Напор и давление в чем разница

Содержание статьи

Подача и Напор Насоса

Подача — Q [м³/ч] — объём воды, подаваемый насосом в единицу времени. Подача насоса определяется рабочей точкой на его характеристике и кроме конструктивных особенностей зависит от частоты вращения рабочего колеса и гидравлической характеристики сети.

Оптимальная подача насоса достигается при максимальном значении коэффициента полезного действия. Фактическую подачу насоса можно определить по напорно-расходной характеристике зная создаваемый напор.

Напор — H [м.вод.ст] — разница давлений между входным и выходным патрубком насоса. Напор насоса слагается из высот, которые необходимо преодолеть жидкости.

H = Hz + (Pв – Pн)/(ρg) + dh + (С²в – С²н)/(2g)

  • Hz – геометрическая высота подъёма, м равная разнице уровней поверхности жидкости в приёмном (верхнем) и подающем (нижнем) резервуарах.
  • (Pв – Pн)/(ρg) – высота, м, соответствующая разности давлений, Па в верхнем и нижнем резервуарах;
  • dh – сумма гидравлических потерь (на трение и в местных сопротивлениях) во всасывающем и напорном трубопроводах, м;
  • (С²в – С²н)/(2g) – высота, м, соответствующая разности кинетической энергии жидкости при скорости движения Св м/с на выходе из напорного трубопровода в верхний резервуар и при скорости Сн, м/c, на входе во всасывающий трубопровод из нижнего резервуара;
  • ρ – плотность жидкости
  • g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с²

Если давление приложенное к поверхности жидкости в обоих резервуарах будет одинаковым, например, при открытых резервуарах, и жидкость в обоих резервуарах находится в состоянии покоя, тогда выражение определяющее напор насоса можно упростить:

Из выше приведенных выражений видно, что напор насоса поднимающего воду определяется, высотой подъёма и потерями напора в трубопроводах. В замкнутом циркуляционном кольце, (например системы отопления), напор насоса определяется суммой потерь напора на всех элементах кольца и не зависит от высоты системы и места установки насоса в ней.

Напорно-расходная характеристика — графическое отображение зависимости напора насоса от его подачи в координатах Q [м³/ч] / H [м.вод.ст]. Напорно-расходная характеристика, является основной характеристикой используемой для выбора насосов и приводится в каталогах производителей в виде графиков.

Рабочая точка насоса — точка на пересечении напорно-расходной характеристики с горизонтальной линией, проведённой с точки на оси ординат, которая соответствует развиваемому напору. Чтобы определить фактическую подачу насоса из рабочей точки опускают перпендикуляр на ось подачи (абсцисс).

Таким образом, подачу насоса определяет развиваемый им напор, который в повысительных насосах определяется высотой подъёма и потерями в трубопроводах, а в циркуляционных насосах — гидравлической характеристикой циркуляционного кольца. Так как, в циркуляционном кольце изменение потерь напора пропорционально квадрату изменения расхода проходящего через него, гидравлическая характеристика сети в координатах Q [м³/ч] / H [м.вод.ст], имеет вид параболы.

Высота всасывания — Нвс [м] — при условии забора воды из нижнего резервуара, в котором на зеркало воды действует атмосферное давление, высота всасывания насоса соответствует разнице уровней в метрах, между осью рабочего колеса и уровнем жидкости в нижнем резервуаре, за вычетом потерь напора в трубопроводе, который соединяет нижний резервуар и насос.

Подъём воды с нижнего резервуара происходит за счёт разницы давлений, при этом в рабочем колесе насоса создаётся разрежение, а на воду действует атмосферное давление. Так как атмосферному давлению соответствует столб воды высотою в 10,3 метра, а насос не может создать в рабочем колесе абсолютный вакуум — высота всасывания насоса не может превышать 8 метров.

Кавитационный запас — NPSH [м.вод.ст] — минимальное давление во всасывающем патрубке насоса обеспечивающее безкавитационную работу. Значение кавитационного запаса определяется опытным путём производителями насосов и приводится в виде графика в зависимости от подачи насоса.

Полезная мощность насоса — Nu [Вт] — соответствует энергии передаваемой жидкости в единицу времени.

Мощность на валу насоса — Nw [Вт] — механическая мощность, которая передаётся на вал насоса. Механическая мощность больше полезной, на величину гидравлических потерь и потерь на трение в рабочем колесе.

КПД насоса — η [%] — коэффициент полезного действия характеризующий степень совершенства центробежного насоса и определяется как отношение полезной мощности к мощности на валу.

Номинальный диаметр — DN — численное обозначение внутреннего диаметра присоединительных патрубков насоса общее для всех трубопроводных элементов. Номинальный диаметр насоса не имеет размерности, но его значение приблизительно равно внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода.

Ряд условных проходов DN (Ду) трубопроводных элементов регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)». Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр.

Номинальное давление — PN [бар] — наибольшее избыточное давление воды с температурой в 20°C, при котором допускается длительная работа насоса.

Альтернативным обозначением номинального давления, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление. Ряд номинальных давлений PN (Ру) трубопроводных элементов регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Давление скважинных насосов – оптимальные значения и способы их регулирования в системе водоснабжения

Грамотный подход к устройству автономной системы водоснабжения в частном доме – это не только комфортное принятие душа и полив насаждений в саду, но и противопожарная защита строения, его отопление и многое другое. Чаще всего автономное водоснабжение обеспечивается с помощью скважины и погружного насоса достаточной мощности или насосной станции. При их подборе важен целый ряд критериев. Один из них – давление скважинных насосов, которое они могут создавать в системе.

Читайте также:  Что нельзя делать во время землетрясения

Содержание

Напор и давление насоса – разница и взаимосвязь ↑

Напор насоса – это параметр, который в обязательном порядке рассчитывается и учитывается при покупке прибора. Под ним понимается энергия, которая передается жидкости от движущегося элемента насоса (крыльчатка, винт) и помогает преодолеть ей сопротивление труб, подняться по ним.

Обратите внимание! Величина измерения напора – метры водяного столба.

Необходимый напор прибора складывается из высот и расстояний, которые необходимо преодолеть жидкости в системе, чтобы ее излив в максимальной точке разбора был достаточным. При этом на каждый метр горизонтально проложенных труб приходится 10 м напора.

Давление жидкости в системе водоснабжения – это сила, с которой она давит на стенки труб при движении. Измеряется в барах. Иногда используются и атмосферы, но здесь имеется небольшая погрешность – 1 бар = 1,0197 атмосфер. Прибор, поднимающий воду на высоту 10 м, создает на выходе давление в 1 бар. Это так называемое давление нагнетания насоса.

Таким образом, если в вашем доме необходимо поднять воду на высоту 30 м, то насос должен создавать давление минимум в 3 бар. Если насосное оборудование подобрано неправильно, в системе возникли неполадки, то показатель может отклониться от нормального. Что же делать тогда?

Изменение давления в автономной системе водоснабжения ↑

Прежде чем выявлять отклонения давления в трубопроводе, необходимо узнать об оптимальных величинах.

Показатели для комфортного водопотребления ↑

Считается, что для комфортного потребления воды в частном доме достаточно 2,5-4 бар. Допустимо повышение давления до 6 бар. В характеристиках к каждому сантехническому изделию указывают минимальную и максимально допустимую величину этого показателя. Слишком высокое давление может привести к быстрому износу и выходу из строя особо чувствительной сантехники.

Если насос создает на выходе давление в 2 бара, то этого вполне достаточно для привычных процедур: принятия душа, умывания, мытья посуды, стирки и т. д. Но вот для джакузи или полива больших участков, понадобится 4 бара.

Учтите и тот момент, что домочадцы и гости могут использовать одновременно несколько точек водоразбора. По этой причине в каждой из них рекомендуется поддерживать значение в 1,5 бара.

Низкое давление в системе водоснабжения ↑

Давление может понизиться по многим причинам. Некоторые из них:

  • Активное водопотребление в жаркое время года.
  • Малый дебит скважины. В этом случае не происходит своевременного восполнения в ней запасов воды.
  • Использование слишком мощного насоса.

Способов решения проблем несколько. Это может быть замена имеющегося насоса (коррекция его мощности), установка повысительного насоса, установка насосной станции с гидроаккумулятором. Первые два способа не решат проблему, если она заключается в малом дебите скважины. В этом случае рекомендуется использовать расширительный мембранный бак.

Мембранный бак для поддержания давления в системе ↑

Мембранный бак (гидроаккумулятор) предназначен для поддержания оптимального давления в напорной системе водоснабжения загородного дома. Добавьте к нему реле давления – вот вам и насосная станция. Обратите внимание, гидроаккумулятор не создает, а именно поддерживает давление, создаваемое насосом.

Что представляет собой мембранный бак? Это емкость, внутреннее пространство которой разделено на две части мембраной. Одна часть заполнена воздухом, а в другую подается вода.

Когда вода заполняет предназначенную для нее половину, то имеет место сжимание воздуха во второй камере. Это продолжается до тех пор, пока на определенном значении не сработает реле давления и не отключит насос. Контролировать состояние системы можно с помощью манометра.

Когда в точке водоразбора открывается кран, воздух начинает давить на мембрану бака, выталкивая из него имеющуюся воду.

Обратите внимание, что в этот момент насос не работает! Он запускается автоматически в тот момент, когда давление в расширительном баке падает до заданного значения.

Использование гидроаккумулятора позволяет накапливать запас воды до тех пор, пока ее уровень в скважине не восстановится до рабочей отметки, когда насос беспрепятственно сможет ее выкачивать. В связи с этим мембранный бак имеет различные объемы. Выбирая изделие, ориентируйтесь на свои потребности в воде, мощность установленного насоса и данные в паспорте скважины.

Как понизить давление в системе водоснабжения ↑

Иногда давление в системе может быть слишком сильным. Такая ситуация возникает в случаях, когда при мощном насосе потребление воды скудное, точек ее забора мало. Решить проблему помогут редукционные клапаны или, как их называют в простонародье, редукторы. Путем снижения давления в трубопроводе они предотвращают возникновение гидроударов и существенно продляют срок эксплуатации установленной сантехники.

Редукторы врезаются в систему соответственно направлению движения воды. Они имеют два патрубка – входной и выходной. К первому вода поступает под большим давлением, а из второго – выталкивается с меньшей силой. Такой эффект достигается за счет выравнивания усилий установленной внутри редуктора надстроечной пружины и мембраны.

Таким образом, приобретая насос или устанавливая целую насосную станцию, необходимо тщательно производить расчеты. Учтите объем потребления воды, количество точек водопотребления, глубину скважины, ее дальность от дома и т.д. Неправильные или несвоевременные подсчеты приведут вас к незапланированным и в большинстве случаев необоснованным тратам.

Не можете справиться самостоятельно? Пригласите специалистов. Они выполнят не только все расчеты, но и помогут подобрать гидротехническое оборудование, установят его должным образом.

Видео: выбор и установка насоса ↑

Давление и напор воды в чем разница

Грамотный подход к устройству автономной системы водоснабжения в частном доме – это не только комфортное принятие душа и полив насаждений в саду, но и противопожарная защита строения, его отопление и многое другое. Чаще всего автономное водоснабжение обеспечивается с помощью скважины и погружного насоса достаточной мощности или насосной станции. При их подборе важен целый ряд критериев. Один из них – давление скважинных насосов, которое они могут создавать в системе.

Понятие давления

С точки зрения физики под давлением понимается величина, характеризующая воздействие силы, приложенной перпендикулярно поверхности, на единицу площади данной поверхности. В международной системе единиц данная величина измеряется в паскалях, но на практике для ее характеристики чаще используют такую величину как атмосфера. Данная единица характеризует воздействие 1 килограмма на 1 квадратный сантиметр поверхности, которое равно 101325 паскалей.

Читайте также:  Временное строение определение

Применимо к водоснабжению давление является ключевым параметром, характеризующим эффективность водопровода. Практически все устройства, подключенные к системе, не будут нормально работать без обеспечения стабильности указанного показателя. При этом, негативно на устройствах отражается как недостаточное, так и избыточное его значение.

Нормальным и достаточным считается давление в трубопроводе в диапазоне от 2,5 до 3,5 атмосферы, но идеальное значение должно составлять 4 атмосферы. Более того, это значение является минимальным необходимым для некоторых устройств, например, джакузи.

Геодезическая (статическая) высота всасывания насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между впускным патрубком насоса и свободной по-верхностью жидкости в наиболее низко расположенном резервуаре, измеряется в метрах (м).

Понятие напора

Помимо давления в области гидравлики и гидродинамики используется понятие напор, которое также определяется как давление жидкости, но выражается линейным значением высоты столба жидкости над определенным расчетным уровнем. Единицей измерения указанной величины в международной системе единиц является метр. В физике различают 4 вида напора: статический (свободный), геометрический, динамический (скоростной) и потерянный.

При выполнении расчетов, необходимых при проектировании водопровода, учитывается именно свободный напор, который показывает наименьшую высоту точки забора воды над уровнем земли. На эту высоту необходимо обеспечить подъем воды, преодолевая сопротивление самого трубопровода. В строительстве норматив свободного напора является 10 метров для первого этажа здания. В случае многоэтажных конструкций для каждого этажа, начиная со второго, к показателю 1 этажа прибавляется 4 метра.

При этом проект водопровода обязательно должен учитывать необходимость обеспечения 2 крайних режимов функционирования:

  1. Обеспечение требуемого значения в условиях максимального потребления воды.
  2. Обеспечение ограниченного напора в условиях полного отсутствия потребления.

Достижение указанных условий напрямую влияет на выбор насосного оборудования, материала и диаметра трубопровода.

Статическая высота подачи (статический напор) насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между выпуск-ным патрубком и наивысшей точкой гидросистемы, в которую необходимо подать жидкость.

Напор и давление насоса – разница и взаимосвязь

Напор насоса – это параметр, который в обязательном порядке рассчитывается и учитывается при покупке прибора. Под ним понимается энергия, которая передается жидкости от движущегося элемента насоса (крыльчатка, винт) и помогает преодолеть ей сопротивление труб, подняться по ним.

Обратите внимание! Величина измерения напора – метры водяного столба.

Необходимый напор прибора складывается из высот и расстояний, которые необходимо преодолеть жидкости в системе, чтобы ее излив в максимальной точке разбора был достаточным. При этом на каждый метр горизонтально проложенных труб приходится 10 м напора.

H – высота от зеркала воды до верхней точки водоразбора

Давление жидкости в системе водоснабжения – это сила, с которой она давит на стенки труб при движении. Измеряется в барах. Иногда используются и атмосферы, но здесь имеется небольшая погрешность – 1 бар = 1,0197 атмосфер. Прибор, поднимающий воду на высоту 10 м, создает на выходе давление в 1 бар. Это так называемое давление нагнетания насоса.

Таким образом, если в вашем доме необходимо поднять воду на высоту 30 м, то насос должен создавать давление минимум в 3 бар. Если насосное оборудование подобрано неправильно, в системе возникли неполадки, то показатель может отклониться от нормального. Что же делать тогда?

Система водоснабжения дома из скважины

Сходство понятий напора и давления

Исходя из определений напора и давления, данные величины являются взаимосвязанными. В частности, последнее является результатом произведения напора (высоты столба жидкости), плотности конкретной жидкости и величины ускорения свободного падения.

Наглядно сходство указанных параметров демонстрирует устаревшая на сегодняшний день система водоснабжения, при которой давление в трубопроводах достигалось путем установки водонапорных башен. В верхней части башен размещались емкости, которые наполнялись водой в период низкого потребления и помогали насосу обеспечить необходимые параметры в периоды пикового расхода.

Принципиально аналогичным образом автономные системы функционируют и в настоящее время. Главное произвести правильный расчет производительности насоса, чтобы с одной стороны не переплачивать лишние деньги за избыточную мощность, а с другой – обеспечить нормативные параметры рассматриваемых показателей в трубопроводе.

Потери давления насоса на всасывании

Это потери на трение между жидкостью и стенками трубопровода и зависят от вязкости жидкости, качества шероховатости поверхности стенок трубопровода и скорости потока жидкости. При увеличении скорости потока в 2 раза потери давления возрастают во второй степени

Информацию о потерях давления в трубопроводе, коленах, фитингах и т.п. при различных скоростях потока можно получить у поставщика.

Начальное избыточное давление насоса

Это давление на свободной поверхности жидкости в месте водозабора. Для открытого резервуара или бака это просто атмосферное (барометрическое) давление.

Столб воды высотой 10 м оказывает такое же давление, что и столб ртути (Hg) высотой 0,7335 м. Умножив высоту столба (напор) на плотность жидкости и ускорение свободного падения (g), получим давление в ньютонах на квадратный метр (Н/м2) или в паскалях (Па). Поскольку это очень незначительная величина, в практику эксплуатации насосов ввели единицу измерения, равную 100000 Па, названную баром.

Уравнение можно решить в метрах высоты столба жидкости:

ρv ] g ] hv = ρHg ] g ] hHgρv ] hv = ρHg ] hHghv = hHg ]

Давление насоса

Давление насоса. Теория и практика

Многие очень смутно представляют практическую работу того или иного типа насосов в зависимости от их классификации. Но это дело вполне разрешимое, если ознакомиться со статьями, расположенными в подразделе сайта интернет-гипермаркета NASOSOV.BY «Статьи», которые конкретно рассказывают, на каком принципе работают те или иные типы насосов: « Классификация насосов согласно их конструкции », «Насос. Объемные насосы», «Насос. Динамические насосы (продолжение)».

Теперь попробуем рассказать, что такое давление, создаваемое насосом. Практически, объясним, что такое напор, который может создать агрегат на выходе и на что он влияет.

Что такое давление и напор, которые может создать насос

При своей работе насос создает прирост удельной энергии жидкости, которую он перекачивает, другими словами потенциальную энергию, относительно к 1 кГ массы воды.

Читайте также:  Виды точечных светильников для натяжных потолков

Полная ее величина для полного объема раствора при входе в агрегат зависит от входного сечения трубопровода приемника «S1», удельной плотности потока «p» и скорости прохождения потока «v». Тогда, если сечение взять за величину центра сечения трубопровода Z1формулу удельной энергии на входе в насос: Э1 = Z1g + p1/q +v12/2 .

Теперь выведем формулу удельной энергии потока на выходе из насоса при сечении трубопровода S2, тогда при аналогичных данных, как для сечения 1-1 получим: Э2 = Z2g + p2/q +v22/2 , соответственно легко вычислить прирост энергии потока при работе насоса:

Э2 – Э1 = p/q = (Z2 – Z1)g + (p2 – p1)/q + (v22 – v12)/2 и вот получаем формулу давления насоса «Р»: p = (Z2 – Z1)gq + (p2 – p1) + q(v22 – v12)/2

Теперь можем показать формулу от понятия «напор жидкости», в каждом сечении трубы (на входе в насос и на выходе из него): Н = (Z2 – Z1) + (p2 – p1)/qg + (v22 – v12)/2g.

Если верить этой формуле, то напорные возможности насоса состоят из суммарной величины манометрического напора + разность квадратов скоростей потока жидкости во всасывающем и напорном патрубках агрегата.

Проектировщики насосов рассчитывают величину напора будущего агрегата по формуле:

Н = Нг.в. + Нг.н. + hп.в. + hп.н ., где уже Нг.в и Нг.н – геометрические высоты соответственных патрубков – всасывания и нагнетания, а hп.в. и hп.н – потери напора в соответствующих трубопроводах – всасывающем и напорном (нагнетающем).

Отсюда видно, что напор, который может развить насос равняется суммарной величине геометрических высот всасывающего и нагнетающего патрубков + суммарное значение потерь напора жидкости при ее движении от приемного резервуара (емкости) до места вытекания струи из нагнетательной магистральной трубы.

Практическое использование возможности насоса по созданию определенной величины давления, напора

На практике, когда мы выбираем насос, то сразу обращаем внимание, на какую высоту он может поднять столб воды определенного давления, чтобы примерно знать, сможет агрегат доставить воду к расходным кранам на втором (примерно) этаже вашего автономного дома. Или как справится насос с поднятием воды со скважины глубиной в 100 метров.

Мы уже все давно видели такие графики в инструкциях по эксплуатации того или иного насоса и не хотели понять, что на них изображен процесс изменения напора насоса в зависимости, например, от производительности.

Оказывается, чем больше воды насос выдает в нагнетающий патрубок, тем будет меньше величина напора струи воды при открытых кранах расхода. Напор можно измерить на выходе из насоса, а с увеличением высоты подачи воды (а так же при увеличении длины горизонтальных участков), напор от насоса будет пропорционально уменьшаться на определенную величину.

Если и без особых вычислений, параметры насоса по возможности создать определенное давление на выходе (напор в метрах высоты подачи воды) не совпадают с вашими желаниями, а по иному магистраль никак не провести в вашем конкретном случае, попробуйте применить промежуточные насосы повышения давления в водной магистрали или покупайте несколько насосов разного предназначения, которые в суммарной работе помогут обеспечить ваш дом и все хозяйство живительной влагой.

Характеристики насоса: напор и подача

Ключевые характеристики любого насоса для водоснабжения, отопления или канализации — это напор и подача. Как правило, чтобы подобрать насос под конкретную задачу нужно выяснить именно эти характеристики (помимо напряжения электропитания, производительности, габаритов и т.п.). Проще говоря, перед тем как вплотную заняться подбором насосной установки, необходимо понять какой объём перекачиваемой жидкости и на какую высоту должен быть способен поднять насос, чтобы обеспечить решение поставленной перед ним задачи.

Согласно стандарту EN 12723 одно из основных энергетических понятий центробежных насосов разделяют на понятия напора насоса и напора установки.

Напор насоса – это разность полных удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса. Напор пропорционален производительности насоса (PQ), передаваемой от насоса к перекачиваемой среде:

ρ плотность перекачиваемой среды (кг/м3)
g ускорение свободного падения (м/с2)
H напор насоса (м)
Q подача (м3/с)

Сумма мощностей (положительная подводимая мощность, отрицательная отдаваемая мощность) в форме производительности (PQ) в пределах системы равняется нулю. (см. рис. 1 Напор)

Подача насоса (Q) центробежного насоса – это необходимый объем потока, переносимый насосом через его выходное сечение. При расчете подачи насоса необходимо учитывать объем потоков, отводимых из выходного отверстия насоса для других целей (например, байпас).

При заметной сжимаемости перекачиваемой жидкости необходимо производить перерасчет на состояние всасывающего патрубка насоса по следующей формуле: (Qs + Qd)/2. Единица измерения подачи – м3/с, однако общепринятыми в технике центробежных насосов являются м3/ч и л/с. Для измерения подачи существуют различные способы (см. «Измерение скорости протекания»). Существуют разные виды подачи в зависимости от их расположения на кривой напора.

Подачи и их значение:

  • Наилучшая (оптимальная) подача (Q opt): подача в рабочей точке наилучшего (наивысшего) КПД, когда частота вращения и количество перекачиваемой жидкости соответствуют договору поставки
  • Номинальная подача (QN): подача, рассчитанная для насоса
  • Подача в соответствии с договором поставки (QLie): подача, указанная в договоре поставки (подтверждении заказа)
  • Наименьшая подача (Qmin): минимально допустимая подача, которую насос может длительно перекачивать без повреждений, при частоте вращения и перекачиваемой жидкости в соответствии с договором поставки
  • Максимальная подача (Qmax): максимально допустимая подача, которую насос может длительно перекачивать без повреждений, при частоте вращения и перекачиваемой жидкости в соответствии с договором поставки
  • Высшая точка подачи (QSch): подача в высшей точке (относительный максимум кривой напора) нестабильной кривой напора (см.«Характеристическая кривая»)
  • Ток разгрузки (QE)
  • Расход протечек через зазоры (QL)
  • Объемный расход на стороне всаса (Qs): объемный расход через всасывающий патрубок насоса
  • Объемный расход на входе (Qe): объемный расход через входное поперечное сечение установки
  • Объемный расход с напорной стороны (Qd): объемный расход через нагнетательный патрубок насоса
  • Объемный расход на выходе (Qa): объемный расход через выходное сечение установки. (см. рис. 2 Напор)

Оцените статью
Добавить комментарий