Как определить полезную мощность насоса формула

Расчет методом вычисления и методом измерения.

Насос представляет собой одно из основных механических устройств, которое используется для перемещения жидкости с определенной скоростью. Единицей эффективности любого устройства передающего энергию на расстояние является его мощность. Обычно мощность измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт), но измерение в лошадиных силах (л.с.) по-прежнему широко используется для измерения мощности высокопроизводительных электрических устройств в США. 1 лошадиная сила (л.с.) приравнивается к 746 Вт.

Быстрая формула

• Мощность потока воды (л.с.) (напор) = минимальная мощность, необходимая для запуска водяного насоса

• TDH = полный скоростной напор = перемещение жидкости по вертикали (в футах) + потеря от трения в трубе

• Q = производительность (расход жидкости в галлонах в минуту)

• SG = удельный вес жидкости (удельный вес воды равен 1)

• Мощность потока воды = TDH ∗ Q ∗ SG / 3960

• Фактическая потребляемая мощность = (мощность потока воды (л.с.)) / (эффективность насоса).

Обычно применяется десятичная система записи чисел (50% → 0,5).

1. Определите требуемый расход.

Необходимый поточный расход перекачиваемой насосом жидкости зависит от потребности вашего проекта. Определите эту величину в галлонах в минуту (gpm=гал/мин).

Результат вычисления необходим для того чтобы определить какие насосы и трубы вам понадобятся.

Пример: Согласно плану орошения, подготовленного садовником, требуемый поточный расход: 10 галлонов в минуту

* Справка: 1 foot (ft) = 1 фут = 0.3048 м ; 50 feet = 50 футов = 15.24 м

2. Измерьте высоту, на которую необходимо перекачивать воду.

Это расстояние по вертикали от верхнего уровня грунтовых вод (или верхнего уровня воды в первом резервуаре) до уровня конечного пункта назначения воды. Не принимайте во внимание расстояние по горизонтали, на которое необходимо перекачивать воду. Если уровень воды изменяется со временем, используйте максимально предолагаемое расстояние. Это «высота подачи воды» (напор), который должен будет создать ваш насос.

Пример: Когда садовый резервуар почти пуст (самый низкий предолагаемый уровень), его уровень воды на 50 футов ниже поверхности сада, который нуждается в поливе

3. Оцените потери от трения в трубе.

Помимо минимального давления, необходимого для перекачивания воды на определенное расстояние, вашему насосу также необходимо преодолеть силу трения, создаваемую при перемещении воды по трубам. Общая сила трения зависит от материала, использованного при производстве труб, внутреннего диаметра и длины трубы, а также от наличия изгибов и способа монтажа. Посмотрите на значения потерь от трения в трубах, в таблицах в приложении. Запишите суммарную потерю трения в футах (это означает количество футов, которое вы «теряете» в высоте подачи воды насосом из-за трения)

* Справка: 1’’ (inch) = 1 дюйм = 2,54 см

Пример: Садовник решает использовать пластиковые трубы диаметром 1 дюйм и нуждается в трубе общей длиной 75 футов (включая длину по горизонтали ). Согласно таблице, на трение в трубах при использовании пластиковых труб диаметром 1 » происходит потеря 6,3 футов напора воды на каждые 100 футов общей длины трубы.

75фт ∗ 6,3 фт напора / 100 фт = 4,7 фт напора

Примем во внимание также потерю от трения в каждом монтажном соединении трубы. Для пластиковой трубы диаметром 1 «, одним 90º коленным разъемом и тремя резьбовыми соединениями потеря соответствует 15 футам.

Суммируя все потери вместе получим общую потерю от трения, которая составит:

4,7 + 15 = 19,7 фута или около 20 футов.

Эти диаграммы часто включают в себя оценку скорости воды, также основанную на её расходе и типе используемых труб. Лучше всего поддерживать скорость ниже 5 футов / с, чтобы предотвратить «гидравлический молот», повторяющуюся стучащую вибрацию, которая может повредить ваше оборудование.

4. Суммируйте вместе высоту подачи воды и потери от трения.

Вертикальное расстояние, которое должна преодолеть вода и потери от трения в трубе составляют «суммарный скоростной напор» или TDH. Это общая нагрузка, которую должен преодолеть насос.

Пример: TDH = вертикальное расстояние + потеря от трения = 50 футов + 20 футов = 70 футов.

Таблица удельного веса элементов

5. Обратите внимание на удельный вес, если вы откачиваете жидкость отличную от воды.

В основной формуле расчета мощности насоса предполагается, что вы перекачиваете воду. Если вы перекачиваете другую жидкость, посмотрите ее «удельный вес» в Интернете или в техническом справочнике. Жидкости с более высокой удельной массой более густые и соответственно требуют от насоса большей мощности.

Пример: В нашем примере садовник перекачивает воду, соответственно удельный вес воды равен 1.

6. Введите эти значения в формулу мощности потока воды.

Мощность потока воды или минимальная мощность, необходимая для запуска насоса, равна TDH∗Q∗SG / 3960  

где TDH представляет собой полный скоростной напор в футах, Q — расход жидкости в галлонах в минуту (gpm), а SG — удельный вес (1 для воды). Введите все значения, которые вы определили в эту формулу, чтобы рассчитать мощность водяного насоса для вашего проекта.

Пример: садовый насос должен преодолеть TDH 70 футов и произвести расход Q 10 галонов / мин. В случае перекачивания воды, SG равно 1.

Мощность насоса = TDH∗Q∗SG / 3960 = 70∗10∗1 / 3960 = ~0,18 л.с.

7. Разделите мощность двигателя на эффективность насоса.

Теперь вы знаете, какая мощность вам нужна для обеспечения запуска насоса. Тем не менее не существует механическое устройство на 100% эффективно передающее энергию. После того, как вы выбрали насос, проверьте информацию производителя об эффективности насоса и запишите его как десятичной форме. Чтобы найти фактическую мощность двигателя, необходимого для вашего насоса, разделите мощность потока воды на эту величину. 

Пример: для выработки насосом мощности 0,18 л.с. насосу с номинальной эффективностью 50% (или 0,5) действительно потребуется двигатель мощностью 0,18/0,5 = 0,36 л.с.

Большинство современных насосов работают с эффективностью от 50% до 85% при использовании их по назначению. Если вы не можете определить номинальную мощность вашего насоса, вы можете предположить, что фактическая необходимая мощность двигателя находится между — Мощность насоса / 0,5 и Мощность насоса / 0,85.

А также советуем ознакомиться со вторым методом расчета.

Полезные советы
03.04.2018 10:13:20

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.

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 ,м3/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=Ннас, тогда Nнас= ,где определяется по формуле:

Nнас= = 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.

Заключение

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.

Список литературы

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.