Расчет напора: Как легко рассчитать напор и производительность насоса

Примите к сведению: для того, чтобы увеличить напор выходящей жидкости, необходимо увеличить диаметр крыльчатки или повысить обороты двигателя.

Блочные насосные станции от производителя

Определение переменных

На производительность центробежного насоса влияют следующие составляющие:

• напор воды;
• необходимая потребляемая мощность;
• размер рабочего колеса;
• максимальная высота всасывания жидкости.

Итак, рассмотрим более детально каждый из показателей, а также приведем формулы расчета для каждого из них.

Расчет производительности центробежного насосного агрегата проводится согласно следующей формуле:

W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2

Обозначение этой формулы следующее:
W – производительность насоса, измеряемая в м3/с;
l1,2 – ширина рабочего колеса соответственно по диаметрах d1,2;
d1 – диаметр всасывающего патрубка;
d2 – диаметр рабочего колеса;
b – толщина лопаток крыльчатки;
n – количество лопаток;
п – число «пи»;
с1,2 – меридианные сечения входящего и выходящего патрубков.

Создаваемый центробежным насосом напор воды рассчитывается по формуле:

N = (h3 – h2)/(p * g) + Ng + sp

Переменные в формуле обозначают:
N – высота напора, измеряемая в метрах;
h2 – давление в емкости забора жидкости, измеряемое в Па;
h3 – давление в емкости приема жидкости;
p – плотность жидкости, которая перекачивается насосом, измеряется в кг/м3;
g – постоянная величина, указывающая ускорение свободного падения;
Ng – показатель необходимой высоты подъема жидкости;
sp – сумма потерь напора жидкости.

Расчет необходимой потребляемой мощности производится по следующей формуле:

M = p*g*s*N

Переменные формулы означают:
M – необходимая потребляемая мощность;
p – плотность перекачиваемой жидкости;
g – величина ускорения свободного падения;
s – необходимый объем расхода жидкости;
N – высота напора.

Максимальная высота всасывания жидкости рассчитывается по формуле:

Nv = (h2 – h3)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N

Обозначение переменных следующее:
Nv – высота всасывания жидкости;
h2 – давление в емкости забора;
h3 – давление жидкости на лопатки крыльчатки;
p – плотность жидкости, которая перекачивается;
g – ускорение свободного падения;
sp – количество потерь во входящем трубопроводе при гидравлическом сопротивлении;
q2/(2*g) – напор жидкости во всасывающей магистрали;
k*N – потери, зависящие от прибавочного сопротивления;
k – коэффициент кавитации;
N – создаваемый насосом напор.

Пример применения формул

Для того, чтобы понимать, как использовать формулы расчета центробежного насоса, приведем пример решения одного технологического задания.

Задача. Определите потребляемую мощность центробежного насоса, если:

1. Агрегат перекачивает жидкость, плотность которой составляет 1210 кг/м3.
2. Необходимый расход жидкости составляет 6,4 м3/ч.
3. Жидкость перекачивается в резервуар с давлением 1,5 бар.
4. Разница высот составляет 12 метров.
5. Потери от сопротивления составляют 30, 6 м.

Решение.

Для начала рассчитываем напор, который создается центробежным насосом (используем формулу 2):
N = (h3 – h2)/(p – g) + Ng + sp = ((1,5 – 1)*105)/(1210*9,81) –12 +30,6 = 22,82 (м).

Чтобы найти потребляемую мощность насоса, воспользуемся формулой 3:
M = p*g*s*N = 1210*9,81*6,4/3600*22,82 = 481,56 (Вт).
Искомый результат найден.

Таким образом, в этой статье мы рассказали все нюансы вычисления мощности центробежного насоса. Надеемся, что информация, изложенная в статье, будет для вас полезной.

Смотрите видео, в котором показан порядок расчета рабочего колеса центробежного насоса:

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 P₀. 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 υ₀.

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

Расчет системного заголовка — Институт Мак-Налли

Расчет общего системного заголовка в единицах USCS 7-1

USCS обозначает «Единицы стандартной системы США» в отличие от SI (Le Syst`eme International d`Units) или метрические единицы, которые были приняты Международной организацией по стандартизации (ISO).

Оказывается, «голова» — очень удобный термин в насосном бизнесе. Производительность измеряется в галлонах в минуту, и каждый галлон жидкости имеет вес, поэтому мы можем легко рассчитать количество фунтов в минуту при прокачке.Голова или рост измеряется в футах, поэтому, если мы умножим эти два значения вместе, мы получим фунты в минуту, которые напрямую конвертируются в работу со скоростью 33 000 футов в минуту, равной одной лошадиной силе.

Давление — это не такой удобный термин, потому что величина давления, которое будет создавать насос, зависит от веса (удельного веса) перекачиваемой жидкости, а удельный вес изменяется в зависимости от температуры, типа жидкости и концентрации жидкости.

Если вы обратитесь к фиг.1, вы должны получить четкое представление о том, что подразумевается под статической головкой.Обратите внимание, что мы всегда измеряем расстояние от центральной линии насоса до самого высокого уровня жидкости

Чтобы точно рассчитать напор, мы должны рассчитать общий напор как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания насоса. В дополнение к статическому напору мы узнаем, что существует напор, вызванный сопротивлением в трубопроводах, фитингах и клапанах, называемый фрикционной головкой, и напор, вызванный любым давлением, которое может воздействовать на жидкость в баках, включая атмосферное давление, называемое «Напор поверхности».

После того, как мы знаем, эти головы, мы будем вычитать всасывающую головку от напора и количество оставшегося будет объемом головы, что насос должен быть в состоянии произвести при номинальном потоке. Вот как это выглядит в формуле:

Головка системы = общая напорная головка — общая напорная головка

H = hd — hs

Общая напорная головка состоит из трех отдельных головок:

hd = hsd + hpd + hfd

• hd = общая напорная головка
• hsd = напорная статическая головка
• hdd = напорная поверхность нагнетания
• hfd = напорная фрикционная головка

Всасывающая головка также состоит из трех отдельных головок

hs = hss + hps — hfs

• hs = общая головка всасывания
• hss = статическая головка всасывания
• л.с. = головка давления всасывающей поверхности
• hfs = головка трения всасывания

Поскольку мы выполняем эти расчеты, вы должны убедиться, что все расчеты выполнены в либо «футы жидкостного манометра», либо «футы жидкостного абсолюта».В случае, если вы забыли «абсолютный» означает, что вы добавили атмосферное давление (напор) к показанию манометра.

Теперь мы сделаем некоторые реальные расчеты:

На рисунке # 2 показано, что напорная головка все еще измеряется до уровня жидкости, но вы заметите, что она ниже максимальной высоты трубопровода.

Несмотря на то, что насос должен обеспечивать достаточный напор, чтобы подняться до этой максимальной высоты трубопровода, ему не нужно будет продолжать подавать этот напор во время работы насоса из-за «эффекта сифона».Конечно, есть максимальный сифонный эффект. Он получен из: 14,7 фунтов на квадратный дюйм (атмосферное давление) х 2,31 футов / фунтов на квадратный дюйм = 33,4 футов максимальный эффект сифона.

Мы начнем с расчета общей высоты всасывающей головки

1. Всасывающая головка отрицательна, поскольку уровень жидкости во всасывающем баке находится ниже центральной линии насоса:

hss = — 6 футов

2. Всасывание бак открыт, поэтому давление на поверхности всасывания равно атмосферному давлению:

л.с. = 0 футов манометр

3. Вам не нужно будет рассчитывать фрикционную головку всасывания, я вам скажу:

hfs = 4 фута при номинальный расход

4. Общая высота всасывания является калибровочным значением, поскольку атмосфера была задана как 0,

hs = hss + hps — hfs = -6 + 0 — 4 = -10 футов жидкостного манометра при номинальном расходе

Расчет

1. головка статического разряда общего напора разряда:

HSD = 125 футов

2. Нагнетательный бак также открыт для атмосферного давления, таким образом:

HPD = 0 футов, калибр

hfd = 25 футов при номинальном потоке

4. Общая напорная головка составляет:

hd = hsd + hpd + hfd = 125 + 0 + 25 = 150 футов указателя уровня жидкости при номинальном расходе

Общий расчет напора системы:

H = hd — hs = 150 — (-10) = 160 футов жидкости при номинальном расходе

Примечание: вы заметили, что при вычитании минус числа (-10) из положительного числа (150) мы получили положительное число 160, потому что всякий раз, когда вы вычитаете минус числа, это то же самое, что и их добавление? Если у вас есть проблемы с этой концепцией, вы можете узнать больше об этом из книги по математике.

Наш следующий пример включает в себя еще несколько вычислений, но вы должны быть в состоянии справиться с ними. В этом примере мы собираемся научиться работать с вакуумным приложением. Числа трения в трубах взяты из Технической книги Гидравлического института. Вы можете получить копию этой публикации в своей библиотеке, если вы хотите увидеть реальные графики. У меня есть часть этой информации в разделе диаграмм этого веб-сайта.

Технические характеристики:

1. Передача 1000 гал / мин.слабая кислота из вакуумного ресивера в резервуар-хранилище
2. Удельный вес — 0,98
3. Вязкость — равна воде
4. Трубопровод — все 6 ″ Стальная труба из списка 40
5. Выпускной трубопровод поднимается на 40 футов вертикально над осевой линией насоса и затем проходит 400 ноги горизонтально. В этой линии имеется один фланцевый колено 90 °.
6. Всасывающий трубопровод имеет квадратное входное отверстие, четыре фута трубы, один запорный клапан и один фланцевый колено 90 °, каждый из которых имеет диаметр 6 дюймов.
7. Минимальный уровень в вакуумном ресивере находится на 5 футов выше осевой линии насоса.
8. Давление жидкости сверху в вакуумном ресивере составляет 20 дюймов ртутного вакуума.

Для расчета давления на поверхности всасывания используйте одну из следующих формул:

• дюймов ртути x 1,133 / удельный вес = футы жидкости
• фунтов на квадратный дюйм x 2,31 / удельный вес = футы жидкости
• миллиметров ртутного столба / (22,4 x удельный вес) = футы жидкости

Теперь, когда у вас есть вся необходимая информация, мы начнем с разделения системы на две разные секции, используя насос в качестве разделительной линии.

Общий расчет всасывающей головки

1. На стороне всасывания системы показан минимальный статический напор на 5 футов над осевой линией всасывания. Следовательно, статическая высота всасывания составляет:

hss = 5 футов

2. При использовании первой формулы преобразования давление на поверхности всасывания составляет:

л.с. = -20 Hg x 1,133 / 0,98 = -23,12 фута, манометр

3. Всасывающая фрикционная головка hfs равна сумме всех потерь на трение в линии всасывания.Потери на трение в 6-дюймовой трубе при 1000 галлонах в минуту из таблицы 15 Инженерной книги Гидравлического института составляют 6,17 фута на 100 футов трубы.

в 4 футах потери на трубу = 4/100 x 6.17 = 0,3 фута

Коэффициенты потерь на трение (коэффициенты K) для впускного отверстия, колена и клапана можно сложить вместе и умножить на скоростной напор:

Общая потеря трения на стороне всасывания составляет:

hfs = 0,3 + 1,7 = 2,0 фута при 1000 галлонах в минуту.

4. Суммарная высота всасывания становится:

hs = hss + hps — hfs = 5 + (-23,12) — 2,0 = -20,12 фута, манометр при 1000 галлонах в минуту.

Расчет общей разгрузочной головки

1. Статическая разгрузочная головка = hsd = 40 футов
2. Давление на поверхности нагнетания = hpd = 0 футов манометр
3. Разгрузочная фрикционная головка = hfd = сумма следующих потерь:

Потери на трение в 6 ″ труба на 1000 галлонов в минуту. из таблицы 15 — 6,17 фута на сто футов трубы.

В 440 футах трубы потери на трение = 440/100 x 6,17 = 27,2 фута

Потери на трении в 6-дюймовом колене:

из таблицы 32 (a), K = 0,29

из таблицы 15, V ² / 2g = 1.92 на 1000 галлонов в минуту.

Потеря трения = K V ² / 2g = 0,29 x 1,92 = 0,6 фута

Потеря трения при внезапном увеличении в конце линии нагнетания называется потерей на выходе. В системах этого типа, где площадь сливного бака очень велика по сравнению с площадью сливного трубопровода, потери равны V ² / 2g, как показано в таблице 32 (b).

Потеря трения на выходе = V ² / 2g = 1,9 фута

Разгрузочная фрикционная головка представляет собой сумму вышеуказанных потерь, то есть:

hfd = 27.2 + 0,6 + 1,9 = 29,7 фута при 1000 галлонах в минуту.

4. Общий напорный напор при этом становится следующим:

hd = hsd + hpd + hfd = 40 + 0 + 29,7 = 69,7 фута, манометр при 1000 галлонах в минуту.

1. Общий расчет напора системы:

H = hd — hs = 69,7 — (-20,2) = 89,9 фута при 1000 галлонах в минуту.

Наш следующий пример будет таким же, как тот, который мы только что закончили, за исключением. что в вертикальной опоре есть дополнительные 10 футов трубы и еще один фланцевый колено на 90 °. Общая высота всасывания будет такой же, как в предыдущем примере.Посмотрите на рисунок № 4

Ничего не изменилось на стороне всасывания насоса, поэтому общая высота всасывания останется неизменной:

hs = -20,12 фута, манометр при 100 галлонах в минуту.

Расчет полного напора

1. Головка статического разряда «hsd» изменится с 40 футов до 30 футов, поскольку самая высокая поверхность жидкости в выпуске теперь находится всего в 30 футах над осевой линией насоса (это значение основано на Предположение, что вертикальная ветвь в сливном баке заполнена жидкостью и что при падении этой жидкости она будет стремиться вытянуть жидкость вверх и через петлю в трубопроводе.Такое расположение называется сифонной ножкой).
2. Давление на поверхности нагнетания не изменяется:

hpd = 0 футов

3. Потеря трения в выпускной трубе будет увеличена на дополнительные 10 футов трубы и дополнительное колено.

В 10 футах трубы потеря трения = 10/100 x 6.17 = 0,6 фута

Потеря трения в дополнительном колене = 0,6 фута

При этом фрикционная головка увеличится следующим образом:

hfd = 29.7 + 0,6 + 0,6 = 30,9 фута при 1000 галлонах в минуту.

Общий напорный напор становится:

hd = hsd + hpd + hfd

= 30 + 0 + 30,9

= 60,9 фута, манометр при 1000 галлонах в минуту.

5. Общий расчет напора системы

H = hd — hs = 60,9 — (-20,12) = 81 фут при 1000 галлонах в минуту.

В нашем последнем примере мы рассмотрим датчики. Посмотрите на РИС. 5:

Характеристики:

• Производительность — 300 гал / мин.
• Удельный вес — 1.3
• Вязкость — аналогично воде
• Трубопровод — всасывание 3 дюйма, выпуск 2 дюйма
• Атмосферное давление — 14,7 фунт / кв.дюйм.

Снова разделите головки на две секции:

Головка датчика давления, откорректированная по центральной линии насоса, в футах абсолютной жидкости определяется путем добавления атмосферного давления к показанию датчика для получения абсолютного давления, а затем преобразования в абсолютный напор:

hgd = (130 + 14,7) x 2,31 / (1,3 удельного веса) + 4 = 261.1 фут, абсолют

Обратите внимание на коррекцию напора 4 фута относительно центральной линии насоса.

Скорость нагнетания при 300 галлонах в минуту. находится в таблице 9 Книги технических данных Гидравлического института

hvd = 12,8 фута при 300 галлонах в минуту.

Показания датчика всасывания приведены в абсолютных единицах, поэтому их необходимо преобразовать только в абсолютные футы жидкости.

hgs = 40 x 2,3 / 1,3 +2 = 73,08 фута абсолютного

Обратите внимание на коррекцию напора 2 фута относительно осевой линии насоса.

Скорость всасывания напора при 300 галлонах в минуту.находится в таблице 11 Руководства по трению труб:

hvs = 2,63 фута при 300 галлонах в минуту.

Общая высота системы, развиваемая насосом =:

H = (hgd + hvd) — (hgs + hvs) = (261,1 + 12,8) — (73,08 + 2,6) = 198,22 фута абсолютного при 300 галлонах в минуту.

Расчет толщины головки

• Вы здесь:
• Домой
• Расчет толщины головки

Расчет толщины головки

Головки представляют собой стальные пластины для сосудов под давлением и теплообменников. Головки обычно находятся на концах оборудования, сверху или снизу для вертикальных сосудов и слева направо для горизонтальных сосудов.Есть только несколько форм, используемых для головы, которые оказались полезными. Если головка разрезается пополам по диаметру головки, формы более или менее соответствуют эллипсу, см. Также рисунок ниже.

Расчет прочности головок является одним из часто выполняемых расчетов, так как большая часть оборудования состоит из одного или двух из них. Страница «Толщина головок» — это примерная страница для расчета толщины стенок головок, эллипсоидальных, торисферических, головок Клёппера и Корббогена.Коды расчета: ASME, Голландские правила и EN Euronorm.

На рисунке ниже показаны размеры, использованные в расчетах. Расчет также требует от пользователя ввода значения напряжения в зависимости от материала. Страница калькуляции имеет ссылку на страницу свойств материала, но значения на страницах материала приведены только для справки и не должны использоваться в реальных расчетах.

Примечание: без гарантии и для оценки только.Результаты должны быть проверены и утверждены квалифицированным инженером.

РАСЧЕТ ГОЛОВНОЙ НАСОСЫ — РАСЧЕТ ГОЛОВКИ

расчет
• решение проблем, связанных с числами или количествами
• порядок расчета; определение чего-либо математическим или логическим методом
• Математическое определение размера или числа чего-либо
• Оценка рисков, возможностей или последствий ситуации или курса действий
• планировать что-то тщательно и намеренно; «оскорбление его поступка было оскорбительным»

Помпа
• насос в системе охлаждения автомобиля, который вызывает циркуляцию воды
• Насос — это устройство, используемое для перемещения жидкостей, таких как жидкости или жидкие растворы.
• Водяной насос (???? ???) является одним из районов города Гулберг в Карачи, Синд, Пакистан. Это недалеко от главного водяного насоса, который поставляет пресную воду в город Карачи.

глава
• верхняя часть тела человека или передняя часть тела у животных; содержит лицо и мозги; «он высунул голову в окно»
• — одно домашнее животное; «200 голов крупного рогатого скота»
• Способность или терпимость
• Верхняя часть тела человека или передняя или верхняя часть тела животного, как правило, отделена от остальной части тела шеей и содержит мозг, рот и органы чувств
• Голова рассматривается как место интеллекта, воображения и памяти
• идти или ехать; «куда она направляется»; «Мы направлялись в горы»

URL спецификации гаджета не найден

Подготовка гроссмейстера: Расчет

В верхней части шкафа штыревого эжектора выполняется работа.Он содержит приспособление для выталкивания штифта (белый блок), линии подачи жидкости высокого давления / с быстроразъемными соединителями, безопасное подключение датчика приближения, приподнятую секцию переключателя управления (я люблю называть эту область головкой пляжа) и наклейка с предупреждением о безопасности. Головка пляжа предназначена для предотвращения попадания выключателей в зону потенциального затопления, были проведены расчеты объема, чтобы гарантировать, что если бы весь автономный резервуар разлился или закачался на поверхность, он не затопил участок панели переключателя (основания переключателя) также водонепроницаемы).

Головы. Из частного дома

В пакет включено:
1 x 12V DC водяной насос

КАК спроектировать насосную систему

предыдущий

Что такое общая голова

Производители пошли на этот шаг дальше, величина давления, которое может создать насос, будет зависеть от плотности жидкости, для раствора с соленой водой, который плотнее чистой воды, давление будет выше при той же скорости потока , Еще раз, производитель не знает, какой тип жидкости находится в вашей системе, так что критерии, которые не зависят от плотности, очень полезны. Существует такой критерий, и он называется ВСЕГО ГОЛОВКИ, и он определяется как разница в напоре между входом и выходом насоса.

Вы можете измерить напорную головку, прикрепив трубку к стороне нагнетания насоса и измерив высоту жидкости в трубке относительно всасывания насоса. Трубка должна быть достаточно высокой для типичного бытового насоса. Если давление нагнетания составляет 40 фунтов на квадратный дюйм, трубка должна иметь высоту 92 фута. Это не практичный метод, но он помогает объяснить, как голова связана с общей головой и как голова связана с давлением. Вы делаете то же самое, чтобы измерить всасывающую головку.Разница между ними заключается в общем напоре насоса.

Рисунок 25

Жидкость в измерительной трубе на стороне нагнетания или всасывания насоса поднимется на одинаковую высоту для всех жидкостей независимо от плотности. Это довольно удивительное утверждение, вот почему. Насос ничего не знает о напоре, напор — это концепция, которую мы используем для облегчения нашей жизни. Насос создает давление, а разница давления в насосе — это количество энергии давления, доступной системе.Если жидкость плотная, например, такой как солевой раствор, на выходе насоса будет создаваться большее давление, чем если бы жидкость была чистой водой. Сравните два резервуара с одинаковой цилиндрической формой, одинаковым объемом и уровнем жидкости, резервуар с более плотной жидкостью будет иметь более высокое давление на дне. Но статический напор поверхности жидкости относительно дна одинаков. Общий напор ведет себя так же, как статический напор, даже если жидкость более плотная, общий напор по сравнению с менее плотной жидкостью, такой как чистая вода, будет таким же.Это удивительный факт, посмотрите этот эксперимент на видео, которое показывает эту идею в действии .

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

Какая связь между головой и общей головой?

Общий напор — это высота, на которую поднимается жидкость 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 нужен только энергетический вклад насоса, а не энергия, которая ему подается.

Что такое единица измерения головы? Сначала давайте разберемся с единицей энергии. Энергия может быть выражена в фунтах, который представляет собой величину силы, необходимой для поднятия объекта, умноженную на вертикальное расстояние. Хорошим примером является поднятие тяжестей. Если вы поднимите 100 фунтов (445 Ньютонов) вверх 6 футов (1,83 м), необходимая энергия составляет 6 х 100 = 600 фут-фунтов (814 Н-м).

Голова определяется как энергия, деленная на вес смещенного объекта. Для штангиста энергия делится смещенный вес составляет 6 х 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 жидкости.

Рисунок 26

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

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

Рисунок 27

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

Рисунок 28

Если мы используем энергию, чтобы описать, сколько работы насос должен сделать, чтобы вытеснить объем жидкости нам нужно знать вес.Если мы используем голову, нам нужно знать только расстояние по вертикали движения. Это очень полезно для жидкостей, потому что перекачивание является непрерывным процессом, обычно, когда вы качаете оставив насос включенным, вы не запускаете и не останавливаете насос для каждого фунта вытесненной жидкости. Мы в основном заинтересованы в установлении непрерывного расхода.

Другой очень полезный аспект использования головы — это то, что перепад высот или статическая головка может использоваться как одна часть значения общего напора, другая часть — это головка трения, как показано на следующем рисунке.Одна показывает фрикционную головку на стороне нагнетания, а другая — фрикционную головку на стороне всасывания.

Сколько статического напора требуется для накачки воды с первого этажа на второй этаж 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. Таким образом, общая высота головки должна составлять не менее 25 футов плюс потеря фрикционной головки жидкости, движущейся по трубам.

Рисунок 29

Как определить фрикционную головку

Фрикционная головка — это величина потерь энергии из-за трения жидкости, проходящей через трубы и фитинги. Требуется сила, чтобы переместить жидкость против трения, так же, как сила, необходимая для поднятия веса. Сила действует в том же направлении, что и движущаяся жидкость, и энергия расходуется. Аналогично тому, как головка рассчитывалась для подъема определенного веса, фрикционная головка рассчитывается с силой, необходимой для преодоления силы трения, умноженной на смещение (длину трубы), деленное на вес вытесненной жидкости.Эти расчеты были сделаны для нас, и вы можете найти значения потери трения в таблице 1 для разных размеров труб и скоростей потока.

Таблица 1

Загрузить версию для печати (в британских или метрических единицах).

В таблице 1 приведены данные о расходе и потере головки трения для воды, перемещаемой по трубе на типичная скорость 10 футов / с. Я выбрал 10 фут / с в качестве целевой скорости, потому что она не слишком велика который создал бы много трения и не слишком маленький, который замедлил бы вещи.Если скорость меньше, то потеря трения будет меньше, а если скорость выше, потеря будет быть больше, чем показано в таблице 1. Для стороны всасывания насоса желательно быть более консервативным и иметь размер трубы 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 выходе. Правило большого пальца состоит в том, чтобы сделать всасывающую трубу того же размера или на один размер больше, чем всасывающее соединение.

Зачем беспокоиться о скорости, разве недостаточно информации о скорости потока для описания движения жидкости через система. Это зависит от того, насколько сложна ваша система, если выпускная труба имеет постоянный диаметр, то скорость, хотя вне будет такой же. Тогда, если вы знаете скорость потока, основываясь на таблицах потерь на трение, Вы можете рассчитать потери на трение только по скорости потока. Если диаметр выпускной трубы меняется, то скорость будет изменяться при той же скорости потока, а более высокая или более низкая скорость означает более высокую или более низкую потеря трения в этой части системы.Затем вам придется использовать скорость для расчета Потеря головки трения в этой части трубы. Вы можете найти калькулятор скорости веб-приложения здесь https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Если вы хотите увидеть график скорости потока для 5 футов / с (имперский или метрика ) и 15 футов / с (имперский или метрика ), загрузите их здесь.

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

Те, кто хотел бы провести расчеты трения в трубе, могут загрузить пример здесь.

Веб-приложение для потери трения в трубе доступно здесь https://www.pumpfundamentals.com/web-apps.htm

Производительность или характеристика насоса

Характеристическая кривая насоса имеет вид, аналогичный предыдущей кривой, которую я также назвал характеристической кривой, которая показала взаимосвязь между давлением нагнетания ипоток (см. рисунок 21). Как я уже говорил, это не практичный способ описания производительности, потому что вам нужно знать давление всасывания, используемое для создания кривой. Рисунок 30 показывает типичную характеристику общего напора в зависимости от расхода. Это тип кривой, которую все производители насосов публикуют для каждой модели насоса для данной рабочей скорости.

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

Рисунок 30

Как выбрать центробежный насос

Маловероятно, что центробежный насос, купленный с полки, точно удовлетворит ваши требования к расходу. Скорость потока, которую вы получаете, зависит от физических характеристик вашей системы, таких как трение, которое зависит от длины и размера труб и разницы высот, которая зависит от здания и местоположения.Производитель насоса не может знать, какими будут эти ограничения. Вот почему купить центробежный насос сложнее, чем купить поршневой насос, обеспечивающий номинальную производительность независимо от того, в какую систему вы его устанавливаете.

Основными факторами, влияющими на расход центробежного насоса, являются:

— трение, которое зависит от длины трубы и диаметра

— статическая головка, которая зависит от разницы высоты разгрузки конца трубы относительновысота поверхности всасывающей жидкости

— вязкость жидкости, если жидкость отличается от воды.

Для выбора центробежного насоса необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определите расход

Чтобы определить размер и выбрать центробежный насос, сначала определите скорость потока. Если вы владелец дома, выясните, кто из ваших потребителей воды пользуется наибольшим спросом. Во многих случаях это будет ванна, которая требует приблизительно 10 галлонов в минуту (0.6 л / с). В промышленных условиях скорость потока часто будет зависеть от уровня производства установки. Выбор правильной скорости потока может быть таким же простым, как и определение того, что для заполнения бака за разумное время требуется 100 галлонов в минуту (6,3 л / с), или скорость потока может зависеть от некоторого взаимодействия между процессами, которое необходимо тщательно проанализировать.

2. Определить статическую головку

Это вопрос измерения высоты между поверхностью жидкости всасывающего резервуара и высотой конца выпускной трубы или высоты поверхности жидкости сливного бака.

3. Определить фрикционную головку

Фрикционная головка зависит от скорости потока, размера трубы и длины трубы. Это рассчитывается из значений в таблицах, представленных здесь (см. Таблицу 1). Для жидкостей, отличных от воды, вязкость будет важным фактором, и таблица 1 не применима.

4. Рассчитать общий напор

Суммарный напор представляет собой сумму статического напора (помните, что статический напор может быть положительным или отрицательным) и фрикционной головки.

5. Выберите насос

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

Пример общего расчета головы

Пример 1 — Определение размера насоса для домашнего приложения

Опыт подсказывает мне, что для наполнения ванны за разумное время требуется скорость потока 10 галлонов в минуту.В соответствии с таблицей 1, размер медной трубки должен быть где-то между 1/2 «и 3/4», я выбираю 3/4 «. Я спроектирую свою систему так, чтобы от насоса была 3/4» основная медная трубка Распределитель, будет от 3/4 «от этого распределителя на первом этаже до уровня второго этажа, где расположена ванна. На всасывании я буду использовать трубу диаметром 1”, всасывающая труба — 30 футов (см. рисунок 30).

Рисунок 31

Потеря трения на стороне всасывания насоса

Согласно расчетам или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для 1 «трубы имеют потери на трение, равные 0.068 футов на фут трубы. В этом случае расстояние составляет 30 футов. Потеря трения в футах составляет 30 x 0,068 = 2,4 фута. В фитингах наблюдаются некоторые потери на трение. Предположим, что по консервативной оценке потеря фрикционной головки составляет 30%, а потеря фрикционной головки фитинга составляет = 0,3 x 2,4 = 0,7 фута. Если на линии всасывания имеется 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. Общая потеря трения на стороне всасывания составляет 2,4 + 0,7 = 3,1 фута.

Потери на трение для трубы 1 ”при 10 галлонах в минуту можно найти в справочнике Cameron Hydraulic, выдержка из которого приведена на следующем рисунке:

Потеря трения на стороне нагнетания насоса

Согласно расчетам или использованию таблиц, которые здесь не представлены, потери на трение для 3/4 «трубы 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. Потеря трения в футах составляет 30 x 0,23 = 6,9 фута. В фитингах наблюдаются некоторые потери на трение. Предположим, что по консервативной оценке потеря фрикционной головки составляет 30%, а потеря фрикционной головки фитинга составляет = 0,3 x 6,9 = 2,1 фута. Общая потеря трения на стороне нагнетания составляет 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, выдержка из которого приведена на следующем рисунке:

Полная потеря трения для трубопроводов в системе составляет 9 + 3,1 = 12,1 фута.

Статическая головка согласно рисунку 41 составляет 35 футов. Поэтому общая голова 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 общая голова называется Total Dynamic Head (T.D.H.), она имеет то же значение. Номинальная мощность насоса должна быть как можно ближе к этим двум показателям, не расщепляя волоски. В качестве ориентира, допускайте отклонение плюс-минус 15% от общего напора. В потоке вы также можете разрешить вариант, но вы можете заплатить больше, чем вам нужно.

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

Каков рейтинг насоса? Производитель оценит насос при его оптимальном общем напоре и расходе, эта точка также известна как точка наилучшей эффективности или B.E.P .. При таком расходе насос работает максимально эффективно, и вибрация и шум будут минимальными. Конечно, насос может работать при других скоростях потока, выше или ниже номинальных, но срок службы насоса пострадает, если вы будете работать слишком далеко от его нормальных значений. Поэтому, в качестве ориентира, стремитесь к максимальному отклонению плюс или минус 15% от общего напора.

См. Еще один пример проектирования и расчетов для новой системы фонтанного насоса

Рисунок 32

Примеры общих бытовых систем водоснабжения

На следующем рисунке показана типичная небольшая система водоснабжения в жилых помещениях.Желтый бак — это аккумулятор.

На следующих рисунках показаны различные распространенные системы водоснабжения и указаны статический напор, трение напора и общий напор насоса.

Рассчитать давление на выходе насоса из общего напора насоса

Для расчета давления на дне бассейна, вы должны знать высоту воды над вами.Неважно, бассейн это или озеро, высота определяет, какой вес жидкости выше и, следовательно, давление.

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

Вес воды в резервуаре А — это плотность, умноженная на его объем.

Объем резервуара — это площадь поперечного сечения A, умноженная на высоту H.

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

Площадь поперечного сечения резервуара А составляет:

Объем V А х В:

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 фунт / кв.дюйм.Это 12 дюймов на фут, поэтому 12×12 = 144 дюйма на квадратный фут.

Давление p в нижней части бака A в фунтах на квадратный дюйм:

Если вы сделаете расчет для резервуаров B и C, вы найдете точно такой же результат, давление в нижней части всех этих резервуаров составляет 4,3 фунта на кв.

Общее соотношение давления и высоты резервуара:

SG или удельный вес — это еще один способ выразить плотность, 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 — значение меньше 1. Полезность удельного веса состоит в том, что он не имеет единиц измерения, поскольку он представляет собой сравнительную меру плотности или отношения плотностей, поэтому удельный вес будет иметь то же значение независимо от того, какую систему единиц мы используем, имперскую или метрическую

Для тех из вас, кто хотел бы увидеть, как обнаруживаются эти общие отношения, обратитесь к Приложению E в pdf-версии этой статьи .

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

Мы можем рассчитать давление нагнетания насоса на основе полного напора, который мы получаем из характеристической кривой насоса. Этот расчет полезен, если вы хотите устранить неполадки вашего насоса или проверить, производит ли он количество энергии давления, которое, по заявлению производителя, будет соответствовать вашему рабочему расходу.

Рисунок 37

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

Установка, как показано на рисунке 37, система бытового водоснабжения, которая забирает воду из мелкого колодца на 15 футов ниже, чем всасывание насоса.

Насос должен будет поднять подъем, чтобы подвести воду к всасывающему патрубку.Это означает, что давление будет отрицательным (относительно атмосферы) на всасывании насоса.

Почему это давление меньше атмосферного или низкое? Если вы возьмете соломинку, заполните ее водой, закройте один конец кончиком пальца и переверните ее вверх дном, вы заметите, что жидкость не вытекает из соломки, попробуйте! Жидкость притягивается вниз под действием силы тяжести и создает низкое давление под кончиком пальца. Жидкость поддерживается в равновесии, потому что низкое давление и вес жидкости точно сбалансированы силой атмосферного давления, которая направлена ​​вверх.

Такое же явление возникает во всасывающем насосе, который забирает жидкость из низкого источника. Как и в соломе, давление вблизи всасывающего патрубка насоса должно быть низким, чтобы жидкость поддерживалась.

Чтобы рассчитать напор, мы определяем общий напор из характеристической кривой и вычитаем это значение из напора на всасывании, это дает напор на выходе, который мы затем преобразуем в давление.

Мы знаем, что насос должен создавать подъем на 15 футов на всасывании насоса, подъем — отрицательный статический напор. Фактически он должен быть чуть больше 15 футов, потому что из-за трения потребуется более высокая высота всасывания. Но давайте предположим, что труба имеет большой размер и потери на трение малы.

Рисунок 39

ОБЩАЯ ГОЛОВКА = 100 = В _D — В _S

или

H _D = 100 + H _S

Общий напор равен разности между напорным напором на нагнетании H _D и напорным напором на всасывании H _S .H _S равен –15 футам, потому что это подъемник, следовательно:

H _D = 100 + (-15) = 85 футов

Давление нагнетания будет:

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

Примечание: вы должны быть осторожны, когда располагаете манометр, если он намного выше, чем всасывание насоса, скажем, выше 2 футов, вы будете читать меньшее давление, чем на самом деле в насосе.Также следует учитывать разницу в напоре скорости нагнетания насоса по отношению к всасыванию, но обычно она небольшая.

Компания Goulds Pump имеет очень хорошее руководство по выбору размеров насосов для бытовых систем водоснабжения . Посмотрите, как можно подойти к этой теме.

вернуться к началу