Мощность насоса: подбор по напору и расходу, производительность и формула расчета

Особенности оформления интерьера с декоративной плиткой

Производительность и качество Wilo

Циркуляционный насос для отопления Wilo, который можно все чаще встретить в современных отопительных системах, призван поддерживать высокий уровень циркуляции теплоносителя в сети. Благодаря его работе потребители получают гораздо больше тепловой энергии. К тому же это приводит и к увеличению КПД всей системы.

Включение в состав контура циркуляционного насоса Wilo позволяет добиться заметного уменьшения расхода труб. Дело в том, что в этом случае для системы используют трубы гораздо меньшего диаметра в отличие от систем, основывающихся на принципе естественной циркуляции.

Во время эксплуатации насосных установок Wilo почти полностью отсутствует шум. При этом они отличаются высокой надежностью и практичностью, небольшими габаритами, не создавая проблем в процессе технического обслуживания. Установить же их можно очень быстро.

Каждому циркуляционному насосу, который предлагает компания Wilo, присущи такие качества, как современное исполнение, высокая производительность, а также продолжительный срок службы

Немаловажно и то, что процедура монтажа этих устройств не требует много времени и сил. Довольно привлекательной является и цена на это оборудование, в чем ему уступают многие конкуренты

Сегодня в продаже можно встретить множество моделей насосов, изготовленных этим известным немецким концерном. Уже создано много сайтов, предоставляющих возможность любому желающему познакомиться с ассортиментом компании Wilo, который выделяется большим разнообразием.

Разновидности

Хотя компания Вило сумела выпустить немало циркуляционных насосов, все же высоковостребованными можно назвать следующие модели, которые просто установить:

• WiloStar-RS и модель WiloStar-RSD – хотя они и не обладают впечатляющей мощностью, это компенсируется высокой надежностью, а также низкой ценой. Их можно подключить ко многим домашним системам обогрева. Эти устройства оборудованы ручным переключателем частоты вращения, при помощи которого можно добиться увеличения КПД прибора. Подобные насосы могут устанавливаться в помещениях, площадь которых составляет 200-750 кв. м;

• Wilo Stratos ECO — эти образцы являются усовершенствованным вариантом предыдущего поколения циркуляционных насосов. Они могут работать в составе крупных систем обогрева, к которым подключен котел мощностью не менее 25 кВт. Эти модели характеризуются наличием электронного управления, которое позволяет выбирать желаемую мощность и режим производительности. Эти образцы могут с успехом обогревать небольшие коттеджи. Среди достоинств, которыми обладают подобные насосные установки, следует выделить низкий расход электричества, а также способность выполнять свои функции даже в условиях отрицательных температур;
• TOP-RL и модель TOP-S – основным назначением этих насосов является обогрев объектов с минимальной площадью 1400 кв. м. Модели представлены в трехфазном и сдвоенном вариантах и предусматривают возможность перевода на режимы повышенной эффективности и производительности;
• Wilo TOP-Z – уникальность этих установок заключается в том, что они могут использоваться в системах, в которых имеется вероятность образования отложений солей магния и кальция. Демонстрируя высокую эффективность в работе, эти аппараты не выходят из строя даже в том случае, когда в систему подается вода низкого качества.

Преимущества насосов

Обладая множеством достоинств, циркуляционные насосы для систем отопления Wilo отличаются и универсальностью. К тому же их легко установить. Поэтому этот вариант решения проблемы отопления подойдет и для владельцев небольших загородных домов, и для собственников промышленных предприятий.

Отдавая предпочтение насосам этой марки, покупатель может рассчитывать на следующие преимущества:

1. Благодаря более эффективной циркуляции по трубопроводам увеличивается количество поступаемой тепловой энергии, которая без труда доходит и до самых удаленных участков отопительной системы;
2. Котлы начинают работать при меньшем расходе топлива, что обеспечивает экономию денежных средств. В первую очередь этот положительный эффект ощущается при использовании циркуляционных насосов в крупных котельных на производственных предприятиях и прочих объектах;
3. Решение оснастить систему обогрева циркуляционным насосом положительным образом сказывается на сроке службы системы. Использование подобных установок позволяет поддерживать в системе высокой уровень давления, что не дает образовываться отложениям солей во время движения теплоносителя по трубам. Другим плюсом этих агрегатов следует назвать отсутствие закупорок и сужения диаметров труб.

Как выяснить показатель расхода насоса

Формула расчета выглядит так: Q=0,86R/TF-TR

Q – расход насоса в м.куб./ч;

R – тепловая мощность в кВт;

TF – температура теплоносителя в градусах Цельсия на входе в систему,

Схема расположения циркуляционного насоса отопления в системе

Три варианта расчета тепловой мощности

С определением показателя тепловой мощности (R) могут возникнуть трудности, поэтому лучше ориентироваться на общепринятые нормативы.

Вариант 1. В европейских странах принято учитывать такие показатели:

• 100 Вт/м.кв. – для частных домов небольшой площади;
• 70 Вт/м.кв. – для многоэтажек;
• 30-50 Вт/м.кв. – для производственных и хорошо утепленных жилых помещений.

Вариант 2. Европейские нормы хорошо подходят для регионов с мягким климатом. Однако в северных районах, где бывают сильные морозы, лучше ориентироваться на нормы СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», в которых учтена наружная температура до -30 градусов Цельсия:

• 173-177 Вт/м.кв. – для небольших зданий, этажность которых не превышает двух;
• 97-101 Вт/м.кв. – для домов от 3-4 этажей.

Вариант 3. Ниже предложена таблица, по которой можно самостоятельно определить необходимую тепловую мощность с учетом назначения, степени износа и теплоизоляции здания.

Таблица: как определить нужную тепловую мощность

Формула и таблицы расчета гидравлического сопротивления

В трубах, запорной арматуре и любых других узлах системы отопления возникает вязкое трение, которое приводит к потерям удельной энергии. Это свойство систем называют гидравлическим сопротивлением. Различают трение по длине (в трубах) и местные гидравлические потери, связанные с наличием клапанов, поворотов, участков, где изменяется диаметр труб и т.п. Показатель гидравлического сопротивления обозначают латинской буквой «H» и измеряют в Па (паскалях).

Формула расчета: H=1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+….+ZN)/10000

R1, R2 обозначают потери давления (1 – на подаче, 2 – на обратке) в Па/м;

L1, L2 – длина трубопровода (1 – подающего, 2 – обратного) в м;

Z1, Z2, ZN – гидравлическое сопротивление узлов системы в Па.

Чтобы облегчить расчеты потерь давления (R), можно воспользоваться специальной таблицей, где учтены возможные диаметры труб и приведены дополнительные сведения.

Таблица для определения потерь давления

Усредненные данные по элементам системы

Гидравлическое сопротивление каждого элемента системы отопления приведено в технической документации. В идеале следует воспользоваться характеристиками, указанными производителями. При отсутствии паспортов изделий можно ориентироваться на примерные данные:

• котлы – 1-5 кПа;
• радиаторы – 0.5 кПа;
• вентили – 5-10 кПа;
• смесители – 2-4 кПа;
• тепломеры – 15-20 кПа;
• обратные клапаны– 5-10 кПа;
• регулирующие клапаны – 10-20 кПа.

Сведения о гидравлическом сопротивлении труб из различных материалов можно вычислить по таблице ниже.

Таблица потерь давления в трубах

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Модификации насоса и технические параметры

Исходя из особенностей конструкции, насосы характеризуется производительной мощностью двигателя, типом ротора и управления.

Двигатель

Точный расчет параметров двигателя выполняется для конкретной отопительной системы, но общее правило подбора простое – мощность пропорциональна производительности (размера) рабочей части.

Управление работой

Управление насоса – это выбор скоростных режимов, от которых зависит эффективность всей системы. Для подогрева используется минимальный режим, в то время как при низких температурах быстрый отвод тепла требует увеличения скорости. Для регулирования этого процесса используется 2 типа управления:

1. Механический. Выбор скорости производится самостоятельно, а переключение вручную. Такое управление эффективно для небольших контуров, где реагирование на изменение скорости происходит быстро. Насос для отопления в частном доме, чаще всего, приобретается с таким управлением благодаря невысокой стоимости и более высокой ремонтопригодности.
2. Умные модернизированные модели управляются системой автоматики, которая в зависимости от температуры теплоносителя регулирует скорость потока. Стоят они дороже, но при установке многокомпонентных систем с коллекторами, он незаменимы. Кроме этого они увеличивают энергоэффективность на 25-35%.

Каждый производитель использует свои разработки, способствующие безаварийной работе в течение срока годности, поэтому цены на модели с одинаковыми характеристиками отличаются, также как и качество оборудования.

У внешне одинаковых насосов могут быть совершенно различные характеристики

Снижение стоимости в более дешевых фирмах происходит за счет минимального запаса прочности. Чаще всего это подразумевает уменьшение толщины на неответственных элементах деталей, использование менее прочных и дешевых материалов, которых хватает только на указанный срок эксплуатации. Выбор фирмы–производителя во многом определяет качественные характеристики изделия. Сориентироваться в них можно, прочитав отзывы или углубившись в изучение используемых для деталей материалов.

Ротор или маховое колесо

Существует 2 принципа работы ротора:

Сухой. Трущиеся детали и сам ротор находится в герметично закрытом корпусе, – с водой соприкасаются только лопасти, создающие поток. Такие модели характеризуются высокой мощностью, эффективностью, но более чувствительны к механическому загрязнению энергоносителя. Требуется прохождение ежегодной технической профилактики электродвигателя. Кроме того, их установка должна проводиться удалено от жилых комнат из-за повышенного уровня шума.

Циркуляционный насос с сухим ротором – двигатель и нагнетатель расположены в разных корпусах

Мокрый. Наиболее распространенный тип за счет неприхотливости в обслуживании, стоимости и разнообразия моделей. В открытой конструкции движущиеся детали (подшипники, валы, ротор и т. д.) находятся в воде, которая одновременно является для них смазочным материалом и охладителем для двигателя. Используются соответствующие нержавеющие сплавы, прокладки из водостойких материалов. Система менее прихотлива к механическим примесям в энергоносителе, а срок службы бытового прибора рассчитан на 7 лет.

В насосе с мокрым ротором двигатель и нагнетатель расположены в одном корпусе

Таблица 4.3 — Расчет профилирования цилиндрической лопасти

насос центробежный колесо профилирование

1. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. М., «Машиностроение», 1966 г.

2. Степанов А.Н. Центробежные и осевые насосы. М., «Машгиз», 1960 г.

3. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М., «Энергия», 1977 г.

4. Шерстюк А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М., «Машиностроение», 1976 г.

Рекомендации по расчету мощности насоса для скважин на воду.

Иногда люди задают такие вопросы: посоветуйте хороший насос для скважины, так как старый уже не справляется со своей задачей.

Ответы на наиболее распространенные вопросы будут приведены ниже в виде рекомендаций от специалистов.

1.    При выборе помпы старайтесь не отдавать предпочтение вариантам с вибрацией, хотя цена на них ниже. Такой вид оборудование больше подойдет для обычных колодцев, так как их коммуникации со временем засыпаются песком.

2.    Лучше выбирать погружные помпы центробежного типа. Это позволит избежать засыпания песком скважины.

3.    Для получения более качественной воды устанавливайте насос на расстоянии не менее 1 м от фильтра.

4.    При израсходовании воды необходимо учитывать не только средние показатели, но и пиковые значения. Также следите за тем, что бы хватило воды для технических целей (полива огорода, мойки машины и т.п.).

5.    Для обеспечения хорошего напора воды необходимо выбирать помпу с запасом по мощности в 20% от выбранного значения. Это позволит создать избыточное давление в системе и обеспечить отличный напор воды. Снижению давления способствуют такие факторы, как заиливание водопроводов, использование фильтров. Произвести самому подобного вида расчет без необходимых знаний и навыков не получится, поэтому лучше обратится за помощью к профессионалам.

6.    Старайтесь опускать помпу на 1 м ниже динамического уровня воды. Этой мерой предотвратите охлаждение двигателя водой, которая поступает снаружи.

7.    Для защиты от скачков напряжения рекомендуется установить стабилизаторы, так как для погружной помпы очень важно, что бы в сети был стабильное напряжение и ток. Тем самым вы дополнительно защитите оборудование и продлите его срок службы

8.    Обратите внимание, что диаметр насоса должен быть как минимум на 1 см меньше, чем диаметр самой скважины. Это позволит продлить срок службы помпы и упростить процедуру монтажа/демонтажа оборудования. Например, если скважина диаметром 76 см, то насос нужно выбирать по диаметру не более 74 см

Например, если скважина диаметром 76 см, то насос нужно выбирать по диаметру не более 74 см.

Погружные центробежные электронасосы

Введение

погружный центробежный электронасос

Погружные центробежные электронасосы предназначены для
откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонно-направленных, жидкость,
воду, нефть, механические и химические примеси, и наиболее целесообразно при
эксплуатации нефтяных скважин с большим дебитом.

Центробежный насос спускается в скважину
под уровень жидкости на насосно-компрессорных трубах и приводится в действие
расположенным под ним электродвигателем, электроэнергия к которому подводится
по специальному кабелю. Рас положение приводящего двигателя непосредственно у
насоса позволяет передавать ему большие мощности.

Обслуживание скважинных центробежных
насосов облегчается за счет того, что на поверхности размещаются только станция
управления и трансформатор. Монтаж оборудования также упрощается, так как для
относительно легких станций управления и трансформатора не требуется фундамент
.

Межремонтный период работы у скважинных
центробежных насосов при средних и больших отборах больше, чем у штанговых.

Скважинные центробежные насосы предназначены для подъ ема
жидкости с содержанием в ней воды не более 99 %, меха нических примесей (по
массе) не более 0,01 %, с температурой не более 90 °С. Насосы повышенной
износостойкости допускают содержание механических примесей (по массе) до 0,05
%. Для подъема из нефтяной скважины жидкости с повышенной коррозионной
активностью применяются скважинные центробежные насосы, основные детали которых
изготовлены из коррозионностойких материалов.

1.Анализ существующих конструкций

Установка погружного центробежного
электронасоса (УЭЦН) представляет собой нефтяную скважину, рисунок 1.1, в
которую на колонне насосно-компрессорных труб 4 (НКТ) под уровень жидкости
спущен погружной насосный агрегат, состоящий из многоступенчатого центробежного
насоса 2 и погружного электродвигателя 1. Электроэнергия к погружному
электродвигателю 1 подается по бронированному кабелю 3, закрепленному снаружи
колонной НКТ специальными хомутами. На поверхности земли кабель соединен с
автотрансформатором 8 и станцией управления 7.

Подъем продукции скважины осуществляется
внутри колонны НКТ 4 в результате работы погружного центробежного
электронасоса, который приводится в действие погружным электродвигателем.
Подвеска НКТ в скважине осуществляется на устьевом оборудовании 6, которое
имеет специальную конструкцию уплотнения, обеспечивающего герметизацию кабеля в
месте его входа в скважину.

Электроэнергия по кабелю подается с
поверхности в погружной электродвигатель, где преобразуется в механическую
энергию вращения вала двигателя. Вал двигателя приводит в действие вал
погружного насоса, соединенного в единую сборочную конструкцию с погружным
электродвигателем. В результате чего насос отбирает жидкость из скважины и под
давлением нагнетает ее внутри колонны НКТ и далее через устьевое оборудование
подает в наземный трубопровод.

Рисунок 1.1 — Установка погружного
центробежного электронасоса типа УЭЦН:

1 — электродвигатель с гидрозащитой; 2 — насос; 3 — кабельная
линия; 4 — колонна насосно-компрессорных труб; 5 — крепежный пояс; 6 —
оборудование устья скважины; 7 — станция управления; 8 — трансформатор

1.1 Отечественные ЭЦН

Отечественной промышленностью предусмотрен выпуск насосных
установок обычного (УЭЦН) и модульного (УЭЦНМ) исполнения.

Погружной центробежный насос (ЭЦН) для
добычи нефти представляет собой высоконапорный многоступенчатый насос
вертикального исполнения, предназначенный для работы с погружением его под
уровень добываемой жидкости в скважине. Выпускаемые для нефтяной отрасли насосы
содержат от 130 до 415 ступеней, размещаемых внутри корпусов секций,
соединяемых между собой посредством фланцевых соединений. Выпускаются насосы в
двух-, трех- и четырех секционном исполнении. Секции подразделяются на
«нижнюю», «верхнюю» секции и конструктивно являются не взаимозаменяемыми.

Длина секции до 8300 мм. Наружный диаметр
корпуса у всех собранных секций одинаковый и зависит от поперечного сечения
скважины. В соответствии с этим образованы условные группы 5, 5А, 6. В группу
5-92 мм, группу 5А — 103 мм, группу 6-114 мм. Для каждой группы насосов
разработаны типоразмеры насосов, таблица 1.2. Верхняя секция насоса имеет
ловильную головку для соединения на резьбе с колонной подъемных
насосно-компрессорных труб, и нижний фланец для соединения с верхней секцией, а
в нижней приемной устройство (основание), защищенной сеткой для отбора
добываемой жидкости.

Технические аспекты алюминиевых батарей

Для обустройства автономной системы отопления необходимо не только выполнить монтажные работы в соответствии с действующими нормативами, но и правильно выбрать алюминиевые радиаторы. Это возможно сделать только после тщательного изучения и анализа их свойств, конструктивных особенностей, технических характеристик.

Классификация и конструктивные особенности

Производители современного отопительного оборудования изготавливают секции алюминиевых радиаторов не из чистого алюминия, а из его сплава с кремниевыми добавками. Это позволяет изделиям придать устойчивость к коррозии, большую прочность и продлить срок их службы.

Сегодня торговая сеть предлагает широкий ассортимент алюминиевых радиаторов, отличающихся по своему внешнему виду, которые представленными такими изделиями как:

• панельные;
• трубчатые.

По конструктивному решению отдельно взятой секции, которые бывают:

• Цельными или литыми.
• Экструзионными или составленными из трех отдельных элементов, внутренне закрепленных между собой болтами с поролоновыми или силиконовыми прокладками.

Также различают батареи и по габаритам.

Стандартных размеров с шириной в пределах 40 см и высотой, равной 58 см.

Низкие, высотой до 15 см, что дает возможность устанавливать их на очень ограниченных пространствах. В последнее время производители выпускают алюминиевые радиаторы этой серии «плинтусного» исполнения с высотой от 2 до 4см.

Высокие или вертикальные. При небольшой ширине, такие радиаторы в высоту могут доходить до двух или трех метров. Такое рабочее расположение по высоте, помогает достаточно эффективно обогреть большие объемы воздуха в помещении. Кроме этого, такое оригинальное исполнение радиаторов выполняет дополнительно и декоративную функцию.

Срок службы современных алюминиевых радиаторов определяется качеством исходного материала и не зависит от количества составляющих его элементов, их размеров и внутреннего объема
. Производитель гарантирует их стабильную работу при правильной эксплуатации до 20 лет.

Основные рабочие характеристики

Сравнительные характеристики

Технические характеристики и конструктивные решения алюминиевых радиаторов разрабатываются для обеспечения ими удобного и надежного нагрева помещений. Основными составляющими, характеризующими их технические свойства и эксплуатационные возможности являются такие факторы.

Рабочее давление. Современные алюминиевые радиаторы рассчитаны на показатели давления от 6 до 25 атмосфер. Для гарантии этих показателей в заводских условиях каждая батарея тестируется при давлении в 30 атмосфер. Этот факт дает возможность устанавливать это теплотехническое оборудование в любую систему отопления, где исключается возможность образования гидроударов.

Мощность. Этот показатель характеризует термодинамический процесс передачи тепла с поверхности батареи отопления в окружающую среду. Он указывает, какое количество тепла в ваттах может произвести прибор в единицу времени.

Кстати, происходит способом конвекции и теплового излучения в соотношении 50 на 50. Числовое значение параметра теплоотдачи каждой секции указывается в паспорте прибора.

При расчете необходимого для установки количества батарей, их мощность играет первостепенную роль. Максимальная теплоотдача одной секции отопительного алюминиевого радиатора довольно велика и доходит до 230 Ватт. Такой внушительный показатель объясняется высокой способностью алюминия к теплопередаче.

Это значит, что для его нагрева нужно затратить меньше энергии, чем для чугунного аналога.

Температурный диапазон нагрева теплоносителя в алюминиевых батареях превышает 100 градусов.

В качестве справки, стандартная секция алюминиевого радиатора высотой 350–1000 мм, глубиной 110–140 мм, с толщиной стенок от 2 до 3 мм, имеет объем теплоносителя 0,35– 0,5 литра, и способна нагреть площадь в 0,4–0,6 квадратного метра.

Расчёт напора

Произвести расчёт напора для скважинного насоса центробежного или вибрационного типа вовсе не сложно. Для этого используют такую формулу:

H = Hgeo + (0,2 x L) + 10 ,

в которой значения таковы:

• Н — итоговый напор для конкретного скважинного центробежного или вибрационного насоса;
• Hgeo м— высота трубы от места установки скважинного насоса до самой высокой вертикальной точки водозабора;
• 0,2 — коэффициент сопротивления трубопровода по всей его протяженности;
• L — горизонтальная длина трубы системы водоснабжения;
• 10-15 приблизительный показатель, необходимый для получения стабильного напора в системе, который требуется добавить к результату при расчёте.