Высота всасывания насоса

Что сделать, чтобы хватало воды насосу

Часто возникают проблемы при подаче воды для всасывания насосом. Теоритическая глубина, с которой атмосферное давление может позволить поднимать воду составляет 9 метров.
На практике, с небольшими потерями, максимальная подача воды насосом составляет 7 метров. Наиболее уверенный подъем жидкости насосом с глубины пять метров.Существуют несколько способов, которые помогают увеличить глубину подъема воды:

  • Насос, при наличии колодца, можно поместить на площадке, размещенной внутри колодца, или на специальной плавающей на воде платформе.
  • Обустройство кессона поблизости колодца или скважины, глубина которого будет такой же как и недостающие для нормальной работы метры.
Насос werk 4qgd1.2-50-0.37Насос werk 4qgd1.2-50-0.37
  • Использование готового подземного помещения, которым может быть подвал своего дома, что позволит приблизить к зеркалу воды в источнике насоса. В этом случае под трубу копать глубокую траншею не обязательно, нужно, чтобы ее глубина была ниже границы промерзания, что обеспечит работу зимнего водопровода.
    Если расстояние до колодца от дома не большое, до пяти метров, атмосферное давление остальное сделает все само. Главное, чтобы насос к воде приблизился по вертикали, а по горизонтали действуют только силы сопротивления трубопровода.
    Их можно уменьшить если увеличить диаметр трубы и использовать ее более гадкой: металлопластик или пластик.
  • Поднять воду с большой глубины помогает устройство эжектора. В этом случае часть воды с напора аппарата загоняется во всасывающую трубу, этим восполняется недостающее в ней давление. Для более эффективной потери, для эжектора имеется специальная конструкция, напоминающая насадку пылесоса, используемую для побелки потолков и стен.
    При сужении вода от напора агрегата ускоряется и за собой увлекает воду, которая идет от источника на всасывание к насосу.

Схема подключения самодельного эжектора

Установка эжектора увеличивает мощность насоса, его можно установить на любую станцию. К тому же эжектор можно легко собрать из любого тройника, подходящего по диаметру. Эффективность его большой не будет, но увеличить глубину подъема воды он сможет.

Использование двух насосов

Проще применять один насос, но иногда использование двух, не слишком мощных устройств, будет хорошим решением для обслуживания источников. В этом случае погружной опускается в колодец или скважину и подает воду на поверхностный насос, на его базе организована насосная станция.
С водоснабжением самостоятельно справиться не сможет ни один маломощный насос, а вместе они могут поддерживать в системе хорошее давление.Здесь существуют своя инструкция для организации устройства в схемах:

  • Оба насоса включаются синхронно, подключаются они параллельно к реле давления оборудования.
  • Расход воды у подающего насоса должен быть не меньше напорного расхода, иначе будет снижена эффективность связки.
  • Защиту от «сухого хода» придется ставить или отдельно на каждый насос, или одну на общее питание всей насосной станции — до реле давления.

Как накачать скважину

Для владельцев скважин одним из вариантов может стать ее накачивание с помощью компрессора, но для этого необходимо загерметизировать верхнюю часть обсадной трубы скважины.

Устройство компрессора для накачки скважины

  • При подъеме давления внутри скважины, происходит выталкивание воды наверх по отводящей трубе. При большой мощности компрессора можно обойтись совсем без насоса, что очень удобно где вода в скважине насыщена песком, что противопоказано для любых насосов.
  • Можно использовать компрессор одновременно с насосом. Но здесь стоит учитывать, что в скважине давление толкает воду и вверх, и вниз, загоняя ее в водоносный слой обратно. Такой способ подачи воды необходимо использовать с учетом особенностей скважины и особенностей геологии на участке.

Как использовать насосы с большой высотой всасывания можно познакомиться по видео в этой статье.

Единицы измерения давления вакуума

Понятие вакуума

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДАВЛЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ВОДЫ

Цель работы: экспериментальное определение зависимости температуры кипения от давления ниже атмосферного, изучение «диаграммы p-v воды и водяного пара», знакомство с понятием вакуума.

Под вакуумом в технике понимают состояние газа, при котором его давление ниже атмосферного.

Величина вакуума в каком-либо сосуде определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением газа в этом сосуде.

В практике для оценки степени разрежения газов в сосуде пользуются величиной абсолютного давления, а словом «вакуум» характеризуют лишь состояние разрежения газов. Согласно основного уравнения гидростатики абсолютное давление вакуума равно:

где pатм = pбарпоказание барометра; pвак — показание вакуумметра.

Единицей давления в международной системе единиц СИ служит Ньютон на квадратный метр (Н/м 2 ), который назван Паскалем (Па)

В технике до настоящего времени имеют распространение внесистемные единицы давления:

1 ат = 1 кгс/ кв. см = 9,81*10 4 Па- техническая атмосфера;

1 ат = 10 мм вод. ст. =735,559 мм рт. ст.

Различают следующие состояния вакуума:

низкий………………..1,01*10 5 — 1,33*10 2 Па;

средний………………1,33*10 2 – 10 -1 Па;

высокий………………10 -1 — 10 -5 Па;

сверхвысокий……… 10 -5 — 10 -12 Па.

Для создания требуемой степени разрежения в экспериментальных и промышленных установках применяют вакуумные насосы, которые по назначению подразделяются на:

форвакуумные до 10 -2 Па;

высоковакуумные до 10 -6 Па;

сверхвысоковакуумные ниже 10 -6 – 10 -10 Па.

Вакуумные насосы по принципу действия различают на:

турбомолекулярные и специальные.

Приборы, измеряющие атмосферное давление называются барометрами,а измеряющие давление выше атмосферного – манометрами. Приборы для измерения давления газа ниже атмосферного называются вакуумметрами. По принципу действия вакуумметры делятся на приборы прямого и косвенного действия. Приборы прямого действия непосредственно реагируют на давление газа. К ним относятся:

1) жидкостные (ртутные, спиртовые) U-образные вакуумметры;

2) деформационные (механические) вакуумметры с датчиком сильфоном, мембраной или пружиной;

3) компрессионные вакуумметры, действие которых основано на законе изотермического сжатия идеального газа.

Приборы косвенного действия измеряют не само давление, а некоторую его функцию и состоят из датчика и измерительного блока. К ним относятся:

1) теплоэлектрические вакуумметры, использующие зависимость теплопроводности газа от давления. Они подразделяются на термопарные и вакуумметры сопротивления;

2) ионизационные вакуумметры, в которых используется ионизация газа. Они подразделяются на электрорязрядные, радиоизотопные и электронные ионизационные.

Дата добавления: 2015-05-26 ; Просмотров: 6928 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Самовсасывающие насосы: устройство и виды

Самовсасывающие насосы качают воду с глубины 8-9 метров, сами при этом находятся на поверхности. Вода поднимается за счет того, что в центральной части корпуса, за счет движения колес с лопастями, создается область низкого давления. Стремясь ее заполнить, вода поднимается вверх. Вот и получается, что насос всасывает воду.

Внешний вид самовсасывающего насоса

Как и любой другой насос, самовсасывающий состоит из двигателя и рабочей камеры, в которой находится нагнетательный механизм. Валы насоса и двигателя соединяются через муфту, надежность соединения и герметичность определяется типом уплотнителя.Уплотнители бывают двух типов:

  • сальниковый — более дешевый и менее надежный;
  • торцевой уплотнитель — более надежный, но дорогой.

Есть модели самовсасывающих насосов с магнитными муфтами. Они уплотнения не требуют, так как сквозных соединений не имеют. Это на сегодняшний день самая надежная конструкция, но и самая дорогая тоже.

Как рассчитать необходимую глубину всасывания насосной станции

Для расчета технических характеристик станции необходима информация, касающаяся автономного водопровода:

  • Расстояние от зеркала воды в колодце до потребителя, который в сети водопровода находится в самой дальней точке. При этом расстояние складывается из всех участков, потому что сеть обычно не является прямолинейной. Чем больше ответвлений, тем больше потерь напора и расхода.
  • Расстояние от насосной станции до места водозабора. Оборудование может быть установлено около колодца, в подвале дома или в специально сооруженном помещении. Чем дальше месторасположение станции, тем больше потери, тем меньше глубина всасывания.

  • Количество фитингов и запорной арматуры. Здесь можно взять 10-процентный запас всех характеристик – напора и производительности насосной станции.
  • Динамический уровень воды в колодце. Это значение меняется в зависимости от сезона и интенсивности водозабора. Его обязательно учитывают при расчете глубины всасывания. При этом необходимо знать, что конец всасывающей трубы должен располагаться ниже зеркала воды минимум на 1 м. Если динамический уровень большой, велика вероятность, что в летний сезон вода в колодце опуститься ниже уровня установки конца всасывающей трубы.
  • Диаметр труб, используемых в водопроводной системе.
  • Количество потребителей.

Динамический уровень воды в системе автономного водопровода играет одну из важнейших ролей. Если его значением пренебречь, можно забыть о характеристиках водопроводной сети.

Чтобы бороться с уменьшением глубины водозабора, над колодцем устанавливают кессон. Это специальное цилиндрической или кубической формы емкость, которую закапывают на определенную глубину. В нее монтируют НС. Чем высота кессона больше, тем ниже будет располагаться насос. Таким образом можно снизить место установки наносной станции и уменьшить расстояние от нее до зеркала воды.

Есть еще один вариант. Внутрь колодца устанавливают металлическую конструкцию, собранную из металлопрофиля (обычно уголка или швеллера). Ее крепят к стенкам гидротехнического сооружения. На эту опору монтируют насосную станцию. Для обеспечения более высоких характеристик водопроводной сети опорную конструкцию опускают до уровня поверхности воды в колодце. Неудобство такой установки заключается в том, что станция находится на большой глубине, а значит, следить за ней и обслуживать будет непросто.

С какой глубины может поднять воду насосная станция?С какой глубины может поднять воду насосная станция?

Что является движущей силой для жидкости?

Существует два способа, с помощью которых жидкость может подниматься вверх:

  1. Когда ёмкость герметично запечатана, и в неё под давлением подаётся газ. Но это не наш случай.
  2. Нам интересная вторая ситуация, когда жидкость поднимается по сосуду за счёт разности атмосферного давления (Ра) и тяги — разрежения (Р1), которое создаётся насосом.

Но эта высота, по сути, чисто теоретическая, потому что, чем выше находится местность над уровнем моря, тем меньше давит атмосфера. На небольшом взгорье высотой в 2000м, давление снижено примерно на четверть — до 0,77 бар.

Так как на находящуюся в колодце воду так же действует атмосфера, то, какое бы разрежение ни создавал насос, находящийся на поверхности земли, вода в низине не сможет поднять выше десятка метров, а на возвышенности высота подъёма насосом не будет выше шести-семи метров. То есть, высота местности имеет решающее значение.

Обратный клапан: что это такое и для чего используется

Кроме особенностей местности, на высоту подъёма воды влияют и другие критерии. Например, следует учитывать и возможные потери давления, которые неизбежно возникают в определённых случаях. Чтобы было понятно, что это за ситуации, рассмотрим, что происходит, когда насос отключается.

Когда разрежение больше не создаётся, вода, находящаяся в полости всасывающей трубы, устремляется вниз – откуда и пришла. В конечном итоге труба станет пустой. Чтобы поднять воду снова при последующем запуске насоса, он должен ещё раз разредить воздух.

Перед первым запуском в насос заливается вода

  • При первом запуске, чтобы это произошло, в него заливается вода, но после того, как она слилась, самозаполнения не произойдёт. Двигатель начнёт работать вхолостую, что, в конце концов, приведёт к поломке.
  • Следовательно, нужно сделать так, чтобы жидкость оставалась в камере насоса при его отключении, что позволит агрегату быстро войти в рабочий режим. Обеспечить задержку воды призван клапан, который при её обратном движении закрывает просвет трубы — примерно как на фото.

Принцип работы обратного клапана

  • Благодаря ему, после каждого отключения вода остаётся и в самом насосе, и в трубе. И на первый план выходит вопрос обеспечения клапану герметичности, которая нарушается из-за попадания в него ила и песка.
  • Поэтому перед клапаном обязательно ставится фильтровальная металлическая сетка, которая, вместе с ним образует так называемое, кольцо опускной (всасывающей) трубы. Потери давления на нём будут тем более существенными, чем больше загрязнён фильтр.

Кольцо трубы с обратным клапаном для колодезного насоса

Кроме того, во всасывающем трубопроводе имеются и другие слабые места: вентиля, повороты, разветвления. В зависимости от конфигурации трассы и её комплектации соединительной и запорной арматурой, потери давления могут доходить до двух десятых бар, что соответствует двум метрам водного столба.

Так как в этой ситуации высота всасывания уменьшится на эти же 2 метра, очень важно приложить все усилия, для того, чтобы воспрепятствовать потерям давления

Вихревые и центробежные — сравнение и область применения

Сначала общие черты:

  • максимальная глубина всасывания — 8-9 метров;
  • способ установки — поверхностный;
  • на всасывающем трубопроводе должна стоять труба или армированный шланг (обычный не ставить, его сплющит отрицательным давлением).

Теперь о том, в чем отличия между вихревыми и центробежными моделями. Вихревые насосы более компактные, стоят меньше, но при работе издают больше шума. Центробежные — более тихие, на выходе создают небольшое давление. Вихревые при тех же размерах крыльчатки и скорости ее вращения могут создать давление в 3-7 раз больше. Но нельзя сказать, что это их достоинство — далеко не всегда требуется большой напор на выходе. Например, он не нужен при поливе сада и огорода. Вода, подаваемая с высоким давлением просто размоет почву, обнажит корни. Потому в качестве насоса для полива лучше брать самовсасывающий насос центробежного типа.

Высокое давление на выходе может потребоваться при организации системы водоснабжения дома. Вот тут и потребуются характеристики вихревых насосов. Есть только у них один недостаток: они не могут обеспечить большой расход. Так что чаще для этих целей используют все тот же центробежный, но в паре с гидроаккумулятором. Правда, тогда это получается уже насосная станция.

Поверхностные центробежные насосы необходимо заполнять водой перед пуском

Основной недостаток поверхностных центробежных самовсасывающих насосов — необходимость заполнять их водой перед стартом. Не самое приятное занятие, которое добавляет хлопот при использовании такой помпы для полива.

Calpeda NGXM 2 - поверхностный самовсасывающий насосCalpeda NGXM 2 — поверхностный самовсасывающий насос

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками.  Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан. Вот такие особенности работы центробежных самовсасывающих насосов. Если обратный клапан (он должен быть обязательно) на подающем трубопроводе стоит внизу, заполнять приходится и весь трубопровод, а для этого понадобится не один литр.

https://youtube.com/watch?v=Rn-qkLkFS3s

Название Мощность Напор Максимальная глубина всасывания Производительность Материал корпуса Подсоединительные размеры Цена
Калибр НБЦ-380 380 Вт 25 м 9 м 28 л/мин чугун 1 дюйм 32$
Metabo P 3300 G 900 Вт 45 м 8 м 55 л/мин чугун (приводной вал из нержавеющей стали) 1 дюйм 87$
ЗУБР ЗНС-600 600 Вт 35 м 8 м 50 л/мин пластик 1 дюйм 71$
Elitech НС 400В 400Вт 35 м 8 м 40 л/мин чугун 25 мм 42$
PATRIOT QB70 750 Вт 65 м 8 м 60 л/мин пластик 1 дюйм 58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 3700 1100 Вт 50 м 9 м (втроенный эжектор) 70 л/мин чугун 1 дюйм 122$
БЕЛАМОС XI 13 1200 Вт 50 м 8 м 65 л/мин нержавеющая сталь 1 дюйм 125$
БЕЛАМОС XA 06 600 Вт 33 м 8 м 47 л/мин чугун 1 дюйм 75$

Вихревые

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом. Это делает проще его запуск в работу — не надо заполнять камеру водой или достаточно ее небольшого количества. Недостаток вихревых насосов — низкий КПД. Он не может быть выше 45-50%.

Устройство вихревого насоса для холодной воды. Glavmex.ruУстройство вихревого насоса для холодной воды. Glavmex.ru
Название Мощность Напор (высота подъема) Производительность Глубина всасывания Материал корпуса Цена
LEO XKSm 60-1 370 Вт 40 м 40 л/мин 9 м чугун 24$
LEO XKSm 80-1 750 Вт 70 м 60 л/мин 9 м чугун 89$
AKO QB 60 370 Вт 30 м 28 л/мин 8 м чугун 47$
AKO QB 70 550 Вт 45 м 40 л/мин 8 м чугун 68 $
Pedrollo РКm 60 370 Вт 40 м 40 л/мин 8 м чугун 77$
Pedrollo РК 65 500 Вт 55 м 50 л/мин 8 м чугун 124$

Высота всасывания и кавитация насоса

По условиям работы насоса, на стороне всасывания могут быть установлены определенные ограничения, которые обусловлены возможностью возникновения в некоторых зонах всасывающего трубопровода особого явления, называемого кавитацией.

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности потока в тех местах, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости.
В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго постоянным, а пузырьки пара переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара.

Подробное описание явления кавитации описано здесь

Обобщенно говоря разрушение кавитацией поверхности проточной части насосов имеет весьма характерный вид, а работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, внутренним треском, ударами и повышенной вибрацией.

Явление кавитации обычно возникает во всасывающей части насоса. В некоторых случаях кавитация может возникнуть и на напорной части в месте срыва потока с рабочих поверхностей лопаток.

Геометрическая высота всасывания

Для определении высоты всасывания воды и предупреждения кавитации, для обеспечения нормальной работы центробежного насоса на всасывающей стороне является определение и поддержание такого давления разрежения, при котором кавитация не появится.

Степень разряжения зависит от превышения внешнего атмосферного давления над внутренним абсолютным давлением всасывания жидкости во входной части рабочего колеса.

Для определения высоты всасывания насоса напишем уравнение сохранения энергии (уравнение Бернулли) для струйки жидкости А-Б, движущейся от поверхности нижнего уровня до входа на рабочие лопасти насоса

где Σhвс — гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода

Наименьшая высота расположения точки Б входа в межлопаточные каналы над нижним уровнем, при которой возникает кавитация, называется срывная или критическая геометрическая высота всасывания.

Нкав – кавитационный запас

С – коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям. Он лежит в пределах 500 – 1500.

n – частота вращения насоса

Q – подача насоса

Работа насоса при Нкр.вс. – практически недопустима, потому что малейшее случайное понижение давления в потоке повлечет за собой в этих условиях развитие кавитации и срыв работы насоса.
Нормальная работа возможно только когда допустимая высота всасывания ниже критической (максимальной высоты всасывания).

Максимальная высота всасывания

Надежность работы насоса в кавитационном смысле обеспечивается обычно запасом около 25%, т.е.

Разумеется допустимая высота всасывания существенно зависит от температуры жидкости. Очевидно, что повышение температуры всасываемой жидкости уменьшает максимальную и допустимую высоты всасывания.

При высоких температурах жидкости допустимая высота всасывания может быть отрицательной, что указывает на необходимость расположения уровня всасывания жидкости выше оси насоса.
Следовательно возможно два различных варианта установки насоса.

Установка насоса по схеме а характерна для насосов, подающих жидкости с низкой температурой, а установка по схеме б – для насосов, подающих жидкости с высокой температурой, а так же при всасывании насосами холодной воды из пространств с достаточно высоким вакуумом.

Установки выполненные по схеме б часто встречаются в теплоэнергетике в схемах регенерации и питания паровых котлов.

Видео по теме

Когда насос перекачивает горячую воду, резервуар, из которого он всасывает, приходится располагать выше насоса. Но по строительным и компоновочным соображениям иногда бывает трудно осуществить требуемую расчетом высоту. Поэтому можно уменьшить её снижением скорости воды во всасывающем трубопроводе и понижением его сопротивления.

Такое достигается увеличением диаметра всасывающего трубопровода, уменьшением его длины, а также выбором рациональной конструкции тех элементов всасывающего трубопровода, которые дают место снижению напора.

В некоторых случаях допускаемую высоту всасывания можно понизить повышением давления в резервуаре, из которого происходит всасывание.

Вместе со статьей «Высота всасывания насоса: геометрическая, допустимая, максимальная» читают:
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий