Stanovenie tlaku na čerpadle. Všeobecné informácie. Vykonanie výpočtu. Jednotky

Definícia pojmu tlak

Charakteristiky čerpadla formulár.
Rôzne sklony s rovnakým plášťom a obežným kolesom čerpadla (napr. v závislosti od otáčok motora)

Rôzne zmeny prietoku a tlaku

Hlava čerpadla (H)
- špecifická mechanická práca prenášaná čerpadlom čerpanej kvapaliny.

H=E/G

E
= mechanická energia
G
= hmotnosť čerpanej kvapaliny

Tlak vytvorený čerpadlom a prietok čerpanej kvapaliny (prívod) navzájom závisia. Tento vzťah je zobrazený graficky ako krivka čerpadla. Vertikálna os (os y) odráža hlavu čerpadla (H) vyjadrenú v metroch. Možné sú aj iné tlakové stupnice. V tomto prípade platia nasledujúce vzťahy:
10 m z.š. = 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa
Na vodorovnej osi (vodorovná os) je znázornená stupnica výkonu čerpadla (Q), vyjadrená v metroch kubických za hodinu [m3/h]. Možné sú aj iné dávkovacie stupnice, napr. [l/s].

Charakteristický tvar vykazuje nasledujúce typy závislostí: energia elektrického pohonu (berúc do úvahy celkovú účinnosť) sa v čerpadle premieňa na také formy hydraulickej energie, ako je tlak a rýchlosť. Ak čerpadlo beží so zatvoreným ventilom, generuje maximálny tlak. V tomto prípade sa hovorí o hlave čerpadla Ho pri nulovom prietoku. Keď sa ventil začne pomaly otvárať, čerpané médium sa začne pohybovať. Kvôli tejto časti energia pohonu sa premieňa na kinetickú energiu tekutiny. Udržanie počiatočného tlaku je nemožné.
Charakteristika čerpadla má formu klesajúcej krivky. Teoreticky sa charakteristika čerpadla pretína s osou dodávky. Vtedy má voda len kinetickú energiu, to znamená, že už nevzniká tlak. Keďže však v potrubnom systéme vždy existuje vnútorný odpor, v skutočnosti je výkon čerpadiel prerušený pred dosiahnutím osi výtlaku.

Výkon a účinnosť ponorného čerpadla

Menovitá účinnosť motora odstredivého čerpadla na zásobovanie vodou je pomer užitočného výkonu k výkonu, ktorý sa spotrebuje. Označenie - η. Vzorec distribúcie: η = (Р2/Р1) * 100. Účinnosť elektromotora nebude za žiadnych okolností nikdy vyššia ako jednota (100 %), pretože neexistuje „perpetum mobile“ a akékoľvek pohony majú straty.

Účinnosť - to je názov pomeru hydrauliky k výkonu, ktorý je dodávaný do hriadeľa zvodného zariadenia a ich rozdiel hlási straty v jednotke. Vzorec: η \u003d (P4 / P3) * 100.

Strata energie v odstredivom čerpacom zariadení je tiež spôsobená množstvom komponentov, a to:

• hydraulické;
• Mechanický;
• Strata objemu Pvset.

Ponorné čerpadlá pre letné chaty je možné zakúpiť v každom špecializovanom obchode

Celková účinnosť je súčtom účinnosti všetkých strát. Účinnosť zariadenia charakterizuje stupeň konštrukčnej dokonalosti z hľadiska mechaniky a hydrauliky.

Môže inštalácia ovplyvniť množstvo tlaku

Vzhľadom na jednoduchosť, dokonca primitívny dizajn čerpadiel, ako aj dostupnosť podrobných pokynov na inštaláciu, mnohí moderní muži sa chopia práce sami, to znamená bez pomoci profesionálov. Takéto správanie je najčastejšie spojené s túžbou ušetriť peniaze: nie každý je pripravený zaplatiť nielen za čerpadlo alebo čerpaciu stanicu, ale aj za služby pána. Vzhľadom na to, že tlak čerpadla je hlavnou charakteristikou jeho činnosti, nikto nie je pripravený stratiť. Preto vyvstáva otázka sama o sebe: koľko inštalácie vykonanej nezávisle môže ovplyvniť veľkosť tlaku.

Zdalo by sa, že jedno potrubie pripojíme k saciemu potrubiu, druhé k tomu, čo je zodpovedné za tlak, napájací výkon - a máte hotovo. V praxi môže najmenšia chyba nielen nepriaznivo ovplyvniť tlak vody, ale aj výrazne skrátiť trvanie práce.

Typy napájania zariadenia pre studňu

Pri výrobe zariadení v továrni sa používajú označenia odrôd energie:

1. P1 (kW). Vstupný elektrický výkon je ten, ktorý elektromotor odoberá zo siete.
2. P2 (kW). Na hriadeli motora - ten, ktorý dáva hriadeľu. Príkon čerpadla P1 sa rovná výkonu hriadeľa motora P2 vydelenému účinnosťou motora.
3. P3 (kW). Vstupná hodnota hydraulického čerpadla sa rovná P2, keď spojka, ktorá spája hriadeľ zariadenia a hriadeľ motora, nespotrebováva elektrickú energiu.
4. P4 (kW). Užitočný výkon ponorného hydraulického čerpacieho zariadenia je ten, ktorý vychádza počas prevádzky vo forme prietoku vody a tlaku.

Bez relevantných skúseností sa neodporúča inštalovať čerpadlo samostatne

Indikátor môžete vypočítať online, existuje špeciálna kalkulačka.

Ekvivalentná diera

Ak je hotovo
časť otvoru F_ecez ktorý taký
rovnaké množstvo vzduchu,
ako aj potrubím súčasne
počiatočná hlava h, teda
takáto diera sa nazýva ekvivalent,
tie. prechod cez daný ekvivalent
otvor nahrádza všetky odpory
v potrubí.

Poďme nájsť hodnotu
diery:

,
(4)

kde c je rýchlosť
odtok plynu.

Spotreba plynu:

(5)

Od (2)
(6)

Približne preto
že neberieme do úvahy zužujúci faktor
trysky.

—
je podmienený odpor
pohodlné zadávanie výpočtov pri zjednodušovaní
skutočné komplexné systémy. Straty
sa určuje tlak v potrubiach
ako súčet strát na samostatných miestach
potrubia a sú vypočítané pre
na základe experimentálnych údajov,
uvedené v príručkách.

Straty v potrubí
vyskytujú sa v zákrutách, zákrutách,
rozširovanie a zmršťovanie potrubí.
Straty rovnako
vypočítané podľa referenčných údajov:

(7)

1. Odsávanie
   odbočka potrubia
2. Kryt ventilátora
3. Vypúšťanie
   odbočka potrubia
4. ekvivalent
   diera nahrádzajúca skutočný
   potrubia s jeho odporom.

1. ;
2. ;
3. ;
4. ;
5. ;

—
rýchlosť v sacom potrubí;

—
rýchlosť výfuku cez ekvivalent
diera;

—
množstvo tlaku, pod ktorým
pohyb plynu v sacom potrubí;

statické a
dynamický tlak vo výstupnom potrubí;

—
plný tlak vo výtlačnom potrubí.

Prostredníctvom ekvivalentu
diera
plyn uniká pod tlakom,
vediac,
Nájsť.

Príklad

Čo robí
výkon motora na pohon
ventilátor, ak poznáme predchádzajúce
údaje z 5.

Berúc do úvahy straty:

kde
—
monometrický koeficient užitočnosti
akcie.

kde
—
teoretická hlava ventilátora.

Odvodenie rovníc
ventilátor.

Vzhľadom na to:

Nájsť:

Kompetentný výber jednotky podľa parametrov

Výber čerpadla pre dané podmienky je dôležitou etapou pri návrhu inštalácie a stanice. Ak chcete vybrať jednotku na inštaláciu, musíte mať počiatočné hodnoty, ktoré charakterizujú potrubné systémy, a požiadavky, ktoré sa vzťahujú na projekt.

Takéto údaje, ktoré sú zostavené vo forme projektu, by mali zahŕňať:

1. Informácie o účele a charaktere prevádzky zariadenia.
2. Charakteristika hydrauliky potrubného systému vrátane kapacity spotrebovanej maximálnou a minimálnou stanicou Qmax a Qmin spotrebovanej dopravnej výšky, ktorá zodpovedá maximálnym a minimálnym prietokom Hmax a Hmin.
3. Údaje o zdrojoch energie alebo nádržiach.
4. Údaje o umiestnení a podmienkach umiestnenia čerpadla.
5. Údaje o elektromotoroch a zdrojoch energie.
6. Špeciálne požiadavky. Na základe týchto informácií si pomocou katalógov a referenčných kníh o čerpacích zariadeniach môžete vybrať zariadenie podľa jeho charakteristík a koeficientu rýchlosti.

Primárne sa typ a značka pumpy vyberá podľa súhrnného harmonogramu pracovných oblastí cieľového zariadenia, ktorý tomu zodpovedá. Výber je urobený pre priemerné prietoky a dopravné výšky.Pri výbere súradnice s bodmi Qcp a Hcp je potrebné zabezpečiť, aby prechádzala stredom pracovného poľa zvoleného zariadenia.

Aby čerpadlo slúžilo dlhú dobu, opotrebované diely by sa mali včas vymeniť

Po aplikácii katalógu je potrebné nájsť prevádzkovú charakteristiku vybraného zariadenia a zostaviť charakteristiku spojenia medzi ním a potrubím (studňou). Týmto zarovnaním sa získa pracovná súradnica, ktorá zodpovedá Qcp a Hav. Keď poznáme Qmax a Qmin, zodpovedajúce hodnoty účinnosti sa nájdu z krivky. Ak tieto údaje nie sú nižšie ako minimálna účinnosť, ktorá je akceptovaná, potom takéto zariadenie spĺňa počiatočné údaje o energetických ukazovateľoch. Na zostavenie charakteristík stanice môžete využiť aj univerzálne parametre zariadenia.

Podľa vzorca sa vypočíta maximum elipsoidnej sacej výšky, ktorá zodpovedá Qmax a následne sa porovná s minimálnou sacou výškou, ktorá je nastavená. Ak sa geodézia sania podľa vzorca ukáže byť väčšia ako špecifikovaná, potom vybrané zariadenie spĺňa počiatočné hodnoty z hľadiska jeho kavitácie. Z referenčného katalógu je potrebné vypísať geometriu, mechaniku a hydrauliku vybraného zariadenia.

Výber zariadenia podľa rýchlostného faktora:

1. Je potrebné vypočítať priemerné hodnoty prietoku a tlaku Qcp a Hcp s počtom otáčok podľa normy funkčného kolesa a pomocou vzorca vypočítať špecifickú frekvenciu otáčania ns.
2. Podľa špecifickej rýchlosti a Qcp a Isp sa vyberá čerpacie zariadenie. Pretože v takejto situácii sa zariadenie vyberá pomocou zákona o mierke pre údaje optimálnej účinnosti, nie je potrebná ďalšia kontrola charakteristiky.
3. Pri znalosti rýchlosti otáčania podľa Qcp, n a vypočítanej podľa vzorca pre kavitačný koeficient Ccr je potrebné nájsť hodnotu vákuovej sacej výšky čerpacieho zariadenia Hv. Ďalej pomocou vzorca pre Qmax musíte nájsť maximálnu hodnotu elipsoidnej sacej výšky a porovnať ju s nastavenou, aby ste znížili náklady na stavebné práce. Ak je maximálna hodnota elipsoidnej výšky vyššia ako uvedená, potom je čerpacie zariadenie vhodné aj na kavitáciu.

Výber čerpacieho zariadenia podľa rýchlostného koeficientu je vhodné vykonať v situácii, keď neexistujú žiadne charakteristiky zariadení, ale existujú iba údaje, ktoré zodpovedajú optimálnemu režimu prevádzky. Povinné je aj meranie tlaku na stanici (príklad zariadenia na zdolávanie).

Je dôležité zvoliť správny výkon čerpadla a samotné zariadenie, potom bude čerpacia jednotka alebo stanica fungovať čo najefektívnejšie

Pracovný proces lopatkového čerpadla

Moment síl odporu voči
os pôsobí proti rotácii pracovníka
kolesá, takže lopatky sú profilované,
berúc do úvahy rýchlosť posuvu, frekvenciu
rotácia, smer pohybu tekutiny.

Prekonanie momentu, obežné koleso
robí prácu. Hlavná časť,
privedená na koleso energie sa prenáša
kvapalina a časť energie sa stratí, keď
prekonávanie odporu.

Ak je pevný súradnicový systém
spojte s puzdrom čerpadla a pohyblivým
súradnicový systém s obežným kolesom,
potom dráha absolútneho pohybu
častice sa budú sčítať z rotácie
(prenosný pohyb) obežné koleso
a relatívny pohyb v mobile
čepeľový systém.

Absolútna rýchlosť sa rovná vektoru
súčet rýchlosti prenosu Usú rýchlosti rotácie častice s robotníkom
kolesa a relatívnej rýchlostiWpohyb pozdĺž lopatky vzhľadom na
pohyblivý súradnicový systém spojený
s kolovrátkom.

Na obr. 15,2 prerušovaná čiara
ukazuje dráhu častice od vchodu
a pred opustením čerpadla v rel
pohyb - AB, trajektória prenosky
pohyby sa zhodujú s kruhmi na
polomery kolies, napríklad na polomeroch
R₁a R₂.
Trajektórie častíc v absolútnom pohybe
od vstupu čerpadla k výstupu - AC.Pohyb
mobilný systém - relatívny, in
mobilný - prenosný.

Paralelogramy rýchlostí pre vstup do
obežné koleso a výstup z neho:

(15.5)

kde i = 1,2.

Súčet relatívnej rýchlosti Wa prenosnéUposkytne absolútnu rýchlosťV
_.

Rýchlostné paralelogramy na obr. 15.2
ukazujú, že moment hybnosti častice
kvapalina na výstupe z obežného kolesa
viac ako vstup

V₂Cosα₂R₂
> V₁Cosα₁R₁

Preto pri prechode cez
koleso moment hybnostizvyšuje. Momentový vzostup
množstvo pohybu spôsobeného daným momentom
sily, ktorými obežné koleso pôsobí
na kvapalinu v nej.

Pre stabilný prietok tekutiny
rozdiel hybnosti
tekutina opúšťa kanál a vstupuje
do nej za jednotku času sa rovná okamihu
vonkajšie sily, ktorými obežné koleso
pôsobí na kvapalinu.

Moment síl, ktorými obežné koleso
pôsobí na kvapalinu je:

M = Qρ(V₂Cosα₂R₂
— V₁Cosα₁R₁),

kde Q je prietok
kvapaliny cez obežné koleso.

Vynásobte obe strany tejto rovnice číslom
uhlová rýchlosť obežného kolesa ω.

M ω= Qρ(V₂Cosα₂R₂ω
— V₁Cosα₁R₁ω),

Práca Mωvolal
hydraulická sila, alebo práca
vyrábané obežným kolesom v
jednotka času, pôsobiaca na
kvapalinu, ktorú obsahuje.

Z Bernoulliho rovnice to vieme
špecifická energia, prenášané
jednotka hmotnosti kvapaliny sa nazýva
tlak. V Bernoulliho rovnici zdroj
energiu na pohyb tekutiny
tlakový rozdiel.

Pri použití čerpadla sa energia resp
tlak prenášajú pracovníci na tekutinu
čerpadlové koleso.

Teoretická hlava obežného kolesa
— H_T volal
špecifická energia, prenášané
jednotková hmotnosť obežného kolesa kvapaliny
čerpadlo.

N=Mω= H_T*Qpg

Vzhľadom na to u₁=R₁ω
- prenosná (obvodová) rýchlosť
obežné koleso na vstupe au₂
= R₂
ω - pracovná rýchlosť
kolesá na výstupe a že projekcia vektorov
absolútne rýchlosti v smere
prenosná rýchlosť (kolmá
na polomery R1 a R2)
rovnýV_u2
=V₂Cosα₂
aV_u1
= V₁Cosα₁,
kdeV_u2aV_u1
, dostaneme teoretickú hlavu
ako

H_T*Qpg
= Qρ(V₂Cosα₂R₂ω
— V₁Cosα₁R₁ω),kde

(15.6)

Skutočná hlava čerpadla
menej
teoretický tlak, pretože to
berú sa skutočné hodnoty rýchlostí a
tlak.

Lopatkové čerpadlá sú jednostupňové
a viacstupňové. V jednej etape
pumpuje kvapalina prechádza cez pracovný
raz koleso (pozri obr. 15.1). tlak
takéto čerpadlá pri danej frekvencii
rotácia je obmedzená. Na zvýšenie tlaku
používať viacstupňové čerpadlá
ktorých je niekoľko za sebou
pripojené obežné kolesá pevné
na jednom hriadeli. Hlava čerpadla stúpa
úmerné počtu kolies.

Lopatkové čerpadlo môže pracovať s
rôznych režimoch, t.j. pri rôznych feedoch
a rýchlosti otáčania.

Krytie ventilu nainštalovaného na
tlakové potrubie čerpadla, znížiť
krmivo. Tiež mení tlak
vyvinuté čerpadlom. Na prevádzku
čerpadlo potrebuje vedieť, ako sa mení
hlavy, účinnosti a spotrebovanej energie
čerpadlo, keď sa zmení jeho prívod, t.j.
poznať vlastnosti čerpadla, pod ktorým
sa týka závislosti tlaku, výkonu
a účinnosť čerpadla z jeho napájania pri konštantnej
rýchlosť otáčania (obr. 15.3).

Režim prevádzky čerpadla, v ktorom je
Účinnosť je na maxime
sa nazýva optimálna.

Základné chyby inštalácie

Poďme sa pozrieť na najčastejšie chyby, ktorých sa mnohí z nás dopúšťajú:

Priemer sacieho potrubia. Pomerne často je priemer potrubia v praxi menší ako priemer sacieho potrubia. Táto konštrukcia po pripojení zvyšuje odpor na strane sacieho potrubia, čím sa znižuje hĺbka sania.Zjednodušene povedané: potrubím so zmenšeným priemerom jednoducho neprejde kvapalina, ktorú čerpadlo ľahko nasaje a prečerpá.
Priame pripojenie k bežnej hadici. Takýto systém nie je zvlášť kritický, ak sa použije čerpadlo s malou kapacitou. V opačnom prípade sa pod vplyvom vysokého tlaku vytvoreného čerpadlom hadica zmrští, jej prierez sa výrazne zníži a voda cez ňu jednoducho nemôže prejsť. V najlepšom prípade to povedie k zastaveniu dodávky vody, v horšom prípade k poruche čerpadla bez možnosti jeho následnej opravy.
Veľký počet ohybov a zákrut v potrubí. Táto možnosť inštalácie nezvyšuje hodnotu odporu, respektíve znižuje výkon a hlavu čerpadla

Preto je také dôležité znížiť počet ohybov a otočení na minimálnu hodnotu, ak chcete zakúpené a nainštalované čerpadlo využívať na 100%.
Utesnenie. Nedostatočným utesnením v sacej časti potrubia môže dochádzať k výrazným stratám vody.

Zlé tesnenie nielenže znižuje tlak vody, ale zároveň sprevádza chod čerpadla nadmernou hlučnosťou.

Hlava ponorného čerpadla

Preto je jedným z najbezpečnejších a najspoľahlivejších ponorné čerpadlo. Jeho tlak sa vypočíta podľa vzorca:

H = výška H + strata H + výtok H kde:

H výška - výškový rozdiel medzi umiestnením čerpadla a najvyšším bodom vodovodného systému;

H straty - možné hydraulické straty, ku ktorým dochádza pri pohybe tekutiny potrubím, sú primárne spojené s trením tekutiny o steny potrubia;

H výtok - tlak na výtok, ktorý umožňuje použiť všetky vodovodné armatúry (zvyčajne v rozmedzí 15-20 metrov).

Už sme zistili, že hlava čerpadla je tlak potrebný na vytlačenie kvapaliny do danej výšky. Obehové čerpadlá sa našli vo vykurovacích systémoch, práve s ich pomocou je zabezpečená neprerušovaná cirkulácia zdroja tepla v systéme

Samozrejme, k výberu obehového čerpadla treba pristupovať uvedomelejšie a náročnejšie, uvedomujúc si, že od toho, pre bytové domy tak dôležitého, do značnej miery závisí aj efektivita a neprerušovaná prevádzka jeho používania. Takéto čerpadlá sú spoľahlivé, efektívne a osvedčili sa aj v bytových domoch.

Samozrejme, takéto čerpadlo by sa malo vyberať aj na základe tlaku. Tlak obehového čerpadla nemá žiadnu súvislosť, a teda závisí od výšky budovy. Hlavná vec je tu hydraulický odpor koľaje. A tu je na výpočet potrebný nasledujúci vzorec:

H = (R * L + Z súčet) / (p * g), kde:

R - straty;

L je dĺžka potrubia meraná v metroch;

Z súčet - celkový počet bezpečnostných faktorov pre konštrukčné prvky potrubia (pre armatúry a armatúry je táto hodnota 1,3; pre termostatické ventily - 1,7; a pre zmiešavače - 1,2);

p je hustota vody, zo školského kurzu fyziky si pamätáme, že je 1000 kg/m3;

g je zrýchlenie voľného pádu, ktorého hodnota sa berie ako priemerná hodnota - 9,8 m/s2.

Ukazuje sa, že so znalosťou všetkých základných parametrov je celkom jednoduché určiť tlak vody, ktorý potrebujete v konkrétnej situácii, na to nemusíte zapájať špecialistov.

Prečo v metroch

Čerpadlo na tlak vody a akejkoľvek inej kvapaliny je veľmi obľúbené zariadenie, bez ktorého je ťažké si predstaviť život v súkromnom dome. Mnoho spotrebiteľov stále nechápe, prečo sa tlak meria v metroch.

Tlak odstredivého čerpadla sa však, ako každého iného, ​​zvyčajne meria v metroch. Samozrejme, takýto systém vyvoláva množstvo otázok. V prvom rade sa to stalo historicky, každý je na takéto označenie už dávno zvyknutý a nemieni nič meniť.A, samozrejme, je to pohodlné, pretože sa nemusíte uchýliť k používaniu iných meracích jednotiek na vykonávanie zložitých matematických výpočtov. Hodnota dopravnej výšky, vypočítaná v metroch, nám dáva informáciu, že čerpadlo dokáže zdvihnúť kvapalinu do danej výšky.

Záver

"Hydraulika" zapnutá
konkrétny metodický príklad výpočtu
objemový hydraulický pohon sa ukazuje, že
na výber požadovaných zariadení (čerpadlo,
hydraulické motory, hydraulické zariadenia, filter,
kondicionéry pracovných kvapalín, hydraulické vedenia
a ich prvky, elektromotor) a
efektívna prevádzka hydraulického pohonu
treba vypočítať

Veľmi
je dôležité nerobiť chyby vo výpočtoch
a merné jednotky, pretože na chybu
Môžete si vybrať zariadenie, ktoré
počas prevádzky hydraulického pohonu
nebude spĺňať požiadavky
aplikované na jednotku ako celok.
Výsledky vykonanej práce umožňujú
urobte záver o dostatočnej presnosti
vykonávanie výpočtov a výber
hydraulické zariadenie