумулятор.

На следующих рисунках показаны различные распространенные водяные системы и указаны статический напор, фрикционный напор и общий напор насоса.

Расчет давления нагнетания насоса по общему напору насоса

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

Давление равно силе, деленной на поверхность. Часто выражается в фунтах на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм. Сила — это вес воды. Плотность воды составляет 62,3 фунта на кубический фут.

Вес воды в резервуаре A равен плотности, умноженной на ее объем.

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

Площадь поперечного сечения равна пи, умноженному на квадрат диаметра, деленный на 4.

Площадь поперечного сечения резервуара А составляет:

Объем V равен A x H:

Вес воды W _A составляет:

Следовательно, давление:

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

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, так что вода будет иметь SG = 1.Более плотные жидкости будут иметь значение больше 1, а более легкие жидкости будут иметь значение меньше 1. Полезность удельного веса заключается в том, что он не имеет единиц измерения, поскольку он является сравнительной мерой плотности или соотношением плотностей, поэтому удельный вес будет иметь такое же значение. независимо от того, какую систему единиц измерения мы используем, британскую 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 на самом деле трубка представляет собой лишь узкий резервуар, мы можем использовать уравнение зависимости давления от высоты резервуара.

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

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 насосе или проверить, производит ли он количество энергии давления, указанное производителем при вашей рабочей скорости потока.

Рисунок 37

Например, если характеристическая кривая насоса такая, как показано на рисунке 39, а расход в системе составляет 20 галлонов в минуту. Тогда общий напор составляет 100 футов.

Установка показана на рис. 37, система бытового водоснабжения забирает воду из неглубокого колодца на 15 футов ниже уровня всасывания насоса.

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

Почему это давление ниже атмосферного или низкое? Если вы возьмете соломинку, наполните ее водой, накройте один конец кончиком пальца и переверните его вверх дном, вы заметите, что жидкость не выходит из соломки, попробуйте! Жидкость тянется вниз под действием силы тяжести и создает низкое давление под вашим пальцем. 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, который всасывает жидкость из нижнего источника. Как и в соломе, давление рядом с всасывающим патрубком насоса должно быть низким, чтобы жидкость поддерживалась.

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

Мы знаем, что насос должен создавать подъемную силу на 15 футов на всасывании насоса, подъем — отрицательный статический напор. Фактически он должен быть немного больше 15 футов, потому что из-за трения потребуется более высокая высота всасывания. Но предположим, что труба большого размера и потери на трение невелики.

Рисунок 39

ОБЩАЯ НАПОР = 100 = H _D — H _S

или

H _D = 100 + H _S

Общий напор равен разнице между напором на нагнетании H _D и напором на всасывании H _S .H _S равно –15 футов, потому что это лифт, следовательно:

H _D = 100 + (-15) = 85 футов

Давление нагнетания будет:

Теперь вы можете проверить свой насос, чтобы убедиться, что измеренное давление нагнетания соответствует прогнозу. Если нет, возможно, с помпой что-то не так.

Примечание: вы должны быть осторожны при размещении манометра, если он намного выше, чем всасывание насоса, скажем, выше 2 футов, вы увидите меньшее давление, чем на самом деле в насосе.Также следует учитывать разницу в скорости нагнетания насоса и всасывания, но обычно она небольшая.

Компания по производству насосов Goulds имеет очень хорошее руководство по выбору насосов для бытовых систем водоснабжения. Посмотрите, как можно подойти к этой теме с другой стороны.

назад в начало

Авторское право 2019, PumpFundamentals.com

Расчет потери напора в трубопроводе

В прошлой месячной колонке исследовалось влияние превышения номинального размера насоса на двигатель, приводящий его в действие, отрицательные последствия того, что насос больше не работает с максимальной эффективностью (BEP) в течение длительных периодов времени и ситуации, в которых расчетная маржа может увеличить стоимость владения.

В этой колонке подробно рассматриваются трубопроводы, рассматривается их влияние на работу трубопроводных систем и рассматривается метод расчета потерь напора в трубопроводах.

Трубопровод представляет собой круглую трубу, используемую для транспортировки технологической жидкости из одного места в системе в другое. Трубопровод состоит из круглой трубы, заполненной текучей средой, технологической текучей средой, а также клапанами и фитингами, используемыми для направления потока текучей среды через трубу в процессе эксплуатации.Каждый из этих элементов влияет на потерю напора в трубопроводе. Большинство жидкостей, используемых в промышленности, являются ньютоновскими, а это означает, что их вязкость не изменяется со скоростью потока. Вода, масла, растворители и нефтепродукты являются примерами ньютоновских жидкостей. Для упрощения это обсуждение будет ограничено потоком ньютоновских жидкостей по круглым трубопроводам.

Потеря напора в трубопроводе

Когда жидкость течет внутри трубопровода, возникает трение между движущейся жидкостью и неподвижной стенкой трубы.Это трение преобразует часть гидравлической энергии жидкости в тепловую. Эта тепловая энергия не может быть преобразована обратно в гидравлическую энергию, поэтому давление жидкости падает. Это преобразование и потеря энергии известны как потеря напора. Потери напора в трубопроводе с ньютоновскими жидкостями можно определить с помощью уравнения Дарси (уравнение 1).

Где:
h _L = потеря напора (футы жидкости)
f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
L = длина трубы (футы)
D = внутренний диаметр трубы (футы)
v = скорость жидкости (фут / сек)
г = гравитационная постоянная (32.2 фута / сек ² )
d = Внутренний диаметр трубы (дюймы)
Q = Объемный расход (галлонов / мин)

Оценка уравнения Дарси позволяет понять факторы, влияющие на потерю напора в трубопроводе. Если длину трубы увеличить вдвое, потери напора увеличатся вдвое. Если внутренний диаметр трубы увеличить вдвое, потеря напора уменьшится вдвое. Если скорость потока увеличивается вдвое, потеря напора увеличивается в четыре раза. За исключением коэффициента трения Дарси, каждый из этих членов можно легко измерить.В этом случае мало информации о свойствах технологической жидкости или шероховатости поверхности внутри материала трубы. Хотя большинству людей кажется, что эти факторы влияют на потерю напора, уравнение Дарси их не учитывает.

Коэффициент трения Дарси учитывает такие свойства жидкости, как плотность и вязкость, а также шероховатость трубы. В руководстве по крану TP-410 приведены таблицы и формулы
, необходимые для выполнения расчетов потери напора.Он также включает копию явного уравнения Сергида и формул Свами-Джайна, позволяющих напрямую вычислять коэффициент трения Дарси.

Уравнение Свами-Джайна решается в двух частях (см. Уравнение 2). Первый шаг требует вычисления числа Рейнольдса жидкости в трубопроводе. На этом этапе учитываются такие свойства жидкости, как плотность и вязкость. Затем значение абсолютной шероховатости трубы и число Рейнольдса используются для расчета коэффициента трения Дарси.

Где:
d = Внутренний диаметр трубы (дюймы)
R _e = Число Рейнольдса (без единиц измерения)
Q = Объемный расход (галлонов в минуту)
ρ = Плотность жидкости (фунт / фут ³ )
μ = Вязкость жидкости (сантипуаз (сП))
f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
ε = абсолютная шероховатость трубы (дюймы)

В приведенном ниже примере используется уравнение 2 для расчета потерь напора в 100-футовом участке 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с расходом 400 галлонов в минуту (галлонов в минуту).

Расчет показывает потерю напора жидкости в 8,46 футов. Далее мы определим, что происходит при изменении расхода. Поскольку этот трубопровод был рассчитан с расходом 400 галлонов в минуту, в этом примере будет рассчитана потеря напора для 200 галлонов в минуту и ​​800 галлонов в минуту через тот же 100-футовый участок 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40.

Таблица 1. Потери напора в 100-футовом участке 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с различными расходами. Обратите внимание, что коэффициент трения Дарси зависит от скорости потока.(Графика любезно предоставлена ​​автором)

Практическое правило потери напора в трубопроводе: удвоение расхода увеличивает потерю напора в четыре раза. Это потому, что скорость потока увеличена до второй степени. Как показано в таблице 1, удвоение расхода удваивает скорость жидкости и число Рейнольдса.

Рисунок 1. Число Рейнольдса и потеря напора для данных трубопровода, перечисленных в таблице 1. Чем больше расход, тем больше увеличивается скорость потери напора.

При использовании правила удвоения расхода, расход 200 галлонов в минуту с потерей напора 2,3 фута приведет к потере напора 9,2 фута вместо расчетного значения 8,5 футов. Используя удвоенную скорость, расход 400 галлонов в минуту с соответствующими 8,5 футами потери напора приводит к потере напора жидкости в 34,0 фута, а не к расчетному значению 32,4 фута. Правило дает только приблизительную оценку.

Материал трубы

Часто строительный материал ограничивает доступные размеры и графики труб.Например, трубы из поливинилхлорида (ПВХ) доступны во многих размерах, равных размерам стальных труб, но доступны только в размерах труб 40 и 80. Однако внутренний диаметр трубы (ID) может быть другим, что приводит к различным результатам по потерям напора. В таблице 2 сравниваются абсолютные значения шероховатости для различных материалов для 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с водой 60 F и расходом 400 галлонов в минуту.

Таблица 2. Потери напора на 100-футовом участке трубы, транспортирующей воду 60 F по трубе с внутренним диаметром 4.026 дюймов и различные значения абсолютной шероховатости

Коэффициент трения Дарси сильно зависит от шероховатости трубы. По мере увеличения шероховатости стенки трубы потери напора увеличиваются.

Размер трубы

Труба доступна в различных размерах, графиках и толщинах стенок. Пользователи часто ошибочно используют номинальный размер трубы вместо фактического внутреннего диаметра при выполнении расчетов потери напора. Таблица 3 показывает доступные графики для 4-дюймовых стальных труб вместе с соответствующим внутренним диаметром, скоростью жидкости и потерями напора при протекании 400 галлонов в минуту воды 60 F.

Таблица 3. Потери напора и скорость жидкости в 100-футовом участке стальной трубы номинальным размером 4 дюйма с использованием доступных графиков при транспортировке воды 60 F со скоростью 400 галлонов в минуту.

Выбор размера трубы имеет большое влияние на потерю напора в трубопроводе. В таблице 4 показаны номинальные размеры, доступные для стальных труб сортамента 40. В каждом трубопроводе отображается внутренний диаметр, скорость жидкости и потеря напора для 100-футового участка стальных труб сортамента 40 при транспортировке воды со скоростью 400 галлонов в минуту.

Таблица 4. Потери напора и скорость жидкости в 100-футовом участке стальной трубы сортамента 40 с использованием доступных размеров при транспортировке воды 60 F со скоростью 400 галлонов в минуту.

В таблице 4 потери напора быстро падают с увеличением ID. Например, транспортировка воды по 3,5-дюймовой трубе приводит к потере напора в 16,2 фута, в то время как в 6-дюймовой трубе потеря напора составляет всего 1,1 фута. Это снижение потерь напора в трубопроводе позволяет выбрать насос меньшего размера, который требует меньшей мощности. Однако более крупная труба стоит дороже, чтобы купить и построить.

The Crane Technical Paper 410 рекомендует скорость жидкости в диапазоне от 5 до 10 футов в секунду (фут / сек) в нагнетательном трубопроводе насоса и скорость жидкости от 2,5 до 5 футов / сек на всасывающем трубопроводе насоса, когда жидкость это вода. Это решение по инженерным затратам: либо платить больше за трубу, а меньше за насос и стоимость перекачки, либо наоборот. Правильное понимание может привести к поиску оптимального размера трубы в зависимости от скорости жидкости. Уравнение 3 можно использовать для определения оптимального внутреннего диаметра трубы для заданного расхода.

Где
d = оптимальный внутренний диаметр трубы (дюймы)
Q = расход (галлонов в минуту)
v = скорость жидкости (фут / сек)

Например, подумайте, какой диаметр следует выбрать для перекачивания жидкости со скоростью 600 галлонов в минуту по стальным трубам сортамента 40 со скоростью 8 футов / сек. Идеальный размер трубы для этих условий — 5,535 дюйма, но этот пример ограничен данными размерами трубы. Таблица 4 показывает, что 5-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 5.047 дюймов, а 6-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 6,065 дюйма.

Технологическая жидкость

Свойства жидкости также влияют на потерю напора в трубопроводе. Этот пример демонстрирует, что происходит, когда происходит изменение как технологической жидкости, так и температуры. В таблице 5 показаны потери напора при перекачивании 400 галлонов в минуту различных технологических жидкостей при разных температурах через стальную трубу сортамент 40 длиной 100 футов и 4 дюйма. В этом примере сравнивается потеря напора для воды, 40-процентного раствора гидроксида натрия (NaOH) и жидкого теплоносителя на масляной основе (HX).Все расчеты выполняются при 60 F и 160 F.

Более высокая вязкость жидкости приводит к большей потере напора. Некоторым жидкостям может потребоваться внешний обогреватель, чтобы поддерживать их текущую температуру. Любое изменение технологической жидкости или температуры жидкости должно быть исследовано, чтобы увидеть, как это влияет на потерю напора в трубопроводе.

В следующем месяце в этой колонке будет оцениваться влияние фитингов, обратных и запорных клапанов на потерю напора в трубопроводе. Кроме того, он продемонстрирует, как рассчитать эксплуатационные расходы на трубопроводы, чтобы помочь определить способы оптимизации трубопроводных систем.

Как рассчитать общий напор

Чтобы узнать, как рассчитать общий требуемый напор, вам необходимо знать 3 вещи:

1. Статическая головка
2. Потери на трение в трубе
3. Давление нагнетания

Сумма вышеперечисленных трех показателей даст вам «общую потребность в напоре системы» в метрах.

1. Статический напор , также известный как вертикальный подъем, — это высота (под землей и над землей), на которую вода должна перемещаться, когда она движется по выпускной трубе.
2. Потери на трение — Когда вода течет по выпускной трубе, создается трение из-за трения воды о внутреннюю часть трубы, что замедляет поток воды. Длина трубы, внутренний диаметр трубы и количество колен и изгибов в трубе — все это влияет на трение трубы. Грязная вода, такая как серая вода и сточные воды, имеет другое трение в трубе, чем чистая вода.
3. Давление нагнетания Требуется на выпускном трубопроводе.

Пример:

Статический напор = от «глубины насосного агрегата» до выхода нагнетательного трубопровода в его наивысшей точке. Скажем, для примера, это 45 метров (35 метров под землей и 10 метров над землей).

Потери на трение = Самый простой способ — использовать онлайн-калькулятор потерь на трение труб, в котором вы вводите скорость потока, диаметр и длину трубы.

Вы можете получить больше технических знаний, определив внутренний внутренний диаметр трубы, варианты типа трубы и каждый изгиб и колено.Однако, поскольку это всего лишь общее руководство, мы будем упрощать его.

Требуемое давление нагнетания = В этом примере мы используем спринклеры с сеткой, для которых требуется давление 250 кПа или 25 метров. (Вам нужно будет подтвердить необходимое рабочее давление в системе).
PSI ÷ 1,42 = напор, например: 36PSI ÷ 1,42 = 25,35 м
кПа ÷ 9,81 = напор, например: 250 кПа ÷ 9,81 = 25,48 м

Следовательно, общий напор будет:

1. Статический напор = 45 метров
2. Потери на трение = 15 метров
3. Давление нагнетания = 25.0 метров

Общие требования к напору системы = 85 м

Примечание * Существуют и другие факторы, которые необходимо учитывать при расчете общего напора, такие как температура воды, удельная плотность воды, количество установленных колен 45 ° и 90 °, запорные клапаны, обратные клапаны, трубопроводная система системы, например, длинные участки сетчатого трубопровода. . Эти потери также необходимо учитывать при расчетах.

Калькулятор напора насоса • BBA Pumps

Рассчитайте необходимое давление насоса
Поток	Диаметр	Материал трубы	Длина трубы	Разгрузочная головка	Требуемое давление насоса
м3 / гл / мин / сек US GPM	дюйм мм	HDP Резиновая сталь Ржавая сталь	метр	метр	mwc

Рассчитайте макс.длина трубы
Поток	Давление насоса	Материал трубы	Диаметр	Разгрузочная головка	Максимум. длина трубы
м3 / гл / мин / сек US GPM	mwc	HDP Резиновая сталь Ржавая сталь	дюйм мм	метр	метр

Рассчитайте макс.расход
Давление насоса	Диаметр	Материал трубы	Длина трубы	Разгрузочная головка	Поток
mwc	дюйм мм	HDP Резиновая сталь Ржавая сталь	метр	метр	м3 / ч

Рассчитайте требуемый диаметр
Поток	Давление насоса	Материал трубы	Длина трубы	Разгрузочная головка	Диаметр
м3 / гл / мин / сек US GPM	mwc	HDP Резиновая сталь Ржавая сталь	метр	метр	мм

Расчет и определение напора — Блог AFT

В то время как мышление с точки зрения давления часто интуитивно для инженеров, думать с точки зрения головы может быть сложнее.Вы можете быть удивлены количеством случаев и вопросов, которые поступают в службу поддержки здесь, в AFT, об основном определении напора и о том, как оно связано с гидравлическим моделированием. Давайте вернемся к основам определения напора и его использования в моделировании потока для AFT Fathom и AFT Impulse.

Определение уравнений и терминологии

Сначала несколько определений. Общий гидравлический напор является мерой потенциальной энергии, запасенной в жидкости. Физически это выражается как высота столба эквивалентной жидкости.Общий напор состоит из трех различных компонентов:

• Высота подъема : энергия, обусловленная подъемом жидкости

• Напор : энергия, обусловленная статическим давлением жидкости (сила жидкости, обусловленная потоком)

• Напор скорости : кинетическая энергия жидкости (общая потенциальная энергия, которая была бы восстановлена, если бы поток был остановлен)

Уравнение Бернулли, которое характеризует поведение потока в трубе, может быть выражено разницей в общем гидравлическом напоре в трубе.В системе без трения разница в общем гидравлическом напоре между входом и выходом трубы будет равна нулю, если предположить, что поток несжимаемый (плотность не изменяется вдоль трубы):

В реальной системе будут иметь место безвозвратные потери из-за трения. В этом случае потери на трение (напор на трение) будут эквивалентны разнице в общем динамическом напоре между входом и выходом трубы:

Для гидравлического анализа обычно термин « напор » обычно относится к гидравлической линии уклона (HGL) , которая представляет собой сумму напора и напора в месте:

Для визуального представления гидравлической линии уклона рассмотрим трубу с несколькими стоячими колоннами, заполненными жидкостью вдоль трубы.Когда в системе нет потока, уровень жидкости будет одинаковым во всех стоячих колоннах, как показано на Рисунке 1a. Когда поток начинается, уровень жидкости будет падать в колоннах дальше по трубопроводу из-за разницы статического давления и потерь на трение при течении жидкости. Столбцы не будут учитывать скоростной напор, так как ни один поток не направлен вверх по столбцам; таким образом, будут учитываться только статическое давление и высота трубы. Измерение высоты жидкости в колоннах на Рисунке 1b обеспечит прямое измерение HGL на этой длине вдоль трубы.

Рисунок 1: Когда клапан закрыт и поток жидкости отсутствует, уровень жидкости эквивалентен в резервуаре и в колоннах, прикрепленных к трубе. Когда клапан открыт, уровень жидкости падает из-за скорости в трубе и потерь на трение.

Часто задаваемые вопросы о головке

Есть несколько вопросов, которые мы неоднократно задавали в нашем почтовом ящике службы поддержки относительно того, как определять и интерпретировать вычисления напора.

Почему мой насос не работает с ожидаемым напором / как рассчитывается напор насоса?

При моделировании центробежного или объемного насоса в продуктах AFT напор насоса будет зависеть от сопротивления системы.Чтобы определить, где работает насос, Fathom рассчитает общий динамический напор (TDH), который основан на статическом напоре (другой термин для обозначения напора по высоте) и фрикционной головке (обсуждалось выше) в системе. Путем расчета статической разницы напора и общего напора трения в системе можно спрогнозировать TDH. Это просто для конвейера, но может стать сложным для сетевых систем. См. Эту серию блогов о насосах и системных кривых для получения дополнительной информации.

Как определить границу с точки зрения головы / что это означает?

При определении границ давления в терминах гидравлического уклона помните, что высота заложена в определении HGL, как было показано в определении HGL. Чтобы определить границу в терминах напора, а не давления, просто используйте уравнение HGL, показанное ранее, чтобы преобразовать заданное вами давление в напор.

Например, рассмотрим модели, показанные ниже, где насос перекачивает воду вверх по склону к резервуару.Верхняя модель представляет резервуар с использованием соединения резервуаров, что является типичным. Вторая модель использует клапан, который определяется как выпускной клапан. Выпускной клапан представляет собой клапан без потерь, выпускающий воду в резервуар на высоте 300 футов, что эквивалентно определению в стыке резервуара. Поскольку выпускной клапан нагнетает до атмосферного давления (0 манометрическое давление), выпускной HGL будет эквивалентен высоте клапана (рис. 2). Результаты для модели на Рисунке 3 показывают, что использование этого определения для выхода HGL эквивалентно определению коллектора.

Рисунок 2: Эквивалентное определение выходного клапана и соединения резервуара в AFT Fathom

Рисунок 3: Результаты для модели с конечной границей, определенной с использованием резервуара и выпускного клапана. Определения для всех труб и соединений идентичны, за исключением соединений 3 и 13.

Что означает, если значение HGL меньше высоты?

Если значение HGL меньше отметки, это будет указывать на отрицательное манометрическое давление.