В чем измеряется полезная мощность насоса

Мощность насоса, которая подводится к валу, именуется подводимой. Она определяется как сумма крутящего момента на валу устройства к его угловой скорости. В процессе подбора агрегата важно учесть следующие показатели: напор и расход, и коэффициент (КПД) насоса, кавитация и т.д. Подобранный насос должен функционировать с высочайшим КПД, без кавитации в необходимом диапазоне по напору и расходу.

Виды мощности прибора для скважины

Во время выпуска устройств на заводе-изготовителе применяются обозначения разновидностей мощности:

1. P1 (кВт). Входная электромощность – та, которую электродвигатель забирает от электросети.
2. P2 (кВт). На валу электродвигателя – та, которую он отдает на вал. Входная электромощность насоса P1 равняется мощности на валу электродвигателя P2, поделенной на КПД электродвигателя.
3. P3 (кВт). Входной показатель гидронасоса равняется величине P2, когда муфта, которая соединяет вал устройства и вал электродвигателя, не расходует электроэнергию.
4. P4 (кВт). Полезная мощность погружного гидравлического насосного оборудования — та, которая выходит в процессе функционирования в виде расхода и напора воды.

Без соответствующего опыта не рекомендуется самостоятельно выполнять монтаж насоса

Рассчитать показатель можно онлайн, есть специальный калькулятор.

Мощность погружного насоса и его КПД

Номинальный КПД электродвигателя центробежного насоса для водоснабжения – это отношение полезной мощности к той, что потребляется. Обозначение – η. Формула распределения: η = (Р2/Р1) * 100. КПД электродвигателя никогда не будет выше единицы (100%) ни при каких обстоятельствах, так как «вечного двигателя» не существует, а любые приводы имеют потери.

Мощность P1 электродвигателя больше на величину развивающихся в электродвигателе потерь механики и тепла Pvдв.

КПД — так именуется отношение гидравлики к мощности, которая подведена на валу скважинного устройства, а их разность сообщает о потерях в агрегате. Формула: η = (Р4/Р3) * 100.

Утрата мощности в центробежном насосном устройстве также получается из ряда составляющих, а именно:

• Гидравлические;
• Механические;
• Объёмные потери Рvнас.

Погружные насосы для дачи можно купить в любом специализированном магазине

Общий КПД представляет собой сумму КПД всех потерь. КПД устройства характеризует степень совершенства конструкции в плане механики и гидравлики.

Номинальный напор

Напором именуют разность удельных энергий воды на выходе из агрегата и на входе в него.

Напор бывает:

• Объёмный;
• Массовый;
• Весовой.

Перед покупкой насоса стоит все узнать у продавца все по поводу гарантии

Весовой имеет значение в условиях определенного и постоянного гравитационного поля. Он повышается с сокращением ускорения свободного падения, а когда присутствует невесомость, равняется бесконечности. Поэтому весовой напор, активно применяемый сегодня, некомфортен для характеристик насосов объектов летательных, космических.

Сегодня нередко для высоконапорных приборов стремительным напором и энергией расположения пренебрегают из-за их малости в сравнении со статикой.

Полная мощность израсходуется на запуск. Она подходит извне в качестве энергии привода электродвигателя или с расходом воды, которая подается к струйному аппарату под особым напором.

Грамотный подбор агрегата по параметрам

Подбор насоса для условий, которые заданы, – важный этап проекта установки и станции. Для выбора агрегата к установке нужно иметь исходные значения, которые характеризуют трубопроводные системы, и требования, что предъявляются к проекту.

В такие данные, которые составлены в виде проекта, должны войти:

1. Информация о назначении и характере функционирования прибора.
2. Характеристика гидравлики трубопроводной системы, в том числе потребляемая по максимуму и минимуму производительность станции Qmax и Qmin потребляемый напор, который соответствует максимуму и минимуму расходов Нmaх и Нmin.
3. Данные об источниках или резервуарах питания.
4. Данные о месте и условиях местоположения насоса.
5. Данные об электродвигателях и источниках энергии.
6. Особенные требования. По этим сведениям, применяя каталоги и справочники по насосному оборудованию, можно подобрать прибор по характеристикам и по коэффициенту быстроходности.

Первостепенно выбирают тип и марку насоса по сводному графику рабочих зон оборудования назначения, которое ему соответствует. Выбор осуществляется для усредненных данных расходов и напоров. При подборе координаты с точками Qcp и Нср необходимо идти к тому, чтобы она проходила в середине рабочего поля подбираемого устройства.

Чтобы насос служил длительное время, следует вовремя менять изношенные детали

Применив каталог, надо найти рабочую характеристику подобранного устройства и выстроить совместную характеристику его и трубопровода (скважины). Таким выстраиванием получают рабочую координату, что соответствует Qcp и Hср. Зная Qmax и Qmin, пo кривой находят соответствующие значения КПД. Если эти данные не меньше минимума КПД, которое принято, то такое устройство удовлетворяет исходным данным по энергопоказателям. Для выстраивания характеристики станции можно воспользоваться также по универсальным параметрам устройства.

По формуле выполняют расчет максимума эллипсоидальной высоты всасывания, которые соответствуют Qmax, и в дальнейшем сравнивают её с минимумом по высоте всасывания, которая задана. Если геодезия всасывания по формуле получится больше заданной, то подобранное устройство удовлетворяет исходным значениям по своей кавитации. Необходимо выписать из каталога-справочника данные геометрии, механики и гидравлики подобранного оборудования.

Выбор устройства по коэффициенту быстроходности:

1. Надо посчитать усредненные значения по расходу и напору Qcp и Hср, беря количество оборотов по стандарту функционирующего колеса, вычислить по формуле удельная частота вращения ns.
2. По удельной частоте вращения и Qcp и Иср выбирают насосное оборудование. Так как в такой ситуации устройство выбирается с применением закона подобия для оптимальных данных КПД, то нет надобности в еще одной проверке по характеристике.
3. Зная частоту вращения, по данным Qcp, п и вычисленную по формуле коэффициента кавитации Скр, надо найти значение вакуум-высоты всасывания насосного устройства Hв. Далее по формуле для Qmax нужно найти максимум значения эллипсоидальной высоты всасывания и сравнить её с той, что задана в целях снижения цены строительных работ. Если максимум значения эллипсоидальной высоты выше того, что задано, то насосное оборудование подходит и по кавитации.

Выбор насосного устройства по коэффициенту быстроходности комфортно выполнять в ситуации, если нет характеристик приборов, а имеются лишь данные, которые соответствуют оптимальному режиму функционирования. Также обязательно измеряется давление на станции (пример глубинного оборудования).

Важно правильно подобрать мощность насоса и само оборудование, тогда насосная установка или станция будет функционировать максимально качественно.

Подача может быть выражена по-разному:
Q —

объемная подача, [м3/c];

G —

массовая подача, [кг/c].

Между массовой и объемной подачей есть взаимосвязь:

где r — плотность перекачиваемой жидкости, [кг/м3].

Измерить подачу насоса можно различными приспособлениями:

Обозначается напор H и измеряется в метрах столба рабочей (перекачиваемой) жидкости, [м]. Напор можно рассматривать и с геометрической точки зрения как высоту, на которую может быть поднят 1 Ньютон жидкости за счет энергии, вырабатываемой насосом.

Зависимость напора центробежного насоса от его объемной подачи изображают в виде графика,
который называется напорной характеристикой насоса.

Напорные характеристики насосов представляют в справочниках и каталогах насосного оборудования.
Хочется заострить внимание на том, что напорная характеристика насоса не зависит от плотности перекачиваемой жидкости, но зависит от вязкости жидкости. Чем больше вязкость жидкости, тем ниже располагается напорная характеристика. В справочниках приводятся напорные характеристики насосов для перекачки воды, поэтому, если необходимо перекачивать жидкость, имеющую вязкость, сильно отличающуюся от вязкости воды, то характеристику, взятую из справочника, нужно пересчитать (перестроить) по определенной методике.
Методика, по которой выполняется пересчет напорной характеристики на другую вязкость приведена здесь.

Напорную характеристику можно получить только при испытании реального насоса. Обычно испытывают насос при какой-либо скорости вращения рабочего колеса, перекачивая воду, и находят напор по показаниям измерительных приборов (формула 2 или 3), при различных подачах данного насоса.

Для лучшего понимания рекомендуется сначала обратиться к разделу Трубопроводная сеть
Определение напора на работающей насосной установке осуществляют по показаниям манометра и вакууметра:

где Pм – показания манометра, [Па]; Pв – показания вакууметра, [Па];
g=9,8 — ускорение свободного падения [м/с2]; z — расстояние по вертикали между точками подключения манометра и вакууметра, [м];
dвс — диаметр всасывающего трубопровода, [м]; dн — диаметр напорного трубопровода, [м]; Q — подача насоса, [м3/с], измеренная каким-либо методом (см пункт «подача»).
Если диаметры всасывающего и напорного трубопроводов одинаковы, а z намного меньше, чем слагаемое , то формула упрощается:

Если для нахождения напора используется формула (2) или (3), то говорят, что напор определяется опытным путем.
Формулы (2) и (3) пригодны для определения напора, если перед насосом получается разрежение. Потренероваться в определении напора можно зайдя по этой ссылке. Если же перед насосом действует избыточное давление, то для определения напора нужно использовать методику, описание которой приводится в этой ссылке.

Следующая формула используется, когда проектируется насосная установка и известны ее параметры.

где Hг – геометрический напор, [м]; P1, P2 – давления в расходном и приемном резервуарах, [Па];
λвс, λн — коэффициенты трения во всасывающем и напорном трубопроводах; lвс, lн — длины всасывающего и напорного трубопроводов, [м]; ξвс, ξн – коэффициенты местных сопротивлений всасывающего и напорного трубопроводов.
Для нахождения напора по этой формуле, нужно задаться численным значением подачи жидкости в данной насосной установке.

Вообще, формула (4) является математическим выражением напорной харатеристики трубопроводной сети.
Смысл этой формулы рассмотрен в разделе Напорная характеристика сети.

Полезная мощность обозначается Nп, измеряется в СИ в Ваттах [Вт].
Полезную мощность можно определить по формуле:

Общий к.п.д. выражает, какая доля потребляемой насосом энергии преобразуется в полезную энергию.
Полезная энергия — это энергия, отдаваемая жидкости. Потребляемая энергия — это энергия, затрачиваемая двигателем при вращении рабочего колеса насоса.
Полезная энергия меньше, чем потребляемая, так как в процессе преобразования энергии, осуществляемого центробежным насосом, часть энергии неизбежно теряется.

К.п.д. насоса оценивает его энергетическое совершенство. Чем больше к.п.д. насоса, тем эффективней он использует потребляемую энергию.

Другими словами, мощность на валу — это энергия, передаваемая валу рабочего колеса от электродвигателя.
Обозначается мощность на валу Nв, измеряется в СИ в Ваттах — [Вт].
Мощность на валу и полезная мощность связаны соотношением:

Или в развернутом виде:

Типичная для центробежного насоса зависимость мощности на валу от подачи представлена на рисунке. В общем, при увеличении подачи потребляемая мощность растет.

Подобные графические характеристики представлены в каталогах и справочниках насосного оборудования. Однако следует иметь в виду, что эти характеристики относятся к перекачке воды, поэтому для определения действительной мощности, потребляемой насосом при перекачке жидкости, плотность которой отлична от плотности воды, нужно выполнить пересчет:

где — мощность, потребляемая при перекачке жидкости; — мощность для перекачки воды, определенная по графическим характеристикам; — плотность воды;
— плотность перекачиваемой жидкости.

Прежде чем говорить о допустимой высоте всасывания, необходимо сначала разобраться, что называют высотой всасывания. Следующий рисунок поясняет смысл этого термина.

Высотой всасывания называют расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса.

Кавитация — крайне нежелательное явление, заключающееся в образовании пузырьков из пара перекачиваемой жидкости, поступающей в насос, и резком схлопывании этих пузырьков внутри насоса.
Пузырьки образуются, если давление в потоке жидкости снижается до давления ее насыщенного пара. Обычно во всасывающем трубопроводе давление снижается от расходного резервуара до насоса. Поэтому минимальное давление (максимальное разрежение) действует перед насосом или на входе в рабочее колесо насоса. Именно там и проявляется кавитация.
Это явление сопровождается вибрацией в трубопроводной системе и насосе и ведет к быстрому разрушению рабочих органов насоса.
Чтобы кавитации не возникало, высота всасывания должна быть меньше допустимой, рассчитанной по формуле:

где P1 — давление над жидкостью в расходном резервуаре, [Па]; Pн.п. — давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при ее температуре, [Па];
λ — коэффициент трения во всасывающем трубопроводе; l — длина всасывающего трубопровода, [м]; d — диаметр всасывающего трубопровода, [м];
ζ — коэффициенты местных сопротивлений, имеющиеся на всасывающем трубопроводе; hк — кавитационная поправка, [м].
Кавитационная поправка определяется по формуле:

где n — скорость вращения рабочего колеса, [об/с].
Если на всасывающем трубопроводе есть задвижки, то при работе насоса они должны быть полностью открыты, а их коэффициенты сопротивлений ζ должны быть учтены при расчете допустимой высоты всасывания по формуле (10).