Меню

Полезная мощность насоса гидравлика

Мощность насоса – как вычислить и по каким формулам рассчитать

Если Вы решили приобрести насос для собственной системы водоснабжения или для отопительной системы, нужно тщательно все изучить. Одним из параметров является мощность насоса. Для бытовых и промышленных приборов она разная. От силы работы насоса зависит потребление электроэнергии. Для бытовых помп мощность меньше, чем для промышленных. При выборе рассчитывайте количество потребляемой воды.

Бытовой центробежный погружной насосБытовой центробежный погружной насос Источник https://stroyday.ru

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Центробежный агрегат – гидравлический механизм, который активность от мотора превращает в энергию водяного потока.

Центробежная помпа включает в себя электрический привод и часть, выкачивающую воду. Мощность насоса, подводимая к его валу, и есть подводимой.

Гидравлическая мощность – следствие работы помпы в виде затраты и напора воды. Измеряется в кВт. Обозначается Р4.

Центробежная помпаЦентробежная помпа Источник https://iwt.com.ua

Коэффициент полезного действия представляет из себя взаимосвязь полезной мощности и потребляемой. КПД насоса никак не сможет превысить единицу.

Потери мощности в помпе включают в себя несколько потерь – гидравлические, механические и объемные. КПД насоса показывает степень высокого качества как в гидравлическом, так и в механическом порядке.

Потери силы делятся на:

  • гидравлические;
  • механические;
  • объемные.

Если проанализировать, почему происходят потери в помпе, можно найти решение, как повысить КПД насоса.

Исчисление и определение полезной мощности насоса

Механизм гидравлических агрегатов основывается на применении принципов гидравлики.

Полезная мощность насоса – работа, расходуемая помпой за определенный период времени.

Формулы расчетов мощностей центробежных оснащенийФормулы расчетов мощностей центробежных оснащений Источник https://cf.ppt-online.org
По данной формуле рассчитывается гидравлическая мощность насосаПо данной формуле рассчитывается гидравлическая мощность насоса Источник https://cf.ppt-online.org

Как правильно рассчитать производительность насоса

Для расчета производительности учитываются показатели:

  • среднее потребление воды человеком за час;
  • расход воды для полива (при необходимости).

КПД для промышленных насосов

Центробежный агрегат. КПД насоса зависит от порядка эксплуатации и особенностей конструкции. Чем больше мощность привода, чем выше коэффициент полезного действия.

Помпы с магнитной муфтой имеют примерно такой же КПД, как и у вышесказанных аппаратов. Имеет значение материал изготовления задней герметичной крышки, которая устанавливается между двумя магнитами – ведущим и ведомым. Если материал проводит ток – КПД существенно снижается.

Насос с магнитной муфтойНасос с магнитной муфтой Источник https://vpumpen.ru

Винтовое устройство несет большие механические потери в связи с трениями между ротором и стартером. КПД данные приборы имеют примерно 60 %.

Импеллерный насос способен очень аккуратно перекачивать воду. Несет высокие механические потери.

Импеллерная помпаИмпеллерная помпа Источник https://shop.aquafactor.ru

Мембранно – пневматический насос лишен двигателя. Его работа происходит за счет сжатого воздуха. КПД данного прибора полностью зависит от коэффициента полезного действия воздушного компрессора.

Мембранно – пневматическая помпа

Мембранно – пневматическая помпаМембранно – пневматическая помпа Источник Мембранно – пневматический насос лишен двигателя. Его работа происходит за счет сжатого воздуха. КПД данного прибора полностью зависит от коэффициента полезного действия воздушного компрессора. https://zenova.ru/uploads/illustration/18965/big_221020_i_1.jpg Мембранно – пневматическая помпа

Как вычислить КПД насоса

Коэффициент полезного действия помпы – характеризует эффективность прибора. Это соотношение полезной энергии к затраченной.

Для определения КПД используется формула:

КПД = P2 / P1 * 100%

Р1 – гидравлическая мощность;

Р2 – затраченная.

Что нужно, чтоб вычислить коэффициент полезного действия:

  • Специальные устройства, имеющие токовые щипцы. Они определяют электрическую силу, которую потребляет мотор из сети.
  • Если между мотором и помпой есть механическая связь, то рассчитывается мощность, расходуемая насосом, как и мощность на валу насоса.
  • Вымеряем расход и вычисляем гидравлическую мощность.
Читайте также:  Избыточная мощность фирмы это

В случае, если КПД оказывается ниже, насос подлежит ремонту или замене.

Устройство циркуляционного насоса

Циркулярная помпа необходима для циркуляции воды и поддерживания натиска в магистрали поставки воды. Если данный прибор установлен в обогревательной системе – температура тепла по трубам будет располагаться равномерным образом. Устройство предотвращает сбои в системе поставки воды и позволяет уменьшить расход электроэнергии.

Циркуляционная помпаЦиркуляционная помпа Источник https://cdnmedia.220-volt.ru

Устройство циркуляционного насоса:

  • металлический корпус;
  • ротор;
  • крыльчатка.

Подробное устройство циркуляционного аппаратаПодробное устройство циркуляционного аппарата Источник https://avatars.mds.yandex.net

Для чего нужен циркуляционный насос

Данные устройства используются в таких сферах, как:

  • система отопления;
  • подача горячей воды;
  • «теплый пол»;
  • вентиляционная система;
  • канализация.

Более подробную информацию о циркуляционных насосах смотрите в ролике:

Краткий обзор насосов

Импеллерный насос – один из видов гидравлического механизма, имеющего гибкие пластины. Перекачивание воды происходит подобно работе пластинчатому устройству. Плюсы данной помпы:

  • простота самого устройства;
  • возможность перекачивать вязкие жидкости;
  • возможность осуществлять реверс;
  • простота в эксплуатации.
  • некоторые детали быстро выходят из строя;
  • если прибор долго работает «на сухую», рабочее колесо быстро ломается;
  • далеко не вся температура перекачиваемой среды подходит для аппарата.

Импеллерная помпаИмпеллерная помпа Источник https://moltechsnab.ru

Винтовой насос – гидравлический аппарат, главной деталью которого является шнековая пара, которая включает в себя винт и обойму.

Достоинства данных агрегатов:

  • шнековые помпы не нуждаются в предварительном заполнении рабочей средой;
  • винтовой насос имеет высокий коэффициент полезного действия;
  • данные приборы могут функционировать в реверсе.
  • чуткие к работе на «сухом ходу»;

Эксплуатация данных приборов требует определенных знаний.

Промышленная шнековая помпаПромышленная шнековая помпа Источник https://vipt.ru

Мембранно – пневматический насос – одни из самых надежных механизмов перекачивания жидкостей.

  • долговечность;
  • герметичность;
  • компактность;
  • работа на «сухом ходу» без повреждений;
  • простота в эксплуатации.

Мембранно – пневматическая помпаМембранно – пневматическая помпа Источник https://pumpunion.ru

Насос с магнитной муфтой — механизм для перекачивания жидкости, крыльчатка которого под воздействием магнитного поля производит вращение в герметичной капсуле, которая предотвращает протечки.

Помпа с магнитной муфтойПомпа с магнитной муфтой Источник https://shop.aquafactor.ru

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Подбор общий. Погружаемый и не погружаемый в жидкость, которая подлежит перекачиванию.

Подбор по назначению. Одноступенчатые и многоступенчатые. Циркуляционные (система отопления), фекальные, дренажные (водоотведение), колодезные и скважинные (система водоснабжения).

Подбор по конструкции. С сухим и мокрым ротором (циркуляционные), вертикальные и горизонтальные, моноблочные и консольные (центробежные), с встроенным и выносным эжектором (центробежные), полупогружные, дренажные, канализационные станции.

Рабочий процесс лопастного насоса

Время сопротивляющихся сил относительно оси совершает противодействие оборотам рабочего колеса. В связи с этим лопатки профилируют, принимая во внимание величину подачи, частоту оборотов, направление движения рабочей среды. Большая часть энергии передается воде, остальная энергия теряется во время преодоления сопротивлений.

Лопастный насосЛопастный насос Источник https://shop.aquafactor.ru

Рекомендации по установке насосов

При монтаже помп в систему отопления, учитываются критерии:

  • аппарат встраивается так, чтобы вал принимал горизонтальное положение;
  • прикрепляется при помощи разводного ключа;
  • подсоединение производится строго по схеме.

О установке насоса вам расскажет ролик:

Коротко о главном

Насосы по своей функциональности разделяют на водяные и помпы для системы отопления. Они бывают бытовыми и промышленными. Каждая модель имеет свою мощность и КПД. Эти аспекты очень важно учитывать при выборе.

А Вы знаете, какая мощность у Вашего насоса?

Читайте также:  Как увеличить мощность конопли

Источник



КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

PГ = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]
g — ускорение свободного падения [м/сек 2 ]
Q — расход [м 3 /сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p2 — p1) / (ρ x g) [м]

p2 — давление на напорном патрубке [Па]
p1 — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

Рис. Увеличение напора за счёт разницы диаметров напорного и всасывающего патрубков

v2 — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v1 — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м 3 /с]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
d2 — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d1 — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Рис. КПД насоса

Механическая мощность на валу электродвигателя:

ηД — КПД электродвигателя,
PЭ — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

PЭ = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения

Выводы: как вычислить КПД насоса

  • С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность PЭ, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
  • С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу PВ. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
  • Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность РП равной мощности на валу электродвигателя РВ
  • Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
  • Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса РГ
  • Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Источник

Определение полезной мощности насоса

Устройство и работа гидравлических машин основана на использовании принципов гидравлики. В гидравлических машинах рабочим телом является жидкость.

По своему назначению в зависимости от характера происходящих в них энергетических процессов гидравлические машины можно разделить на две большие группы: гидравлические двигатели и насосы.

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода различных машин.

Читайте также:  Мощность нагревательного элемента холодильника

Насосами называются гидравлические машины для перемещения жидкостей путем повышения энергии рабочей среды. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих эти машины в действие, преобразуется в них в гидравлическую энергию жидкости.

По принципу действия различают гидравлические машинылопастного типа (центробежные насосы, турбины) и машины, действующие по принципу вытеснения жидкости твердым телом (поршневые насосы).

Полезная мощность-работа, потребляемая насосом в единицу времени.

Полезная работа, потребляемая насосом в единицу времени (мощность) будет равна:

N= γ·Q·H, (кВт); (1 кВт=1, 36 л. с)

где γ – удельный вес жидкости, γ = ρ·g;

Q – производительность насоса, т.е. расход жидкости, подаваемой насосом в трубопровод ,м 3 /с;

Н – полный (манометрический) напор,м.

Действительная мощность, потребляемая насосом и подводимая к нему от двигателя, будет больше полезной мощности ввиду неизбежных потерь энергии в насосе. В формуле для определения полезной мощности насоса Н=Н нас, тогда N нас= ,где определяется по формуле:

N нас= = 760 9,81 0,005 12,77=476 Вт(0,476 кВт)

где Н – высота подъема, т.е. Н=Н2·αi. Для практических расчетов принимаем

αi=1. Индекс «в» на всасывающей линии, «н» – на нагнетательной линии.

В ряде участков гидравлической установки режим течения жидкости — турбулентный, в результате мы имеем большие потери напора. Как следствие это влечет за собой экономические затраты. Рекомендую добавить в циркуляционную жидкость небольшие количества таких веществ, как, например, высокомолекулярные полимеры (полиокс, полиакриламид — ПАА), гуаровая смола, поливиниловый спирт — ПВС. Будучи растворенными в жидкости, они обладают способностью значительно снижать гидравлические сопротивления при турбулентном режиме.

Механизм происходящих при этом явлений полностью пока не выяснен, но есть основания полагать, что частицы этих веществ (их длинные и гибкие молекулы), внесенные в поток жидкости, тесно взаимодействуя с ее пульсирующими частицами, существенно изменят характер турбулентного течения.

Указанные изменения проявляются, прежде всего, в близкой к стенкам, ограничивающим поток, весьма малой по толщине области пограничного слоя. Здесь снижаются пристеночные поперечные пульсации скоростей и давлений, и это оказывает решающее влияние на общий уровень турбулентности и поведения потока в целом. Причем достаточно нескольких миллионных долей полимера по отношению к растворителю, чтобы достигалось значительное уменьшение гидравлического сопротивления.

1. Нефтегазовая гидромеханика / Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. – Москва – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. – 480 с.

2. Техническая гидромеханика/ Емцев Б.Т. – 2 – е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 440 с.: ил.

3. Основы теоретической механики: Учебник.2 – е изд., перераб. и дополн. – М.: Изд–во МГУ, 2000. – 719 с.

4. Сопротивление материалов: Учебник для вузов/ Под общ. Ред. Акад. АН УССР Г.С. Писаренко. – 4 – е изд. перераб. и доп. – Киев: Высшая школа, 1979. – 696 с.30106.2105000000.

5. Бурдин Г.Д., Базакуза В.А., Единицы физических величин: Справочник – Харьков: Высшая школа, 1984.

6. Стоцкий Л.Р. Физические величины и их единицы. – М.: Просвещение, 1984.

7. Теория механизмов и машин: Терминология. Буквенное обозначение величин. – М.: Наука, 1984.

8. Курсовое проектирование и его унификация в Московском институте нефти и газа имени И.М. Губкина.4.1 и 4.2 – М. – : МИНГ, 1987.

9. Методическое пособие для выполнения курсовой работы по гидравлике / Зозуля Н.Е., Альметьевск, 2001.

Источник