Расчет гидроаккумулятора
Чтобы определить, какой запас воды можно использовать из гидроаккумулятора при выключении электричества, когда насос прекратит качать воду из системы водоснабжения, можно использовать таблицу заполняемости мембранного бака. Запас воды будет зависеть от настройки реле давления. Чем выше разница давлений при включении и выключении насоса, тем больший запас воды будет в гидроаккумуляторе. Но эта разница лимитируется по изложенным выше причинам. Рассмотрим таблицу.
Здесь мы видим, что в мембранный бак объемом 200 л при настройках реле давления, когда показатель включение насоса составляет 1.5 бар, выключение насоса – 3.0 бар, давление воздуха составляет 1.3 бар, запас воды будет всего 69 л, что равно примерно трети общего объема бака.
Расчет необходимого объема гидроаккумулятора
Чтобы выполнить расчет гидроаккумулятора, используют следующую формулу:
Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1),
где
- Amax – максимальный расход литров воды в минуту;
- К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса;
- Pmax – давление при выключении насоса, бар;
- Pmin – давление при включении насоса, бар;
- Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.
В качестве примера подберем необходимый минимальный объем гидроаккумулятора для водопроводной системы, взяв, например, насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У с такими параметрами:
| Pmax (бар) | Pmin (бар) | Pвозд (бар) | A max (куб.м/час) | K (коэффициент) |
| 3.0 | 1.8 | 1.6 | 2.1 | 0.25 |
Используя формулу, вычисляем минимальный объем ГА, который равен 31.41 литра.
Поэтому выбираем следующий ближайший размер ГА, который равен 35 л.
Объем бака в диапазоне 25-50 литров идеально согласуется со всеми методиками расчета объема ГА для бытовых водопроводных систем, а также с эмпирическими назначениями разных производителей насосного оборудования.
При частом выключении электроэнергии целесообразно выбирать бак большего объема, но в это же время следует помнить, что вода сможет заполнить бак лишь на 1/3 общего объема. Чем мощнее установлен насос в системе, тем больший должен быть объем гидроаккумулятора. Это соответствие размеров сократит количество коротких включений насоса и продлит срок эксплуатации его электродвигателя.
Если вы купили гидроаккумулятор большого объема, нужно знать, что если водой не пользоваться регулярно, она застаивается в баке ГА и ее качество ухудшается. Поэтому, выбирая в магазине гидробак, нужно учитывать, максимальный объем используемой воды в системе водопровода дома. Ведь при небольшом расходе воды использовать бак объемом 25-50 л намного целесообразнее, чем 100-200 л., вода в котором будет пропадать зря.
Нормативы
Вот нормы давления воды в водопроводе, содержащиеся в действующем СНиП 2.04.01-85.
| Размещение точки водоразбора | Давление, МПа |
| Нижняя в здании | Не более 0,45 |
| Нижняя в здании, возведенном в районе со ветхой застройкой | Не более 0,6 |
| Верхняя в здании | не меньше 0,2 |
Как несложно подсчитать, давление воды в муниципальном водопроводе в общем случае может различаться от его значения на верхнем этаже всего на 0,25 МПа, что соответствует напору в 25 метров. При большей высоте здания на средних этажах обязана устанавливаться промежуточная подкачка.
На практике типовые значения давления в магистралях и трассах таковы:
- ХВС – 3 – 4 кгс/см2.
- ГВС – 3,5 – 6,5 кгс/см2.
Почему именно в метрах
Насос для напора воды и любой другой жидкости является весьма популярным приспособлением, без которого трудно представить жизнь в частном доме. Многие потребители до сих не понимают, почему измерение величины напора ведется именно в метрах.
Напор центробежного насоса, впрочем, как и любого другого, принято измерять в метрах. Конечно, подобная система рождает много вопросов. Прежде всего, так повелось исторически, все уже давно привыкли к такому обозначению и не намерены ничего менять. Ну и, конечно, это удобно, ведь не приходится прибегать к использованию других единиц измерения, производить сложные математические расчеты. Величина напора, исчисляемая в метрах, дает нам информацию о том, что насос может поднять жидкость на данную высоту.
Норма
Вначале давайте разберемся с тем, что считать нормой для интересующего нас параметра.
Централизованное водоснабжение
- Какое должно быть давление воды в системе водоснабжения с питьевой холодной водой (ХВС)?
Типичной нормой считаются 2,5-5 кгс/см2 в зависимости от этажности застройки района города и от рельефа местности. Каждая атмосфера (или 1 кгс/см2) избыточного давления соответствует водяному столбу в 10 метров. Более точные значения приводит СНиП 2.04.02-84:
Документ, регламентирующий параметры водоснабжения
- Минимальное значение на вводе в дом при высоте застройки в 1 этаж равно 1 атмосфере (или напору в 10 метров);
- При большем количестве этажей на каждый из них добавляется 0,4 атмосферы, или 4 метра напора;
- При этом максимальный напор у потребителя (то есть перед сантехприборами, на вводе в квартиру) не может быть выше 60 метров.
- Как компенсируется значительная высота жилых домов или неровный рельеф?
Насосы для повышения давления в системе водоснабжения устанавливаются централизованно, в здании отдельной насосной станции, снабжая группу домов, или в подвале отдельного дома.
Подкачка в техническом подвале
- Как устраняются значительные перепады давления в системе водоснабжения между крайними этажами в зданиях в 25 и выше этажей?
Очень просто: насос для повышения давления в системе водоснабжения ставится не в подвале, а на одном из средних этажей.
Насосная станция в помещении техэтажа высотного здания
- Какое давление нормально для централизованного горячего водоснабжения (ГВС)?
На розливе ГВС — от 2,5 до 6 атмосфер.
Столь значительная разница давления в системе водоснабжения объясняется двумя факторами:
- Если закрытая схема теплоснабжения подразумевает нагрев воды из системы ХВС с использованием энергии теплоносителя, то в открытой схеме в краны подается сам теплоноситель — техническая вода из теплотрассы. В первом случае количество атмосфер в розливе соответствует параметрам ХВС, во втором — параметрам теплотрассы;
- В открытой схеме теплоснабжения горячее водоснабжение может включаться с подающего или с обратного трубопровода.
Элеваторный узел с врезками ГВС
ГВС запитано с подачи летом и в межсезонье, зимой же температура подающей нитки трассы поднимается до 110-150 градусов, поэтому с наступлением холодов водоснабжение переключается на обратку (см. Оборотное водоснабжение – это экономия природных ресурсов и ваших денег).
График температур ниток теплотрассы
Давление на подаче элеваторного узла — 5,5 атмосфер
- Какое минимальное давление допустимо на горячей воде?
Согласно Постановлению Правительства №307 о порядке предоставления коммунальных услуг, оно равно 0,3 атмосферы.
Автономное водоснабжение
- Каким должно быть давление в автономной системе водоснабжения?
Нормой считается диапазон от 1,5 до 4,5 атмосфер. Минимумом (для самотечного водопровода с подачей воды из установленной на чердаке или другом возвышении накопительной емкости) — 0,3 кгс/см2: при дальнейшем снижении напора невозможна нормальная работа заливных клапанов некоторых сливных бачков и части использующей воду бытовой техники (стиральных и посудомоечных машин, проточных водонагревателей и т.д.).
При напоре меньше 3 метров этот прибор не включится
- Как отрегулировать этот параметр?
За поддержание давления в системе водоснабжения от автономного источника отвечают автоматика управления насосом (для нее задаются границы включения и выключения подкачки воды) и давление накачки гидроаккумулятора (оно должно быть примерно на 0,2 кгс/см2 ниже значения, при котором включается насос).
Управляющее работой насоса реле давления в системе водоснабжения от скважины
Почему в водопроводе в квартире плохой напор?
Существуют 3 основные причины низкого давления:
- Крупные засоры в трубах, на очистных сооружениях. Обильные осадки, загрязнение рек – всё это ведет к скоплению мусора в водопроводе. Для борьбы с этим применяют комплексные меры, в которых задействуют специалистов, специальную технику.
- Повреждения трубопровода. Отсутствие мер по обновлению систем снабжения, ведет к износу и последующим поломкам.
- Ошибки в разработке плана водоснабжения. Большое количество перепадов высот, изгибов, соединений нескольких линий в одну ведут к замедлению скорости течения воды, что напрямую влияет на давление.
Своими силами исправить это практически невозможно, но искусственно повысить его в квартире, доме можно с помощью насосного оборудования.
Как его повысить?
Простейший способ увеличить напор – поставить насос. В магазинах можно найти:
- проточные;
- стационарные (насосная станция).
Для гарантированного результата лучше установить несколько таких приборов. Сделать это можно, не запрашивая разрешения у служб ЖКХ.
Одновременная работа нескольких насосов может понизить напор у других жильцов. В таком случае суд может обязать удалить дополнительное оборудование из водопровода.
Стоит выбирать оборудование с производительностью 3.5 м3 в час и автоматической регулировкой. Крайне нежелательно, чтобы уровень шума превышал 40 дБ, иначе потребуется дополнительная звукоизоляция. Проточные насосы подсоединяются к трубам двумя шлангами.
Для насосных станций придется монтировать отдельный контур. Монтажом и реализацией занимаются специальные фирмы. Установка такого прибора гарантирует стабильное водоснабжение на протяжении многих лет.
Насосная станция – сложная система, в которую входят:
- небольшой резервуар;
- датчик давления;
- насос.
Такая конструкция позволяет защищать систему даже от небольших колебаний давления. Она анализирует величину напора в реальном времени, повышает или понижает его в зависимости от заданных параметров. Это необходимо в частном секторе, когда несколько соседей одновременно начинают полив своих участков.
Способы снятия показаний
Теоретические знания нормативных значений, касающихся водонапора, позволяют переходить к практике, дающей ответ на вопрос, как измерять в домашних условиях давление воды в кране или других водоразборных точках квартиры.
Способ #1 — применение стационарных манометров
Основным прибором для замеров давления в водопроводных коммуникациях является манометр. Существует несколько видов устройств этого назначения, отличающихся конструктивно и по принципу работы.
Наиболее распространённым типом прибора для снятия показаний давления воды является механический манометр. Он надёжен в эксплуатации, имеет легко читаемую шкалу значений и информационный циферблат
Часто контроль давления воды в квартире ограничивается показаниями прибора, установленного на границе отсекающей внутриквартирный и центральный трубопроводы. Однако в реальности показания такого манометра будут являться не совсем корректными и принимаемыми с некоторыми погрешностями.
Это обусловлено тем, что не учитываются все потери давления на элементах внутренней разводки квартиры (фильтры, тройники, запорная и регулирующая арматура). Кроме этого, на свободный напор воды оказывают влияние повороты и участки с изменением сечений трубопроводов.
Поэтому лучшим вариантом является оснащение манометрами всех входов точек потребления воды в квартире. Это вполне доступно на этапах строительства жилья или в ходе ремонтных работ по замене трубопроводов водоснабжения.
Отсутствие стационарно установленных приборов не лишает потребителя возможности произвести замер водяного давления в любой водоразборной точке другими способами.
Способ #2 — использование переносного манометра
Особенностью переносного измерительного прибора является его универсальность и возможность несложной установки на трубопроводах и такого же простого демонтажа.
Применение данного метода позволяет измерять водяное давление непосредственно на входе каждого сантехнического прибора, влияющего на её напор.
Собрать мобильный манометр можно своими руками, усовершенствовав покупной заводской прибор. Для этого необходимо: 1 — обычный водяной манометр со шкалой до 6 бар; 2 — резьбовой удлинитель; 3 —переходник с резьбы манометра 3/8 дюйма на полудюймовую резьбу удлинителя
Для уплотнения резьбовых соединений используется фум-лента.
Наиболее удобной точкой подключения для проведения замера давления воды является душ.
Алгоритм проведения измерений следующий:
- Душевая лейка откручивается от шланга.
- На шланг монтируется манометр.
- Открывается кран на душе.
- Замеряется давление.
Для снятия корректных показаний прибора необходимо в процессе замера избавиться от воздушной пробки. Устраняется она путем нескольких переключений смесителя с крана на душ или открытием и закрытием другого крана в системе водопровода.
Если нет соответствующего переходника, то вместо него можно подобрать шланг с диаметром, позволяющим подключить его к манометру. Соединение со шлангом душа в этом случае производится через штуцер с резьбой ½ дюйма.
Напор воды в течение суток может колебаться, поэтому для достоверности снимаемых показаний измерения рекомендуется производить несколько раз, в том числе в период пикового разбора воды.
Способ #3 — бесприборное определение давления
Данный способ позволяет с определённой степенью погрешности измерить давление воды в точке подключения к сантехприборам без использования специальных измерительных устройств.
Для проведения замеров необходимо приобрести прозрачный шланг/трубку ПВХ по длине около двух метров и с диаметром, позволяющим подключить его к водопроводному крану
Эксперимент с использованием прозрачного ПВХ шланга проводится по следующей методике:
- Шланг одним концом подключается к точке разбора, выставляется и, желательно, фиксируется в вертикальном положении.
- Открывается кран и трубка заполняется водой до отметки, соответствующей нижней части крана (нулевой уровень).
- Верхнее отверстие герметично закрывается.
- Открывается на максимальный напор водопроводный кран.
- Измеряется высота водяного столба от нулевого уровня до нижней границы воздушной пробки (Н).
- Фиксируется высота воздушной пробки (h).
Измерения расстояний необходимо проводить не сразу, а через 1-2 минуты, после того, как под давлением воды из открытого крана в шланге образуется воздушная пробка.
Формула для расчета приближённого значения давления воды из открытого крана, при использовании в качестве манометра прозрачного шланга, будет следующим. Р=Ратм × (Н + h) / h
За величину Ратм принимается значение атмосферного давления в трубке до начала эксперимента — 1 атм.
Снабжение чистой водой:
– ;
– ;
–
Вибрационные
Обладают скромными возможностями по производительности и максимальной высоте подъёма.
Но благодаря простоте, нетребовательности к качеству воды и небольшой цене стоят на первом месте.
Из недостатков: недолговечен, режим работы – непродолжительный, с перерывами. Обусловлено принципом работы.
От установки в скважины целесообразно воздерживаться. При работе из-за вибрации могут деформироваться и разрушаться стенки скважины.
Рекомендуются для подачи воды из колодцев, емкостей и открытых водоемов.
Глубина погружения под зеркало воды – не более 3 метров. Максимальная высота подъёма – регламентируется до 40 метров.
Варианты поставки длины кабеля – 10, 15, 25, 40 метров.
Колодезные
Рассчитаны на работу с чистой водой, без значительных примесей. В связи с этим они «подвешиваются» на некотором расстоянии от дна, чтобы не допустить
попадания придонного ила. Глубины применения колодезников от 8 метров до 20 м, при которых применение поверхностного насоса невозможно.
Конструктивно колодезный – такой же погружной с поплавковым выключателем или электронной системой включения-отключения при подъёме уровня воды или его падении.
Колодезный насос для подачи воды из водоёма. Подвешивается
на некотором расстоянии от дна, чтобы не допустить
попадания придонного ила.
Колодезный насос для откачки воды из накопительного резервуара. пример 1.
Колодезный насос для подачи воды из накопительного резервуара. пример 2
Скважинные
Используются для подъема воды из скважин, у которых устойчивый уровень зеркала заметно ниже уровня земли. Скважины обычно бурят небольшого диаметра, с этим связана
цилиндрическая вытянутая форма насосов.
Диаметр скважинников был обусловлен минимально возможными размерами, в которых удалось разместить насосную часть и двигатель. Исторически это был диаметр 6 и 4″.
В последние годы набирают популярность скважинные насосы диаметрами 3,5″, 3″ и даже 2″.
А скважина бурится диаметром на 1-2 см больше диаметра насоса для предотвращения затруднений при опускании и подъёме.
Низкое залегание воды, требует от скважинного насоса создать значительный напор, поэтому применяется только многоступенчатая конструкция. Режим работы – продолжительный.
Скважинные центробежные имеют до 10-30 ступеней с рабочими колёсами. Обычно каждая ступень создаёт напор не менее 5 метров водяного столба.
Рабочие колеса имеют свободный вертикальный «плавающий» ход (так называемую «водяную смазку»), который позволяет уменьшить их износ при содержании песка в воде. Вместе с тем, для увеличения срока службы насоса следует принимать меры, исключающие попадание в него песка.
Скважинные винтовые по стоимости стоят на втором месте после вибрационных. Создавая ощутимый напор при небольшой производительности, оптимальны в автономном водоснабжении индивидуальных домов, поливе садовых участков, наполнении различных резервуаров. Для подачи чистой пресной воды из колодцев, резервуаров, скважин диаметром не менее 85 мм.
Рабочий элемент – винт в резиновой обойме, которая при абразивном составе примесей в воде может достаточно быстро разрушиться. Однако, дешевизна и простота замены обоймы в сборе с винтом – оказывается существенным аргументом в пользу выбора винтового насоса.
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:
Нормативы
Вот нормы давления воды в водопроводе, содержащиеся в действующем СНиП 2.04.01-85.
| Размещение точки водоразбора | Давление, МПа |
| Нижняя в здании | Не более 0,45 |
| Нижняя в здании, возведенном в районе со ветхой застройкой | Не более 0,6 |
| Верхняя в здании | не меньше 0,2 |
Как несложно подсчитать, давление воды в муниципальном водопроводе в общем случае может различаться от его значения на верхнем этаже всего на 0,25 МПа, что соответствует напору в 25 метров. При большей высоте здания на средних этажах обязана устанавливаться промежуточная подкачка.
На практике типовые значения давления в магистралях и трассах таковы:
- ХВС — 3 — 4 кгс/см2.
- ГВС — 3,5 — 6,5 кгс/см2.
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:
- Информация о назначении и характере функционирования прибора.
- 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.
- Данные об источниках или резервуарах питания.
- Данные о месте и условиях местоположения насоса.
- Данные об электродвигателях и источниках энергии.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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
Расчет КПД в насосе и двигателе
При техническом обслуживании специалист не сможет определить мощность, оставшийся срок службы подшипников насоса или двигателя с высокой степенью точности. Именно состояние этих деталей может стать причиной замены насоса или обслуживания. С другой стороны, в ходе использования насоса можно самостоятельно определить снижение мощности и сопутствующие неполадки. Объективно, если агрегат стал медленнее транспортировать жидкость из точки «А» в точку «Б», это говорит о необходимости замены двигателя или самого центробежного насоса.
Количественная оценка потери эффективности нужна в определенных ситуациях. Фактически можно количественно оценить существующий КПД насоса или двигателя и сравнить их с техническими особенностями оборудования.
В водяных насосах выделяют следующие виды КПД:
- Гидравлические. Они зависят от количества вращения лопастей насоса, выполняемых при перекачивании воды. Определяются потоком воды внутри насоса. Если гидравлический КПД превышает норму, насос будет хуже поднимать воду на высоту. Снижается напор насоса.
- Объемные. Это потенциальные утечки в насосе, которые снижают количество воды на моменте подачи жидкости в систему. Объемный КПД определяется делением фактического расхода, подаваемого насосом при заданном давлении, на его теоретический расход.
- Механические. Увеличивается из-за сильного трения внутри оборудования. Это может происходить из-за износа деталей, небольшого количества смазки, отсутствия жидкости. В результате существенно может снизиться мощность насоса. Определяется путем деления теоретического крутящего момента, необходимого для его привода, на фактический крутящий момент, необходимый для его приведения в действие. КПД 100% означает следующее: если насос будет подавать поток при нулевом давлении, для его привода не потребуется сила или крутящий момент.
В целом, КПД зависит от исправности насоса, качества и состояния уплотнителей, затрачиваемой энергии на механическое трение. Без ссылки на теоретический расход фактический расход, измеренный расходомером, не имеет смысла.
Водоотведение загрязненных вод
Осуществляется погружными и насосами.
Они перекачивают сточные воды производственных предриятий, автомоек, животноводческих ферм, из бассейнов, сточных ям, подвалов, затопленных помещений, резервуаров или емкостей, от стиральных и посудомоечных машин.
Дренажные насосы
Выпускаются и применяются для перекачки как чистой воды, так и загрязненных жидкостей. Конструктивно они представляют собой одноступенчатые насосы вертикального исполнения.
Для примера, ниже – чертёж дренажного насоса Pedrollo Vortex RX 2-3.
Их отличительной особенностью является значительная ширина проходных сечений проточной части, обусловленная размером твердых частиц в перекачиваемой жидкости. Они также относятся к группе погружных.
Требования к жидкостям, которые можно перекачивать дренажными насосами условно делятся на три группы:
– только чистая вода с малым содержанием примесей и размером частиц не более 5 мм;
– загрязнённая жидкость с содержанием до 10-35 мм;
– сильно загрязнённая жидкость с содержанием взвесей размером до 50 мм; с твердыми включениями: ил, песок и т.д.;
Для всех погружных насосов имеется ограничение на глубину погружения под зеркало откачиваемой жидкости.
В приведенных ниже рисунках эта величина условно определена в 3-5 метра.
С учетом этого ограничения есть разные способы их установки:
– на ровное и твёрдое дно водоёма. Степень осушения определяется высотой заборной решётки;
Установка дренажного насоса на дно неглубокого водоёма. Глубина погружения
не более 3 метра
– подвес за рукоятку на определённом расстоянии от дна, когда на дне имеется ил, волокнистые включения;
Дренажный насос, подвешиваемый на фиксированном расстоянии от дна. Глубина водоёма не более 3 метров
– установка на плавучую, частично погруженную опору (плот). Сразу установить насос на дно не даёт упомянутое ограничение. Поэтому установка на плавучую опору позволяет насосу опускаться вместе с плотом по мере осушения до самого дна. Во избежание перегрева насос должен иметь охлаждающий кожух. Охлаждение осуществляется за счет перекачиваемой жидкости, протекающей между корпусом насоса и корпусом электродвигателя.
Осушение глубокого водоёма. Установка дренажного насоса
на плавучую опору — плот
Включение насоса происходит при поднятии поплавка (положение «вкл»). При уменьшении уровня воды в водоеме насос выключается автоматически, за счет наклона поплавка вниз (положение «выкл»)
Фекальные насосы
Фекальные насосы конструктивно аналогичны дренажным, но рассчитываются на более тяжелые условия работы по сравнению с ними и
в состоянии перекачивать вязкие среды с достаточно крупными твердыми включениями.
Они также могут снабжаться измельчителями для возможности работы с сильно загрязненными жидкостями.
Фекальный насос, установленный на дно
Скорость течения жидкости равна
где q > расчетный расход жидкости, м3/с;
– площадь живого сечения трубы, м2.
Коэффициент сопротивления трения λ определяется в соответствии с регламентами свода правил СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования»:
где b – некоторое число подобия режимов течения жидкости; при b > 2 принимается b = 2.
где Re – фактическое число Рейнольдса.
где ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/с. При расчетах холодных водопроводов принимается равным 1,31 · 10-6 м²/с – вязкость воды при температуре +10 °С;
Reкв >- число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлических сопротивлений.
где Кэ – гидравлическая шероховатость материала труб, м. Для труб из полимерных материалов принимается Кэ = 0,00002 м, если производитель труб не дает других значений шероховатости.
В тех случаях течения, когда Re ≥ Reкв, расчетное значение параметра b становится равным 2, и формула ( 4 ) существенно упрощается, обращаясь в известную формулу Прандтля:
При Кэ = 0,00002 м квадратичная область сопротивлений наступает при скорости течения воды (ν= 1,31 · 10-6 м²/с), равной 32,75 м/с, что практически недостижимо в коммунальных водопроводах.
Для повседневных расчетов рекомендуются номограммы, а для более точных расчетов – «Таблицы для гидравлических расчетов трубопроводов из полимерных материалов», том 1 «Напорные трубопроводы» (А.Я. Добромыслов, М., изд>во ВНИИМП, 2004 г.).
При расчетах по номограммам результат достигается одним наложением линейки – следует прямой линией соединить точку со значением расчетного диаметра на шкале dр с точкой со значением расчетного расхода на шкале q (л/с), продолжить эту прямую линию до пересечения со шкалами скорости V и удельных потерь напора 1000 i (мм/м). Точки пересечения прямой линии с этими шкалами дают значение V и 1000 i.
Как известно, затраты электроэнергии на перекачку жидкости находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины Н (при прочих равных условиях). Подставив выражение ( 3 ) в формулу ( 2 ), нетрудно увидеть, что величина i (а, следовательно и Н) обратнопропорциональна расчетному диаметру dр в пятой степени.
Выше показано, что величина dр зависит от толщины стенки трубы e: чем тоньше стенка, тем выше dр и тем, соответственно, меньше потери напора на трение и затраты электроэнергии.
Если в дальнейшем по каким-либо причинам меняется значение MRS трубы, ее диаметр и толщина стенки (SDR) должны быть пересчитаны.
Следует иметь в виду, что в целом ряде случаев применение труб с MRS 10 взамен труб с MRS 8, тем более труб с MRS 6,3 позволяет на один размер уменьшить диаметр трубопровода. Поэтому в наше время применение полиэтилена РЕ 80 (MRS
В последние годы (после 2013) трубы изготовленные из полиэтилена ПЭ80 практически полностью вытеснены из производства трубами изготовленные из полиэтилена марки ПЭ100. Объясняется это тем, что сырье из которого производятся трубы поставляется из-за границы маркой ПЭ100. А еще тем, что полиэтилен 100 марки имеет более прочностные характеристики, благодаря чему, трубы выпускаются с теми же характеристиками, что трубы из ПЭ80, но с более тонкой стенкой, за счет чего увеличивается пропускная способность полиэтиленовых трубопроводов.
Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 6 , 100 мм.
Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 100 , 1200 мм.
Принцип функционирования
Для того, чтобы правильно выполнить расчет агрегата этого вида, прежде всего, необходимо знать по какому принципу работает это устройство.
Принцип функционирования центробежного насоса заключается в следующих важных моментах:
- вода через всасывающий патрубок поступает к центру рабочего колеса;
- крыльчатка, размещенная на рабочем колесе, которое установлено на основном валу приводится в движение с помощью электродвигателя;
- под воздействием центробежной силы вода от крыльчатки прижимается к внутренним стенкам, при этом создается дополнительное давление;
- под создавшимся давлением вода выходит через нагнетательный патрубок.
Примите к сведению: для того, чтобы увеличить напор выходящей жидкости, необходимо увеличить диаметр крыльчатки или повысить обороты двигателя.
Блочные насосные станции от производителя
Закон Паскаля
Фундаментальная основа современной гидравлики сформировалась, когда Блезу Паскалю удалось обнаружить, что действие давления жидкости неизменно в любом направлении. Действие жидкостного давления направлено под прямым углом к площади поверхностей.
Если измерительное устройство (манометр) разместить под слоем жидкости на определенной глубине и направлять его чувствительный элемент в разные стороны, показания давления будут оставаться неизменными в любом положении манометра.
То есть давление жидкости никак не зависит от смены направления. Но давление жидкости на каждом уровне зависит от параметра глубины. Если измеритель давления перемещать ближе к поверхности жидкости, показания будут уменьшаться.
Соответственно, при погружении измеряемые показания будут увеличиваться. Причём в условиях удвоения глубины, параметр давления также удвоится.
Закон Паскаля наглядно демонстрирует действие давления воды в самых привычных условиях для современного быта
Отсюда логичный вывод: давление жидкости следует рассматривать прямо пропорциональной величиной для параметра глубины. В качестве примера рассмотрим прямоугольный контейнер размерами 10х10х10 см., который заполнен водой на 10 см глубины, что по объёмной составляющей будет равняться 10 см3 жидкости.
Этот объём воды в 10 см3 весит 1 кг. Используя имеющуюся информацию и уравнение для расчёта, несложно вычислить давление на дне контейнера. Например: вес столба воды высотой 10 см и площадью поперечного сечения 1 см2 составляет 100 г (0,1 кг). Отсюда давление на 1 см2 площади:
P = F / S = 100 / 1 = 100 Па (0,00099 атмосферы)
Если глубина столба воды утроится, вес уже будет составлять 3 * 0,1 = 300 г (0,3 кг), и давление, соответственно увеличится втрое. Таким образом, давление на любой глубине жидкости равноценно весу столба жидкости на этой глубине, поделённому на площадь поперечного сечения столба.
Давление водяного столба: 1 — стенка контейнера для жидкости; 2 — давление столба жидкости на донную часть сосуда; 3 — давление на основание контейнера; А, С — области давления на боковины; В — прямой водяной столб; Н — высота столба жидкости
Объем жидкости, создающей давление, называется гидравлический напор жидкости. Давление жидкости благодаря гидравлическому напору, также остаётся зависимым от плотности жидкости.
