Как рассчитать характеристики подходящего для вас насоса и насосной станции

Ни для кого, наверное, не секрет, что для перемещения жидкости люди, как правило, используют всевозможное насосное оборудование. Наиболее распространенными агрегатами этого вида являются центробежные насосы, в которых перекачка жидкости осуществляется с помощью центробежной силы. Для того, чтобы центробежное насосное оборудование всегда функционировало бесперебойно и безотказно, всегда стоит очень внимательно подходить к его выбору. Чтобы правильно выбрать центробежный насос, прежде всего, необходимо будет знать, для каких целей будет использоваться этот вид оборудования. И только после этого стоит рассчитать необходимые технические характеристики этих насосных агрегатов. Поэтому в этой статье мы постараемся подробно осветить, как правильно произвести расчет центробежного насоса, а также какие показатели функционирования при этом стоит учитывать.

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

Определение переменных

На производительность центробежного насоса влияют следующие составляющие:

• напор воды;
• необходимая потребляемая мощность;
• размер рабочего колеса;
• максимальная высота всасывания жидкости.

Итак, рассмотрим более детально каждый из показателей, а также приведем формулы расчета для каждого из них.

Расчет производительности центробежного насосного агрегата проводится согласно следующей формуле:

W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2

Возможно, Вас заинтересует статья о классификации центробежных насосов.

Статью о центробежных самовсасывающих насосах читайте здесь.

Создаваемый центробежным насосом напор воды рассчитывается по формуле:

N = (h2 – h1)/(p * g) + Ng + sp

Расчет необходимой потребляемой мощности производится по следующей формуле:

M = p*g*s*N

Максимальная высота всасывания жидкости рассчитывается по формуле:

Nv = (h1 – h2)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N

Возможно, Вас также заинтересует статья о способах ремонта центробежных насосов своими руками.

Интересную статью о многоступенчатых центробежных насосах для воды читайте здесь.

Пример применения формул

Для того, чтобы понимать, как использовать формулы расчета центробежного насоса, приведем пример решения одного технологического задания.

Задача. Определите потребляемую мощность центробежного насоса, если:

1. Агрегат перекачивает жидкость, плотность которой составляет 1210 кг/м3.
2. Необходимый расход жидкости составляет 6,4 м3/ч.
3. Жидкость перекачивается в резервуар с давлением 1,5 бар.
4. Разница высот составляет 12 метров.
5. Потери от сопротивления составляют 30, 6 м.

Решение.

Таким образом, в этой статье мы рассказали все нюансы вычисления мощности центробежного насоса. Надеемся, что информация, изложенная в статье, будет для вас полезной.

Самое главное при покупке насоса – это понять, какие характеристики будут подходить именно под ваши потребности. Насос с малой производительностью может не обеспечить достаточным напором ваш душ и стиральную машинку, а насос с избыточным напором может вывести из строя водопроводную систему.

Итак, для расчета оптимальных характеристик вам необходимо определиться с двумя величинами – производительность и напор.

1. Производительность

В данной таблице представлены самые часто встречающиеся точки потребления, а так же степень расхода воды на каждую, выраженная в литрах в минуту:

Точки потребления	Расход (л/мин)
Раковина для умывания	10
Ванна	18
Душ	12
Туалетный унитаз	7
Стиральная машина	12
Посудомоечная машина	12
Кухонная раковина	12
Полив сада	12

Для расчета потребности в воде необходимо сложить все точки потребления, которые будут использоваться на вашем дачном участке (в случае, если несколько точек потребления находятся в одном помещении, выбирается точка с максимальным потреблением). Общую сумму необходимо умножить на 0,75, так как на практике одновременно используется только часть точек потребления.

Например: в вашем загородном доме есть кухня с подключенной к водопроводной системе раковиной (12 л/мин). Кроме того, в вашей ванной комнате есть унитаз, раковина, сама ванна и стиральная машина (берем источник максимального потребления 18 л/мин). И вы планируете поливать сад с помощью поливальной машины (12 л/мин). Общая сумма расхода воды со всех ваших точек потребления равна:

12 + 18 + 12 = 42 л/мин

Эту сумму необходимо умножить на 0,75.

42 х 0,75 = 31,5 л/мин

Итак, Итоговая сумма вашего потребления равна 31,5 л/мин.

2. Напор

Для расчета подходящего для вас напора необходимо посчитать длины всех труб от подключенного насоса до точек потребления. Необходимо учесть, что, если труба проходит горизонтально, то значение её длины необходимо умножить на коэффициент 0,1. Для погружных насосов считаем длину труб от зеркала воды, не беря в расчет на сколько он погружен.

Например: длина труб до ванной комнаты равна 8 м, до кухни – 12 м, до поливальной машины 5 м.

Напор = 8 + 12 + 5 + 1,5 (поправочный коэффициент) =26,5 м

Итак, итоговое значение напора, которым должен обладать ваш насос, равно 26,5 м

Для справки: Для нормального функционирования водопроводной системы давление в точке потребления (напор) должно быть не ниже 1,5 бар и не выше 4 бар. 1 метр напора = 0,1 бар (атм,кг) давления. В нашем примере напор равен 26,5 м.: 26,5 х 0,1 = 2,65 бар

Получившееся значение находится в допустимых пределах (1.5 < 2,65 < 4), следовательно, наша водопроводная система сбалансирована.

Выбор насоса

Итак, теперь вы знаете два значения, которые составляют главные характеристики вашего будущего насоса – производительность и напор. Чем выше напор, тем меньше литров жидкости насос может перекачивать в минуту, и наоборот.

Для того чтобы выбрать подходящую модель, вам необходимо воспользоваться таблицей рабочих точек:

Таблица рабочих точек насоса Ingro

5 л/мин	10 л/мин	15 л/мин	20 л/мин	25 л/мин	30 л/мин	35 л/мин	40 л/мин	45 л/мин	50 л/мин	55 л/мин	60 л/мин
Поверхностные насосы
CAM 40 IM	36 м	35 м	34 м	32 м	30 м	27 м	24 м	21 м	15 м	8 м
CAM 80 IM	36 м	35 м	34 м	32 м	30 м	27 м	24 м	21 м	15 м	8 м
CAM 88 IM	46 м	45 м	42 м	39 м	36 м	34 м	31 м	27 м	23 м	18 м	12 м	6 м
CAM 100 IM	46 м	44 м	41 м	39 м	36 м	62 м	28 м	24 м	18 м	12 м	6 м
KPM 50 IM	16 м	13 м	9 м	3 м
Насосные станции Ingro
APM 100/25-IM	51 м	49 м	45 м	39 м	35 м	28 м	20 м	6 м
CAM 40/25 IM	36 м	35 м	34 м	32 м	30 м	27 м	24 м	21 м	15 м	8 м
CAM 80/25 IM	36 м	35 м	34 м	32 м	30 м	27 м	24 м	21 м	15 м	8 м
CAM 88/25 IM	46 м	45 м	42 м	39 м	36 м	34 м	31 м	27 м	23 м	18 м	12 м	6 м
CAM 100/25 IM	46 м	44 м	41 м	39 м	36 м	62 м	28 м	24 м	18 м	12 м	6 м

Например: в нашем примере мы подсчитали два значения – расход воды 31,5 л/мин и необходимый напор 26,5 м. Следовательно, вам подойдут поверхностные насосы CAM 88 IM и CAM 100 IM, а также насосные станции CAM 88/25 IM и CAM 100/25 IM.

Какой же всё-таки насос мне подойдет?

Всё еще сомневаетесь? Специалисты компании всегда готовы помочь с подбором насоса.

Необходимость в применении циркуляционного насоса возникает в случае, когда естественное перемещение теплоносителя в системе отопления не способно обеспечить равномерный нагрев всех радиаторов. Без данного оборудования невозможно обойтись в домах, площадь которых превышает 100м2, где отмечается высокое гидравлическое сопротивление системы. Решив использовать циркуляционное насосное оборудование, вы получаете массу преимуществ, среди которых:

Однако, прежде чем установить данный агрегат, следует провести тщательный расчет мощности циркуляционного оборудования, которое будет использоваться в системе отопления.

Подача (производительность) насосного оборудования

Это один из главных факторов, которые следует учитывать при выборе устройства. Подача – количество теплоносителя перекачиваемого в единицу времени (м3/час). Чем выше подача, тем значительней будет объем жидкости, который сможет перекачать насос. Данный показатель отражает величину объема теплоносителя, переносящего тепло от котла к радиаторам. Если подача низкая, радиаторы будут обогреваться плохо. Если производительность избыточная, расходы на отопление дома существенно вырастут.

Расчет мощности циркуляционного насосного оборудования для системы отопления можно произвести по следующей формуле: Qpu=Qn/1.163xDt  [м3/ч]

При  этом Qpu – это подача агрегата в расчетной точке (измеряется в м3/час), Qn – количество потребляемого тепла на площади, которая отапливается (кВт), Dt – разница температур, зафиксированная на прямом и обратном трубопроводе (для стандартных систем это 10-20°С), 1,163 – показатель удельной теплоемкости воды (если будет использоваться другой теплоноситель, формула должна быть откорректирована).

Напор насосного оборудования циркуляционного типа

Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный – может стать причиной возникновения шума в системе.

Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.

Для расчета потерь давления при сопротивлении местном применяют формулу:  Z = ∑ζ x V2 x ρ/2

При этом следует учитывать следующие величины потерь для элементов системы:

Как вариант можно рассчитать напор циркуляционного насоса для отопления по следующей формуле: Hpu =RxLxZF/10000 [м]

При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 – коэффициент пересчета единиц (м и Па).

  Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.

Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см²).

Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см²), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.

Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!

Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.

Что нужно для расчета характеристик насоса?

Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.

К этим сведениям относятся:

— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах. Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду. Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.

— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.

— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.

— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб. Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина. К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.

— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.

Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.

Да!!!, и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.

Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.

Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.

Внутренний диаметр трубопровода	12 мм	16 мм	20 мм	26 мм
1 потребитель (расход 0,2 л/с или 12 л/мин)	4,05	1,0	0,35	0,1
2 потребителя (расход 0,4 л/с или 24 л/мин)	14,09	3,49	1,16	0,33
3 потребителя (расход 0,6 л/с или 36 л/мин)	29,49	7,23	2,52	0,7

Из таблицы видно, что формуле: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру вертикальной, соответствует только труба внутренним диаметром 16 мм (это металлопластик или полипропилен наружным диаметром 20 мм) в расчете на одного потребителя. И это правило никак нельзя назвать универсальным.

Стоит также добавить, что, даже заменяя участки существующей системы на трубы большего диаметра, Вы, тем самым, снижаете сопротивление трубопроводов системы в целом, увеличивая напор на выходе из смесителей.

 Пример расчета характеристик насосной станции.

«Все это хорошо, — скажете Вы, — Но как же считать?!» Давайте посчитаем вместе.

 Задача. Сделать гидравлический расчет водопроводной системы при условии что:

— Имеется скважина глубиной 18 метров, зеркало воды в которой находится на глубине не больше 10 метров от поверхности земли.

— Насос или насосную станцию предполагается поставить над скважиной в кессон глубиной 2,5 метра.

— От скважины до дома расстояние 13 метров.

— Внутри дома предполагаемое горизонтальное расстояние по маршруту прокладки трубы – 9 метров.

— Предполагаемые вертикальные расстояния: от пола до смесителя – 1,1 метра, от пола до излива душа – 2.2 метра, от уровня земли до пола – 1,2 метра.

— Предполагаемая труба на всасе насоса: металлопластик наружным диаметром 26 мм и длиной 10 метров. На напоре: от насоса до дома – полиэтилен наружным диаметром 25 мм, длиной 18 метров, разводка в доме – полипропилен наружным диаметром 20 мм, длиной 9 метров.

— Рассчитывать нужно на использование одновременно двух потребителей.

Для начала, давайте приведем в порядок все эти сведения. Общее вертикальное расстояние от зеркала воды до самого дальнего потребителя (излив душа) будет равняться:

10 м + 1,2 м + 2,2 м = 13,4 метра.

Расстояние по вертикали от насоса до зеркала воды:

10 м – 2,5 м = 7,5 метров.

Горизонтальные расстояния нам, собственно, нужны только для определения длины труб, а эти сведения у нас уже есть. Длина трубы на всасе, которую нужно учесть при расчете – это расстояние от зеркала воды до насоса, т.е. 7,5 метров. В принципе, насос должен осилить эти метры, но это число нужно запомнить и проверить перед поиском подходящего насоса.

Общая потеря напора по вертикали нами уже определена, это 13,4 метра. Теперь найдем потерю напора в трубах из-за движения по ним воды. Металлопластиковая труба наружным диаметром 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм, такой же внутренний диаметр у полиэтиленовой трубы, которую предполагается проложить от кессона к дому, поэтому:

18/10*1,16 = 2,088 м

Это потеря напора в полиэтиленовой (ПНД) трубе, ведущей к дому.

Особо не мудрствуя, я взял потерю напора для этого диаметра, 20 мм, и двух потребителей из своей же таблицы и нашел потерю напора для нужной нам длины трубопровода, помня о том, что в таблице указана потеря напора для длины в 10 метров.

Однако для оценки стабильности работы насоса нужно найти полное сопротивление трубы на всасе:

7,5/10*1,16 = 0,87 метра

и общая потеря напора на всасе будет равна:

0,87 + 7,5 = 8,37 метра,

что очень близко к критическим 9 метрам, максимально возможной глубине всасывания насоса. Поэтому, желательно, либо увеличить глубину кессона, хотя бы до 3 метров, либо использовать насосную станцию с внешним эжектором, что намного дороже. Еще вариант, увеличить диаметр всасывающего трубопровода до 32 мм, тогда общее сопротивление трубы уменьшится.

Давайте выберем вариант по надежней: увеличим диаметр трубы на всасе, поменяв её на металлопластик с наружным диаметром 32 мм (внутренний, соответственно, 26 мм) и «опустим» кессон на полметра. Общая высота подъема воды при этом нисколько не изменится. Мы лишь подвинем насос поближе к воде.

7/10*0,33 = 0,231 метра, и

7,0 + 0,231 = 7,231 метра,

Что уже вполне приемлемо, и с поиском нужного насоса, скорее всего, проблем не будет.

Полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм имеет внутренний диаметр 16 мм, и потеря напора на ней составит:

9/10*3,49 = 3,141 метра

Теперь сложим все, что мы вычислили:

13,4 + 2,09 + 0,23 + 3,14 = 18,86 метра

И прибавим к этому оговоренные нами ранее десять процентов на потерю в местных сопротивлениях:

18,86 +10% = 20,75 метра.

Но это лишь тот напор, который должен преодолеть насос, чтобы вода просто полилась из смесителя. Чтобы вода пошла из смесителя под напором, к этому нужно добавить так называемый «свободный напор». По стандартам он должен быть не меньше 3 метров, исходя же из практических соображений, лучше закладывать в расчет число побольше, в разумных, конечно, пределах, например, 15 метров. Этого хватит на преодоление сопротивления в различном подключаемом нами оборудовании: бойлер, стиральная и посудомоечная машина и т.д.

Таким образом, мы получаем желательные характеристики насоса:

20,75 + 15 = 35,75, т.е. примерно 36 метров,

Но не меньше 20,75 + 3 = 23,75, т.е. примерно 24 метра.

При этих напорах насос должен выдавать нам 24 литра в минуту или 1,44 кубометра в час.

Напомню, это не те характеристики, которые написаны на шильдике насоса, а те, которые насос должен реально выдавать при этом напоре и расходе.

Как это узнать? Читаем дальше…

Главная

При выборе поставщиков первостепенным показателем, для нас, является качество продукции.

Кроме отечественных, нами представлены иВ зарубежные производители:

	— итальянская фирма-производитель насосов иВ насосного оборудования промышленного иВ бытового назначения.
	— ООО В«Бологовский Арматурный ЗаводВ» (БАЗ) крупнейший изготовитель запорной арматуры из латуни на рынке России.
	— турецкая компания FAF Vana является одной из ведущих компаний на рынке трубопроводной арматуры сВ широким спектром производимой продукции: поворотные затворы, запорные иВ обратные клапаны, шаровые краны, компенсаторы, фильтры-грязевики, аВ также продукции из латуни.
	—ЗАО В«РОСМАВ» на сегодняшний день является одним из крупнейших отечественных производителей контрольно-измерительных приборов, прочно входя вВ число лидеров рынка вВ данной области. ЗАО В«РОСМАВ» на сегодняшний день является одним из крупнейших отечественных производителей контрольно-измерительных приборов, прочно входя вВ число лидеров рынка вВ данной области.

Кроме этого нами производятся поставки оборудования иВ других известны брэндов, таких как GRUNDFOS, WILO, WATTS, DANFOSS, FAF, ITAP иВ т. д.

Вся реализуемая продукция, находится на складе вВ Ижевске, что сводит кВ минимуму сроки поставок.

Для удобства наших партнеров, на сайте размешены каталоги различных производителей иВ справочная информация для проведения расчетов.