Расчет необходимого давления воды в трубопроводе: для чего это нужно и как производится
Комфорт в доме трудно представить без водопровода. А появление новой техники в виде стиральной, посудомоечной машин, бойлера и прочих агрегатов ещё больше повысило его роль в жилье образца 21 века. Но эти агрегаты требуют, чтобы вода поступала из водопровода с определённым напором. Поэтому человек, решивший обустроить свой дом системой водоснабжения, должен знать, как произвести расчёт требуемого давления воды в трубопроводе, чтобы все устройства работали нормально.
Для нормального функционирования водопровода давление в нем должно соответствовать нормам
Определение показателя
Давление в трубопроводе принято подразделять на следующие виды: рабочее, условное, пробное и расчётное. Без знания их отличий произвести расчёт перепада давления транспортируемой по инженерной коммуникации жидкости будет сложно. Соответственно, при подборе подходящих элементов водопровода хозяин столкнётся с трудностями, не позволяющими обеспечить комфортное пребывание в жилом помещении.
- Рабочее. Это наружное или внутреннее, обязательно максимальное избыточное давление, фиксируемое при стандартных составляющих протекания процесса транспортировки воды в нормальных условиях.
- Условное. Используют этот показатель при расчёте прочности трубопроводов (и сосудов), которые функционируют под определённым давлением при температуре воды 20˚С.
- Пробное. Этот простой показатель измеряется во время испытания конструкции. На его основе отслеживается поведение элементов системы при изменении давления в водопроводе. Такой подход служит своего рода генеральной страховкой перед прокладыванием сети.
- Расчётное. Под таковым подразумевается максимальное избыточное давление в полости трубопровода, продуцируемое транспортируемым по нему веществом. Следует учитывать, что воздействию подвергаются не только трубы, но и все элементы, входящие в состав инженерной коммуникации. Именно на основе расчётного давления определяется толщина стенки водопроводной трубы. От этого зависит функциональность, а также длительность эксплуатации системы и, конечно же, безопасность обитателей дома.
Напор воды в кране зависит от давления в водопроводной системе
Простой пример расчета давления в трубе
Как известно, не так давно водопровод подключался к водонапорной башне. Благодаря именно этому сооружению в сети водопровода создаётся давление. Единица измерения данной характеристики – атмосфера. Причём, размер расположенной вверху башни ёмкости не влияет на значение этого параметра, он зависит только лишь от высоты башни.
Полезно знать! На практике давление измеряется в метрах водяного столба. При заливании воды в трубу высотой 10 метров, в нижней точке будет фиксироваться давление, равное одной атмосфере.
Рассмотрим пример с домом в 5 этажей. Его высота – 15 метров. То есть на один этаж приходится 3 метра. Башня высотой 15 метров создаст на первом этаже давление 1,5 атмосферы. Значение этого показателя в трубе на втором этаже будет уже 1,2 атмосферы. Получается это вычитанием из числа 15 высоты одного этажа – 3 метра, и делением результата на 10. Проделав дальнейший расчёт, нам станет понятно, что на 5-м этаже давление будет отсутствовать. Логика подсказывает, что для обеспечения водой людей, проживающих на последнем этаже потребуется соорудить более высокую башню. А если речь идёт, например, о 25-этажном доме? Возводить такие большие сооружения никто не будет. С этой целью современные системы водоснабжения оборудуются глубинными насосами.
Давление на выходе подобного агрегата высчитывается очень просто. Например, если глубинный насос, мощности которого хватает поднять воду до отметки 50 метров водяного столба, погрузить в скважину на 15 метров, на уровне поверхности земли он создаст давление 3,5 атмосферы (50-15/10 = 3,5).
Обеспечить необходимый показатель давления в системе можно при помощи насоса
Как рассчитывается толщина трубы от действия давления
Когда вода движется по трубе, возникает сопротивление от трения её о стенки, а также о различные преграды. Это явление получило название гидравлическое сопротивление трубопровода. Его численное значение находится в прямой пропорциональной зависимости от скорости потока. Из предыдущего примера мы уже знаем, что на разных высотах давление воды различно, и эту особенность следует учитывать при расчёте внутреннего диаметра трубы, то есть её толщины. Упрощённая формула для вычисления данного параметра по заданной потере напора (давления) выглядит так:
Двн = КГСопр×Дл. тр./ПД×(Уд.вес×Ск/2g),
где: Двн. – внутренний диаметр трубопровода; КГСопр. – коэффициент гидравлического сопротивления; Дл.тр — длина трубопровода; ПД – заданная или допускаемая потеря давления между конечным и начальным участками магистрали; Уд.вес. – удельный вес воды — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – скорость потока м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всем известная константа — ускорение силы тяжести.
Потеря давления в арматуре и фасонных частях трубопровода с достаточной точностью определяется по потерям в прямой трубе эквивалентной длины и с таким же условным проходом.
Как рассчитать стенки трубы по давлению
Точный расчёт данного показателя стальных труб, которые работают под воздействием избыточного внутреннего давления, включает два этапа. Сначала вычисляется так называемая расчётная толщина стенки. Затем к полученному числу прибавляется толщина износа от коррозии.
Расчет давления необходим для подбора толщины стенок трубы
Совет! Изготавливая и монтируя трубопровод, не устанавливайте отдельные случайные вставки. Чтобы не спровоцировать аварию, работайте только с теми, размеры которых совпадают с расчётными.
Таким образом, обобщённая формула для расчёта толщины стенок выглядит следующим образом:
где: Т – искомый параметр – толщина стенок; РТС – расчётная толщина стенок; ПК — прибавка на коррозионный износ.
Расчётную толщину стенки в зависимости от давления вычисляем по следующей формуле:
где: ВИД – внутреннее избыточное давление; Днар. – наружный диаметр трубы; ДР — допустимое напряжение на разрыв; КПШ – коэффициент прочности шва. Его значение зависит от технологии изготовления труб. На завершающем этапе расчета стенки трубы по давлению прибавляем к РТС значение параметра ПК. Берётся оно из справочника.
Давление и диаметр трубы
Правильное определение сечения труб не менее важно, чем их выбор по материалу изготовления. При некорректном расчёте диаметра и давления, в трубе возникнет турбулентность воздуха, в ней присутствующем, и в потоке воды. Из-за этого движение жидкости по трубе будет сопровождаться повышенным шумом, а на внутренней поверхности ветки водоснабжения сформируется большое количество известковых отложений. Кроме того, следует помнить, что существование зависимости давления от диаметра трубы может негативно отразиться на пропускной способности водопровода. На практике, многие обитатели квартир и домов сталкивались с ситуацией, когда при одновременном включении нескольких кранов напор воды резко падал. Возникает эта неприятность по двум причинам: когда давление упало во всей системе и при заниженном диаметре подключённых труб.
От диаметра трубы зависит пропускная способность водопроводной сети
Ниже приведена таблица для максимального расчётного расхода воды через трубопроводы наиболее распространённых диаметров при различном значении давления.
Таблица 1
| Расход | Пропускная способность. Единица измерения – кг/час | |||||||||
| Ду трубы | 100 | 80 | 65 | 50 | 40 | 32 | 25 | 20 | 15 | |
| мбар/м | Па/м | 0,3 м/сек | 0,15 м/сек | |||||||
| 3,00 | 300 | 56160 | 27900 | 18000 | 8892 | 4680 | 3078 | 1415 | 767 | 331 |
| 2,80 | 280 | 54360 | 26928 | 17338 | 8568 | 4356 | 2970 | 1364 | 742 | 317 |
| 2,60 | 260 | 52200 | 25920 | 16740 | 8244 | 4356 | 2855 | 1310 | 713 | 306 |
| 2,40 | 240 | 50400 | 24876 | 16056 | 7920 | 4176 | 2740 | 1256 | 680 | 288 |
| 2,20 | 220 | 47880 | 23760 | 15336 | 7560 | 3996 | 2617 | 1202 | 652 | 281 |
| 2,00 | 200 | 45720 | 22644 | 14580 | 7200 | 3780 | 2488 | 1151 | 619 | 266 |
| 1,80 | 180 | 43200 | 21420 | 13824 | 6804 | 3589 | 2354 | 1080 | 583 | 252 |
| 1,60 | 160 | 40680 | 20160 | 12996 | 6408 | 3373 | 2210 | 1015 | 547 | 234 |
| 1,40 | 140 | 38160 | 18792 | 12132 | 5976 | 3143 | 2059 | 943 | 511 | 220 |
| 1,20 | 120 | 35100 | 17352 | 11196 | 5508 | 2898 | 1897 | 871 | 472 | 102 |
| 1,00 | 100 | 31932 | 15768 | 10152 | 5004 | 2632 | 1724 | 788 | 425 | 184 |
| 0,975 | 97,5 | 31500 | 15552 | 10044 | 4932 | 2596 | 1699 | 778 | 421 | 180 |
| 0,950 | 95,0 | 31104 | 15372 | 9900 | 4860 | 2560 | 1678 | 767 | 414 | 176 |
| 0,925 | 92,5 | 30672 | 15156 | 9756 | 4788 | 2524 | 1652 | 756 | 407 | 176 |
| 0,900 | 90,0 | 30240 | 14940 | 9612 | 4716 | 2488 | 1627 | 745 | 403 | 173 |
В большинстве стояках среднее значение давления находится в диапазоне атмосфер.
Расчёт домашнего водопровода
С практической точки зрения давление в водопроводе чаще всего ассоциируется с объёмом поставляемой воды за единицу времени, то есть с пропускной способностью ветки водоснабжения. В этом контексте и будет рассмотрен вопрос расчёта бытового водопровода. После изучения паспортных данных приборов и агрегатов, потребляющих воду, суммируется общий расход. Затем к полученной цифре добавляется расход всех установленных и используемых водоразборных кранов.
Для домашнего водопровода, работающего от скважины, выбор труб зависит от мощности насоса
Полезная информация! Одно такое сантехническое устройство пропускает через себя за одну минуту порядка 5-6 литров воды.
После этого все числа суммируются, и на выходе получается общий расход в доме воды. С учётом этих данных, покупается труба с диаметром, который обеспечит нужным давлением и, соответственно, количеством воды все водоразборные приборы, работающие одновременно.
Если домашний водопровод планируется подключить к городской сети, у хозяина выбора нет, он будет вынужден пользоваться тем, что имеется. Иное дело, если речь идёт о частном доме, питающимся от скважины. Тогда следует покупать насос, способный обеспечить водопровод давлением, которое соответствует расходам. Выбор производится по паспортным данным подобного агрегата. В определении диаметра вам поможет ниже размещённая таблица.
Таблица 2
| Пропускная способность трубы | Диаметр и длина трубопровода | ||
| Пропускная способность, л/мин | Диаметр трубы | Диаметр трубы | Длина водопровода, метры |
| 75 | 38 | 32 | Больше 30 |
| 50 | 32 | 25 | |
| 30 | 25 | 20 | Меньше 10 |
Здесь приведены параметры лишь наиболее часто используемой трубной продукции.
Современные средства
Если нет времени либо вы не склонны к математике, рассчитать расход воды через трубопровод с учётом перепада давления можно, воспользовавшись онлайн калькулятором. Интернет изобилует сайтами с таки инструментарием. Чтобы произвести гидравлический расчёт, необходимо учесть коэффициент потерь. Такой подход предполагает выбор:
- падения напора на погонный метр трубопровода;
- длины участка;
- внутреннего диаметра трубы;
- вида и материала водопроводной системы (пластмасса, железобетон, асбоцемент, чугун, сталь). Современные онлайн калькуляторы учитывают даже, например, меньшую шероховатость пластиковой поверхности по сравнению со стальной;
- способа расчёта сопротивления.
Кроме того, пользователю доступны опции учёта дополнительных характеристик трубопроводов, в частности, таких, как тип покрытия. Например:
- цементно-песчаное, нанесённое различными методами;
- внешнее полимерцементное или пластиковое;
- новые или проработавшие определённый срок трубопроводы с битумным покрытием либо без защитного внутреннего покрытия.
Если расчёт будет сделан правильно, при условии выполнения монтажа с соблюдением всех требований к водопроводу нарекания не возникнут.
Подробно о давлении воды в трубах
Водный напор в системе водоснабжения — важнейший показатель качественного выполнения коммунальными службами своих обязанностей. Какой он должен быть и каков он на самом деле?
В чем измеряется и как его проверить самостоятельно? На эти и некоторые другие вопросы постараемся дать ответы, — это поможет лучше контролировать благополучие своей квартиры и улучшить ее комфорт.
Что это такое?
Чтобы водопровод исправно функционировал, службы водоканала постоянно поддерживают в нем определенное давление.
Напор измеряется физической величиной, равной силе воздействия воды на стенки трубопровода.
С помощью него от водоснабжения добиваются такого состояния, при котором он будет полноценно функционировать без риска наступления аварийных ситуаций:
- прорыва труб,
- запорной арматуры
- различного сантехнического оборудования.
Справка! В народе давление называют напором. И хоть эти понятия не тождественны, но суть их одинакова. Напор – это одно из многих его обозначений.
Обозначение напора в трубопроводе
Традиционно давление измеряют в Паскалях (Па), однако в сфере водоснабжения приняты и другие условные обозначения, — при этом в разных странах они отличаются:
- В России давление принято измерять в кгс/см². 100 кгс/см² тождествено 980,67 Па.
- В европейских странах применяют другую условную единицу – бар, который равен 10⁵ Па.
- В Англии и США используют обозначение psi, что соответствует 6,87 кПа.
Также давление измеряют в технических атмосферах и миллиметрах ртутного столба.
К сведению. Напор воды в 1 бар соответствует 1,02 атмосфер и равнозначно 10-ти метрам водного столба.
Соотношение величин разных обозначений приведено в следующей таблице:
Зависимость скорости от напора
В водоснабжении существует одна весьма важна взаимосвязь – зависимость давления от скорости воды в трубопроводе. Данное свойство подробно описано в физическом законе Бернулли. Подробно рассматривать его мы не будем, но укажем лишь на его суть — при увеличении скорости течения воды её давление в трубе снижается.
Так вышло, что не все сантехнические приборы рассчитаны на эксплуатацию при высоком напоре, в большинстве случаев они ограничены 5-6 атмосферами, — иначе повышенных износ и преждевременный выход из строя.
В центральных магистралях этот показатель значительно выше – может достигать 15 атмосфер, а потому для его снижения при подключении внутренних систем используют трубы меньшего диаметра.
Важно. При уменьшении сечения трубы, увеличивается скорость течения воды, но уменьшается ее давление. Поэтому при хронически низком напоре в квартире следует рассмотреть возможность увеличения диаметра внутреннего трубопровода.
Какая мощность в системе ГВС и ХВС?
Давление воды в многоэтажных домах, подключенных к центральной водопроводной сети, не постоянно.
Оно зависит от таких факторов, как этажность дома или время года, — так в летний сезон, особенно в многоэтажных домах становиться особо ощутима нехватка холодной воды, которая в это время идет на полив придомовых или приусадебных участков.
Муниципальные службы на практике стараются держать уровень на средних показателях в 3-4 атмосферы, правда, не всегда успешно. Минимальные показатели, при котором трубопровод дома может функционировать (и для ХВС, и для ГВС), составляют 0.3 бара на один этаж.
Величина напора горячего и холодного водоснабжения несколько отличается в пользу последнего (допускается разница до 25 %).
Объясняется это просто – холодная вода используется активней, поскольку нужна для функционирования канализации. Поэтому максимальные показатели для ХВС будут 6 атмосфер, а для ГВС – 4.5 атмосферы.
Какие показатели считаются нормой (по ГОСТу, СНиП)?
Водоснабжение регулируется следующими нормативным актами:
В соответствии с этими документами свободный напор в водопроводной сети на вводе в здание напрямую зависит от его этажности, — для одноэтажных построек этот показатель приравнивается к 1 атмосфере, что соответствует 10-ти метрам водонапора.
В многоэтажных домах это значение увеличивается на 4 метра на каждый этаж здания. В ночное время входящее давление может быть снижено до отметки в 3 метра.
Давление холодной воды должно находиться в пределах от 0.3 до 6 атмосфер, горячей – от 0.3 до 4,5.
Внимание. Согласно п. 2.28 СНиП 2.04.02-84, максимальное давление на вводе в сеть водоснабжения многоэтажного здания не может превышать 60-ти метров водяного столба (6 атмосфер). В противном случае следует устанавливать регуляторы давления или использовать зонирование водопроводной сети.
Как узнать мощность: пошаговая инструкция
Наиболее точным способом определить давление водопровода может стать встроенный манометр, — его устанавливают на входе во внутреннюю сеть сразу после запорной арматуры с фильтром.
Если такое оборудование не установлено, то можно изготовить переносной его аналог самостоятельно.
Для того понадобится:
- до 6 атмосфер;
- резьбовой удлинитель;
- переходник (при необходимости);
- фумлента;
- разводной ключ.
Порядок работ:
- К манометру присоединяют резьбовой удлинитель, на который крепят переходник (при необходимости). Для точности производимых измерений с помощью фумленты достигают герметичности соединений.
- От с шланга душа отсоединяют лейку и прикручивают подготовленный ранее манометр, — соединение герметизируют фумлентой.
- Полностью открывают кран-буксу душа и снимают показания с манометра.
Справка. Во время испытаний, для точности снятия показаний, нельзя использовать другие сантехнические приборы: стиральную машину, раковину, унитаз и т.д.
Этот способ является наиболее точным, однако если требуется срочно узнать давление, а манометра под рукой нет, то можно применить другой, правда, менее точный метод: определение давления по расходу воды.
- трехлитровая банка;
- секундомер.
Порядок проведения измерений:
- 3-литровую емкость подставляют под предварительно открытый на полную мощность кран.
- Одновременно с этим засекают время на секундомере и фиксируют: за сколько наполнится емкость.
- Полученное время сверяют с табличными данными и устанавливают давление.
Таблица: зависимость давления от расхода воды:
В видео наглядно показано, как можно измерить давление воды самостоятельно:
Как посчитать потерю?
Потеря давления в водопроводной сети происходит по следующим причинам (засоры и ржавчина труб не рассматриваются):
- Сопротивление трубы на прямых участках.
- Местное сопротивление (изгибы, клапана и т.п.).
Для удобства подсчетов существуют онлайн-калькуляторы, которые в считанные секунды позволяют выяснить уровень падения давления в трубопроводе. Также для решения этой задачи можно воспользоваться специальными табличными данными.
Расчет на прямых участках
Для расчета потерь нужно выяснить:
- расход воды;
- материал трубопровода, его диаметр и длину.
Выбрав нужное значение в таблице и выяснить величину снижения давления.
Табличные данные для полипропиленовых труб, — для металлических труб в вычисления нужно добавить поправочный коэффициент 1,5. Если длина трубы меньше 100 метров, то результат умножается на коэффициент длины. Так для металлической трубы с диаметром 50 мм, длиной 35 метров и расходом воды в 6.0 м³/ч получится следующий результат: 1,6*0,35*1,5=0,84 мвс.
На местах
Также потери происходят на поворотах и изгибах трубопровода, а также в местах нахождения запорной арматуры и фильтров.
Для расчетов существует специальная таблица, чтобы ей воспользоваться нужно узнать скорость потока воды в трубе, — вычисляется это следующим образом: расход нужно разделить на площадь сечения трубы.
В этой таблице данные указаны в сантиметрах водного столба, а потому очевидно, что потери давления на местных сопротивлениях не критичны и принципиального значения для малых сетей значения не имеют.
Как заглушить трубу с водой под давлением?
Поставить заглушку на трубу – дело не хитрое, если делать это без напора.
Но когда воду нельзя перекрыть, то многие подумают, что сделать это невозможно. Однако это не так.
Обычную заглушку поставить не получится, так как сильный напор не даст возможность даже наживить её на резьбу.
Но если воспользоваться вместо неё обычным водопроводным краном, то всё получится.
Метод заключается в том, чтобы кран, который будет заглушать трубу, перевести в открытый режим, — вода будет проходить сквозь него и тем самым даст возможность его наживить на резьбу трубы. Как только кран-заглушка будет наживлен и закручен на несколько витков, его можно перекрывать.
Перед работами нужно убедиться в том, что ничто не помешает выполнению работ, а также подготовить емкость для набора воды, тряпочную ветошь для уборки (чтоб не протопить соседей).
Этим методом можно воспользоваться даже в случае, если заглушаемая труба будет без резьбы, — тогда на кран-заглушку нужно надеть гибкий шланг, который бы налезал на трубу.
Кран, как и в первом случае, нужно полностью открыть, а шланг одевать на трубу — крепить его нужно на один-два хомута. После этого можно окончательно перекрывать воду.
Важно. Нельзя применять этот способ для заглушки трубопроводов горячей воды без полного перекрытия системы.
Заключение
В многоэтажных домах существует проблема не только с пониженным, но и с избыточным давлением, — это случается с квартирами на первых этажах дома, например, когда система не зонирована или при разовом нарушении режима водоснабжения коммунальными службами.
Поэтому навык самостоятельного замера мощности в водопроводе квартиры приобретает особую ценность, поскольку позволяет своевременно выявить превышение давления и дать знать службам водоканала соответствующий сигнал, что предотвратит аварийную ситуацию и преждевременный выход сантехнического оборудования.
Расчет напора насоса
В данном материале мы рассмотрим особенности расчета напора насоса. Если вы решили сами подобрать насосное оборудование для частного дома или дачи, важно определить технические характеристиками, с которыми насос будет работать бесперебойно и эффективно.
Главным последствием неправильного выбора напора расчета считают перерасходы электроэнергии. Если вы установите мощные насосы для частного дома или дачи с высокими показателями напора, придется платить крупные суммы за электроэнергию. Для владельцев частных домов такой исход будет далеко не самым лучшим.
При выборе насоса обязателен расчет производительности, напор насоса и максимальные значения высоты. Последний показатель определяет, насколько высоко насос сможет подавать жидкость. Насос подбирают исключительно по нужным характеристикам. Здесь нельзя ориентироваться на самые мощные модели для выполнения простых задач.
Производительность и напор центробежных насосов
Поскольку все насосы разделяют на категории по назначению и особенностям применения, их технические параметры и требования к характеристикам также будут отличаться. Погружной насос подходит для монтажа на глубину. Для установки насоса на глубину вам не подойдут самовсасывающие модели.
Погружные насосы работают под водой и все время заполнены жидкостью из источника. Если уровень воды опускается и не поступает в систему, насос выключается. Это важная функция, которая предотвращает работу насоса «вхолостую». Такое происходит в тех случаях, когда производительность насоса превышает дебет источника скважины.
Производительность насосов должна быть чуть больше потребляемой воды из водопровода. Если вы устанавливаете насос для частного дома, самый простой способ расчета оптимальной производительности насоса зависит от количества постоянных жителей и источников воды. То есть, насос должен быть таким, чтобы при включении всех источников воды каждый житель получал ее. Даже есть специальные таблицы, в которых фиксируют средние значения производительности насосов в зависимости от источников потребления – унитаз, умывальники, мойки, стиральная машина. Узнают расход воды в этих источниках в литрах за секунду для просчета.
Одновременно в доме крайне редко могут быть включены все приборы, поэтому значение примерного значения системы должно быть немного меньше полученного числа. Иногда полученное число просто умножают на коэффициент от 0,6 до 0,8. Этот коэффициент упрощает расчеты и определяет количество одновременно включенных приборов. 60% и 80% соответственно.
Важно: производительность насоса обязательно фиксируется в паспорте оборудования. Она встречается в значении метров кубических в час. Если вы просчитываете самостоятельно и пользуетесь таблицей готовых значений, необходимо перевести в литры за секунду. Для этого применяют коэффициент 3,6.
Основные моменты при расчетах напора
С помощью напора можно определить, на какую высоту насос сможет поднять воду. Здесь важно различать вертикальное и горизонтальное движение. Если насос может поднять воду на 1 метро по вертикали, это приравнивается к 10 метрам в горизонтальном положении. Именно поэтому нельзя игнорировать схему перекачивания воды из источника.
В технических параметрах насосов чаще всего указывают максимальные значения напора по вертикали. Вы должны сразу же определить ограничения напора по горизонтали. Напор по горизонтали в 10 раз больше, чем по вертикали. Если насосу предстоит работать в условиях подъема жидкости и транспортировки по горизонтали, струя будет не такой сильной.
Простыми словами, вы выбираете насос для частного дома, который установите в подвальное помещение. Он находится на глубине 4 метра от уровня земли. Система водоснабжения в одноэтажном доме 20 метров. В этом случае максимальное значение напора исчисляется: 4 + 20/10 = 6 метров.
Для бытового назначения определяют значение напора, которое будет на 3 метра превышать результат. То есть, напора с подъемом на 9 метров будет достаточно для перекачивания жидкости в описанных условиях эксплуатации. Специалисты советуют не игнорировать обязательные запасы. В сложных условиях перекачивания жидкости и вовсе значения напора могут существенно отличаться от полученных данных по расчетам.
Давление насоса для бытовых нужд должно быть в пределах 1,5 – 3 бар. Такое давление соответствует напору от 15 до 30 метров. В технических параметрах учитывают еще один фактор – температура воды. Температурный режим жидкости определяет высоту всасывания для насосов с центробежной системой.
Производительность насосов
Как уже выяснили, под производительностью насосов определяют количество жидкости, которую удается транспортировать за единицу времени. Утечки в системе не входят в значение производительности, однако в современных моделях насосов они встречаются очень редко. Соответственно, реальная производительность соответствует теоретическим значениям.
При оценке производительности насоса нужно не нужно ориентироваться только на данные в паспорте оборудования. Ее можно измерить с помощью следующих приборов:
- ротаметр. Такое устройство монтируют в трубопровод для получения реальных показателей производительности. На нем есть специальная шкала и поплавок. Удается получить калибровочный график, который зависит от измерительного прибора и особенностей жидкости;
- дифманометр. Представляет собой трубку с наполненной жидкостью. Для получения данных производительности дифманометр устанавливают в трубопровод с помощью фиксирующих шланг. Производительность в системе влияет на напор с двух сторон диафрагмы. Для получения максимально точных результатов строят график переменных значений;
- современные специальные приборы. Автоматические системы подают информацию на компьютер. Этот способ считается самым надежным.
Как увеличить напор в насосе?
Если значение напора не соответствует вашим ожиданиям, а показатели существенно отличаются от заявленных производителем, нужно пересмотреть условия использования оборудования. Именно ошибки при подключении насоса, неправильном обслуживании влияют на его работу. Если вы заметили сбои в работе насоса, обратите внимание на следующие ошибки монтажа:
- несоответствие диаметров всасывающего патрубка и трубопровода. Диметр трубопровода должен быть однозначно больше патрубка. Если это правило не соблюдено, насос не сможет перекачивать воду из заданной глубины. Уменьшенный диаметр трубопровода блокирует пропуск того количества воды, которое захватывает сам насос;
- установка насоса на всасывающей ветке шланга. Этот вариант монтажа не слишком скажется на производительности, только если вы установили насос в нижне точке. В противном случае шланг сожмется, что вовсе может заблокировать подачу воды;
- провисание трубы или ее наклоны. Для центробежных насосов важно обеспечить заполнение рабочей камеры водой. При провисаниях и наклонах рабочее колесо будет работать без жидкости. Соответственно, никакого напора в таком положении не будет;
- особенности строения системы трубопровода. Если она представляет собой сложную многоступенчатую конструкцию, монтаж насоса в этом случае сопровождается большими показателями сопротивления. За счет этого уменьшается производительность;
- утечки из-за плохой герметизации. В систему поступает воздух, а работа насоса сопровождается снижениями напора и шумом.
На что влияет производительность центробежного насоса?
Работа любого насоса зависит от соответствия напора и подачи жидкости в систему. Получается, что с максимальной подачей вы получаете минимальные значения напора. Если же напор максимальный, подача будет не такой большой. Путем определения зависимости тестируют прибор и фиксируют значения в паспорте устройства. Чтобы убедиться в соответствии указанных в паспорте данных и реальной производительности, можно измерить ее самостоятельно.
Чтобы насос выполнял поставленную задачу в конкретных условиях его использования, важно правильно подобрать оборудование в зависимости от производительности. Объемы расхода известны на момент установки системы трубопровода.
Если требуемая производительность равна до 10 кубометров в час, лучше всего с задачей перекачивания жидкости справятся бочковые модели, дозаторы, химические или полупогружные центробежные насосы. При производительности от 10 до 100 метров кубических в час чаще всего выбирают погружные системы или винтовые. Насос обязательно выбирают в зависимости от условий эксплуатации и задач, которые на него возлагают.
Если из одной категории по эксплуатационным свойствам подходят несколько разновидностей насосов, тогда ориентируйтесь на модели, которые больше подходят по значению производительности, цене, условиям обслуживания.
Производительность центробежных насосов
В центробежных насосах производительность зависит от конструктивных особенностей оборудования и рабочего процесса. Величина этого важного параметра также определена вязкостью, консистенцией жидкости, особенностями системы водопровода.
Для центробежных насосов характерна высокая производительность. При правильном монтаже и рабочих настройках жидкость с установленным центробежным насосом будет перекачиваться плавно и равномерно. С увеличением производительности растет мощность. Однако коэффициент полезного действия при таком изменении характеристик начинает уменьшаться.
Лучше всего эксплуатировать насос в значениях максимального КПД. Тогда насос будет потреблять оптимальное количество энергии и работать без сбоев. Значения технических параметров рассчитывают во время испытаний.
Поскольку центробежные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми, значения напора в них разное. Это определяют тем, что в многоступенчатых моделях есть несколько колес, через каждое из которых проходит жидкость поочередно. Если сравнивать эти два типа устройств, напор в многоступенчатых устройствах будет больше.
Технические измерения циркуляционных насосов
При выборе циркуляционного насоса для отопления также важно учитывать все технические характеристики. К ним относятся:
- пропускная способность. Это количество перекачиваемой жидкости за единицу времени. Скорость потока определяет расход воды. Этот показатель зависит от ограничений диаметра трубопровода. Максимально – до 15 кубометров в час;
- напор. Это расстояние, на которое вода поднимается с помощью установленного насоса. Значения максимального напора отличаются при перекачивании по горизонтали и вертикали. Максимальные значения напора присущи для насосов с мокрым ротором. Они предлагают напор до 17 метров, хотя встречаются модели и с большими показателями этой величины;
- температурные ограничения. Определяют, в каком диапазоне температур может работать насос. Разные модели определяют максимальные температуры, при которых они могут работать бесперебойно. Чаще всего допускаются значения до 110 градусов, однако в продаже вы можете найти насосы, которые работают и на более высоких температурах;
- шум. Владельцы частных домов отдают предпочтение насосам с низким уровнем шума. Шумовые характеристики насосов не должны превышать 40Дб, чтобы их можно было комфортно использовать на территории частного участка. Также не забывайте, что насосы с мокрым ротором работают намного тише, чем оборудование с сухим ротором;
- размеры. Вы должны определить допустимые значения монтажной длины, диаметры входного, выходного патрубков;
- уровень защиты. Все насосное оборудование отличается классом защиты. Этот параметр определяет допустимость попадания в систему сторонних предметов и других частиц. По шифру маркировки определите, насколько насос защищен от попадания воды, брызг под разными углами.
Производительность центробежных насосов зависит от необходимой мощности для перекачивания воды, напора, параметров рабочего колеса, высоты всасывания жидкости.
КПД в насосе
С максимальной точностью практически невозможно определить техническое состояние насоса. Это касается и оставшегося срока службы. В возможностях владельца насосного оборудования – заметить снижение его мощности и обратить внимание на неисправности, которые могут влиять на производительность. Простыми словами, если жидкость стала медленнее транспортироваться из одной точки в другую, это говорит о проблемах или неисправностях. В этом случае стоит обратить внимание на неполадку и приложить усилия для ее устранения.
Оценить эффективность насоса вы можете путем сравнения реальных значений его КПД и технических особенностей. Коэффициент полезного действия в водяных насосах бывает нескольких видов. Выделяют следующие:
- гидравлические. Определяются работой лопастей, которые вращаются для перекачивания воды. Если значение гидравлического КПД превышает нормы, тогда напор снижается. Система не сможет поднимать воду на большую высоту. Поэтому, важно сопоставлять эти данные и контролировать их взаимодействие;
- объемные. Происходят из-за утечек в системе. Определяются снижением поступающей воды в систему. То есть, насос не получает нужно количество жидкости для перекачивания. Для расчета объемного КПД нужно разделить фактический расход на теоретический;
- механические. Если внутри насоса происходит сильное трение, механический КПД растет. Подобные проблемы сопровождаются утечками, отсутствием жидкости в системе, необходимостью дополнительной смазки. Для расчета механического КПД нужно разделить теоретический на фактический крутящий момент.
Любые скачки в значении КПД – это тревожные сигналы, которые говорят о сбоях в работе насоса, неисправностях. Вы должны проверить исправность оборудования, определить состояние уплотнителей в насосе. Даже если вы измерили фактический расход, нельзя прийти к общему мнению без привязки к теоретическому значению.
Увеличение производительности в центробежном насосе
Центробежные насосы не могут выполнять конкретные рабочие условия. Они разработаны для спектра производительности, что фиксируется на кривой построенных графиков. При установке центробежного насоса важно понимать взаимодействие напора и производительности.
На простом примере это выглядит следующим образом: нужно представить, что насос проводит воду по расположенной вертикально трубе. Ели она расположена слишком высоко, жидкость сможет достигнуть только определенной точки. Выше ее жидкость просто не сможет подняться. Это и будет максимальным напором, на черту которого возможна транспортировка воды. Значение напора полностью зависит от положения трубы.
Центробежный насос сможет продолжить работу, но жидкость транспортироваться не будет. Приходим к выводу, что максимальная производительность в насосе оборачивается нулевым напором. Во избежание подобных ситуаций нужно правильно определить положение трубы и насоса. Отверстие в трубе должно быть на низком уровне для возможности транспортировки жидкости в системе. За счет этого насос сможет увеличить показатели емкости. Если обозначить желаемые значения на графике, вы сможете точно определить производительность. Кривая обрывается в том случае, если насос работает сверх допустимой мощности.
С помощью кривой графика легко определить желаемую производительность, с которой насосы могут перекачивать жидкость. Также кривая фиксирует показатели общего напора. Он определяется скоростью и диаметром рабочего колеса.
Показания кривой не всегда однозначны и точны. Условия работы насоса и поведение кривой зависят от рабочей системы, условий эксплуатации. Не только от производственных характеристик насоса зависит возможность перекачивания жидкости из одной точки в другую.
Блокироваться транспортировка может из-за силы трения, тяжести и других факторов. Если нужно снизить силу тяжести, важно обеспечить поднятие воды по вертикали. Под общим статическим напором определяют расстояние между двумя точками, где проходит жидкость. На графике это расстояние определяется, как горизонтальная прямая.
Также не стоит игнорировать силу трения. Это сила, противостоящая потоку по трубам. Она снижается скорость перекачивания жидкости. При расчетах этого значения суммируют потери всех источников. С увеличением потока жидкости увеличивается и сила трения. Все зависит от скорости движения.
Производительность также зависит от давления в сливном бочке и всасывающем патрубке. Если в них фиксируют несоответствие давления, разницу цифр добавляют к общему напору. На графике это будет представлено в виде увеличения кривой, которая зависит от роста расходов напора.
Определить правильность выбора напора можно также по графику. В этом случае производительность должна пересекаться с кривой линией в одной точке. Она и означает работу насоса. Если насос работает нестабильно, жидкость перекачивается не с нужной скоростью, можно отрегулироваться рабочие параметры центробежного насоса.
Доступны несколько способов. Например, вы можете повлиять на систему транспортировки жидкости. Для этого нужно будет купить и установить задвижку в напорном трубопроводе. Важно исключить риски кавитации, чтобы задвижка не влияла на рабочую точку.
Также есть возможность изменить частоту вращения насоса. За счет этого вы сможете снизить потери. Однако допустимо применить этот способ только в соответствующих моделях, в которых предусмотрено регулирование частоты вращений конструкцией.
Перед установкой и использованием насоса рекомендовано изучить все рабочие моменты, которые позволят регулировать его технические параметры и производительность. Только путем правильного проектирования и за счет соблюдения эксплуатационных правил вы сможете использовать насосы с максимальной мощностью.
Источник http://trubamaster.ru/vodoprovodnye/rraschet-davleniya-vody-v-truboprovode.html
Источник https://o-vode.net/vodosnabzhenie/davlenie/v-trubah
Источник https://www.cnp-center.ru/articles/tekhnicheskie-kharakteristiki/napor-nasosa-kak-rasschitat-ot-chego-zavisit-i-drugie-tonkosti/
