Мощность насоса, расчет мощности, напора и производительности насоса по формуле, как рассчитать полезную мощность насоса

Чтобы обеспечить стабильность в работе автономной системы водоснабжения, необходимо прежде всего правильно рассчитать мощность насоса. Разберем, что собой представляет данный параметр, каковы критерии выбора насоса, какие основные характеристики требуется рассчитать, какие факторы прямо влияют на расчет, в чем состоит суть метода расчета путем измерения и вычисления, а также каковы основные особенности расчета параметров насосов различного типа.

У каждой разновидности насоса свое значение мощности и особенности эксплуатации Источник cnp-center.ru

Мощность насоса – что это такое, критерии выбора насоса, расчетные параметры

Под мощностью насоса понимается количество перекаченной воды в единицу времени. Величина выражается в литрах или куб. м. в секунду и характеризует производительность или полезную мощность оборудования. Помимо нее существует потребляемая мощность. Это показатель затрачиваемой электроэнергии, выражаемый в кВт. Соотношение полезной мощности к затрачиваемой отображает коэффициент полезного действия. Чем больше его значение, тем меньше энергии теряется на перекачку воды, и тем, соответственно, эффективнее оборудование.

При выборе насоса в первую очередь учитывается следующий ряд критериев:

Конструкционные и технические особенности.

Для конкретных условий применения всегда требуется насос определенной конструкции и заданными техническими параметрами, расчет которых можно выполнить заранее. Во многих случаях выбор оборудования задается технологией подачи жидкой среды. Например, если нужна максимально равномерная накачка воды, то применяются центробежные модели.

Когда требуется максимально равномерная подача воды, применяется центробежный насос Источник vseinstrumenti.ru

В остальных случаях, или когда этого также требует технология, допускается использовать поршневые установки – обеспечивающие подачу воды порциями. Другим примером технических требований является случай, когда насос должен или вынужден располагаться внутри источника под водным зеркалом. В таком случае применяются погружные модели.

Тип перекачиваемой жидкости.

Насосное оборудование должно обеспечивать беспрепятственную перекачку конкретной жидкой среды. В частном домовладении насосы используются далеко не только для того, чтобы подавать воду из колодца или скважины в домашнюю систему водоснабжения.

Зачастую хозяевам своего дома приходится заниматься выкачиванием выгребных ям и септиков, а также откачивать подвалы, цоколи, низменные места на участке при затоплении. Кроме того, для владельцев бассейнов и искусственных прудов также требуется специальный откачивающий прибор. Все эти жидкости могут включать в состав как мелкие, так и крупные частицы, и отличаться по характеристикам вязкости и текучести от обычной чистой воды.

Для откачки воды с большим количеством примесей применяется специальный тип насосов Источник jeelex-pumps.ru

Основные рабочие характеристики.

К главным параметрам насосного оборудования, влияющим на его работу, относятся:

Производительность.
Напор.
Потребляемая мощность.

Для обеспечения длительной и надежной эксплуатации в первую очередь учитываются первые 2-е характеристики. Как правило, они зависят друг от друга и задают область применения оборудования. Например, 1-ступенчатый центробежный насос способен перемещать воду до 100 м, и по расчету ему будет соответствовать производительность до 1000 м³ в час. При этом многоступенчатые модели способны создавать напор до 1000 м и полезную мощность до 10 тыс. куб. метров в час.

Основные расчетные параметры

Существуют 3 основных параметра, максимально точно характеризующих работу насосов, это:

Производительность.

Величина определяется, как объем перекачиваемой жидкости в определенный промежуток времени, например, 1 литр в секунду. На практике, например, в системе водоснабжения частного дома, она должна быть равна величине суммарного расхода со всех потребителей – душа, раковин, ванны и проч.

Производительность насоса должна быть такой, чтобы обеспечивать все потребители в доме Источник sovet-ingenera.com

Однако теоретический расчет не учитывает возможные потери в виде утечек ввиду не совершенности трубопровода. Поэтому существует такое понятие, как фактический расход. Между собой обе величины связываются объемным КПД. При этом необходимо учесть, что современные приборы и системы водопроводов – ввиду большой надежности и герметичности – позволяют выровнять их значения.

Напор.

Зачастую данная величина воспринимается, как высота водяного столба, которую может создать насос. В действительности это далеко не всегда так. В теоретическом расчете напор насоса представляет собой энергию, передаваемую единице массы перекачиваемой жидкой среды.

Величина измеряется в метрах, и зависит от нескольких сопутствующих факторов. Это прежде всего – разница давления между точкой забора и приема, высота подъема, сопротивление потоку.

Потребляемая мощность.

Характеристика показывает количество энергии, затрачиваемое насосом на перекачку жидкости. Ее значение всегда выше полезной мощности – силы, непосредственно затрачиваемой на подачу воды.

Потребляемая мощность, как правило, указывается на информационной табличке корпуса устройства Источник cloudinary.com

При этом определенная доля энергии уходит на потери в трубопроводах, преодоление сил трения в механизмах и проч. местах. Разница между потребляемой и полезной мощностью выражается коэффициентом полезного действия.

Рекомендация! Для определения мощности насоса необходимо знать общий расход потребления воды в доме, суммировав значение каждого потребителя. Выполнить такой подсчет на практике достаточно сложно. Поэтому готовые данные можно взять из специальных таблиц. При этом среднесуточный показатель на 1 человека не превышает 200 литров.

Виды по типу размещения

По способу размещения водоснабжающие гидронасосы подразделяются на два класса:

Поверхностного типа. Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
Погружные. Полностью опускаются в воду на некоторую глубину.

Иногда в отдельный класс выделяют насосные станции, которые по сути являются компактным самодостаточным водонапорным комплексом, состоящим из поверхностного насоса, накопительного мембранного бака‑гидроаккумулятора, реле давления воды и схемы управления.

Факторы, влияющие на расчет

При расчете мощности насоса должен быть учтен следующий ряд факторов:

Глубина скважины.

Точное определение параметра необходимо для правильного расчета дебита источника. Более того, это позволит грамотно подобрать насос по глубине погружения и высоте подъема воды.

Статический уровень.

Это расстояние от водяного зеркала до поверхности земли, когда водозаборный источник не эксплуатируется. Период простоя скважины до начала измерения варьируется от 1 часа до суток.

Для правильной работы скважины необходимо точно определить статический и динамический уровень Источник teployug.ru

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на инженерных системах (отоплении, водоснабжении, канализации и прочих) и сопутствующих работах

Максимального значения достигает в период весенних паводков, минимального – в засушливый период. Поэтому измерять его всегда лучше в летний период бездождья.

Динамический уровень.

Это расстояние от поверхности земли до водяного зеркала при полном водозаборе. Разница между статическим и динамическим уровнями максимальна на неглубоких скважинах – малонапорных песчаных и абиссинских с низким дебетом, и практически полностью отсутствуют в глубоких артезианских источниках.

Большое значение имеет определение динамического уровня при расчете глубины монтажа погружного насоса. Так как от этого будет зависеть величина внешнего давления столба воды на прибор в отключенном состоянии. В оптимальном случае оборудование должно погружаться не ниже 1-2 метров под динамическую отметку.

Потребляемый объем.

Для того, чтобы рассчитать напор и другие характеристики устанавливаемого насоса, необходимо прежде всего определить, какой объем воды он будет перекачивать ежедневно. Величина зависит от типа и количества приемников, а также какое количество людей будет ими пользоваться. Для каждого сантехнического прибора существует свое значение параметра.

Объем потребляемой воды в доме зависит от конкретного типа потребителя и их суммы Источник proekt-sam.ru

Например:

Раковина с краном – 250 л/ч.
Умывальник со смесителем – 180 л/ч.
Ванна со смесителем – 300 л/ч.
Душевая кабина – 115 л/ч.
Унитаз с бачком – 83 л/ч.

Однако в расчетах необходимо учитывать и коэффициент использования, который, как правило, варьируется от 0,15 до 0,5 для различных приборов. При этом суммарный потребляемый объем не должен быть больше величины дебита скважины.

Диаметр труб скважины или колец колодца.

Для неглубоких узких скважин абиссинского типа применяют наружные центробежные насосы с погружением водозаборной трубы. Так как стандартные погружные модели с диаметром корпуса 4 дюйма в них установить не представляется возможным. Для них требуется скважинная труба с внутренним диаметром не менее 100 мм.

Для моделей с высокой производительностью и корпусом 6 дюймов необходимо труба не менее, чем на 150 мм. Если же на участке используется колодец в качестве водоисточника, к диаметру колец также предъявляются особые требования – при условии установки специальных погружных электронасосов с поплавковым выключателем. Последний должен располагаться на поверхности воды не менее, чем на 300 мм от центральной оси прибора.

Схематическое изображение устройства системы водоснабжения для дома Источник 7filtrov.shop

Состав воды.

В зависимости от вида водозаборного источника состав воды может существенно варьироваться. Поэтому для каждой разновидности рекомендуется применять свой, хорошо подходящий под конкретные условия тип насоса:

Недорогие абиссинские скважины глубиной до 8 м обслуживаются вихревыми или центробежными видами насоса. Перекачиваемая вода достаточно чиста.
Песчаные источники отличаются большей глубиной и содержанием в воде твердых частиц. Если вода относительно чиста, применяются глубинные центробежные насосы, а при значительном замутнении – модели винтового типа.
Артезианские скважины с твердым известковым дном обслуживаются вихревыми и центробежными электронасосами.

При этом, чтобы точно посчитать напор и другие важные характеристики насоса, необходимо учесть фактор гидравлического сопротивления в водяных фильтрах. Так как ввиду плохого качества воды они часто устанавливаются в систему водозабора.

При расчете характеристик насоса необходимо учитывать гидравлическое сопротивление фильтра для воды Источник ichip.ru

Какой лучше выбрать?

Перед тем как выбрать водяной насос для дома, следует сравнить преимущества и недостатки двух их основных видов:

Поверхностные насосы	Погружные
Устанавливаются стационарно. Проще в обслуживании.	Для ремонтно‑профилактических работ требуют подъема из скважины или колодца на поверхность.
Нуждаются в двух трубопроводах: всасывающем и нагнетания.	Работают только на нагнетание.
Максимальная высота всасывания — 10 м. Реальная, с учетом потерь в трубопроводе и запаса на понижение уровня воды в колодце — не более 7~8 м.	Подъем с глубины ниже 10 м.
Нуждаются в заполнении жидкостью перед первым пуском или после ремонтных работ.	Готовы к работе сразу после погружения.
Существует опасность перегрева мотора при длительной работе.	Погруженный в воду насос охлаждается как наружной водой извне, так и прокачиваемой изнутри.
Необходимость консервации на зиму для летнего варианта водопровода.	На зиму достаточно слить воду из системы.
Работа сопровождается шумом.	Бесшумны.

Расчет путем измерения и вычисления

Для вычисления минимальной силы, необходимой для запуска насоса (или напора), требуется знать производительность (или расход) и общий скоростной напор, для чего применяется следующая формула:

Р = Осн * П * Увж / 3960

Р – мощность водяного потока, в лошадиных силах (л. с.),

Осн – общий скоростной поток, измеряемый в метрах или футах,

П – производительность, равная расходу воды, измеряется в галлонах/мин (gpm),

Увж – удельный вес перекачиваемой жидкости, для воды равный 1,

3960 – поправочный коэффициент.

Для измерения данных, занесения их в формулу и последующего вычисления используется следующий алгоритм:

Определяется требуемый расход. В примере рассматривается насос для полива участка с насаждениями из колодца, для чего требуется 20 галл/мин.

При расчете мощности должно обязательно учитываться расстояние от колодца до крана, душа и прочих потребителей Источник колодец24.москва

Измеряется расстояние по вертикали между точкой водозабора в источнике и точкой приемника. Например, расстояние между водозаборными отверстиями насоса в скважине и точкой полива может составлять 30 метров, или в переводе на англоязычную систему измерений – 100 футов.
Оцениваются потери напора на силы терния в водопроводе. Если для примера взять 1-дюймовую пластиковую трубу, то на каждые 100 фт длины теряется около 6,3 фт напора. Для примера – общая длина трубы, включая горизонтальный участок, составит 150 фт – общие потери составят около 9,5 фт. При этом учитываются потери на соединения и переходы. Если предположить, что в трубопроводе будет 1 прямоугольный переход и 3 прямых резьбовых, значение для данного материала составит 15 фт. В сумме 9,5 + 15 = 24,5 фт.
Суммируется общая высота подачи и потери. В данном примере – 150 + 24,5 = 174,5 фт. Полученное значение соответствует величине Осн в выше приведенной формуле. Это и будет минимальная нагрузка, которую должен осилить мотор насоса.

Чем больше ответвлений в водопроводе, тем сильнее потеря мощности насоса Источник znatoktepla.ru

Измеренные значения подставляются в выше приведенную формулу и по ней далее рассчитывается полезная минимальная мощность насоса или сила водяного потока в л. с. Р = 174,5 * 20 * 1 /3960 = 0,88 л. с.
Корректируется значение мощности мотора насосного оборудования с учетом показателя эффективности. Последний, как правило, у современных моделей варьируется в диапазоне от 50 до 85%. Если для примера взять его минимальное значение, получится = 0,88/0,5 = 1,76 л. с.

Справка! Мощность мотора насоса может указывать как в ваттах, так и в лошадиных силах. 1 л. с. = 746 Вт. В выше приведенном примере прибор на 1,76 л. с. соответствует 1312 Вт, или 1,3 кВт.

Схема подключения

Перед описанием схем подключения напомним о таких важных характеристиках насоса, как мощность; диаметр; возможность плавного пуска или возможность электронного управления частотой вращения вала; устойчивость к перепадам напряжения; минимальная и максимальная глубина погружения; диаметр насоса. Так, диаметр насоса прямо связан с ценой скважины: чем меньше диаметр насоса, тем меньше диаметр трубы, а значит, её бурение будет дешевле.

Насос подключается через реле давления либо через автоматику реле протока. Зная характеристики системы и насоса, т.е. давление и мощность, которую придется размыкать вашему реле, можно оптимально подобрать нужное реле для насоса.

В некоторых моделях насосов предусмотрена защита от перегрева и защита от сухого хода, однако она носит исключительно аварийный характер. При монтаже системы стоит предусмотреть собственную систему защиты от сухого хода.

Недостаток систем, работающих с реле давления: между запусками и остановками насоса всегда будет изменяться давления, что вызовет дискомфорт в использовании воды в душе. Во избежание такого неудобства можно приобрести насос с частотным преобразователем.

Обратите внимание на максимальную глубину погружения насоса: чрезмерное заглубление приведёт к выходу насоса из строя

Видео описание

Видео-пример расчета мощности насоса для отопления:
Величина напора рассчитывается следующим образом:

Когда присутствует запасная емкость, расположенная выше насоса. Ртр = Ргео + Рпотерь + Рсвоб – Рвысота емкости.
Когда источник воды находится ниже насоса. Ртр = Ргео + Рпотерь + Рсвоб + Рвысота источника.

Производительность насоса поверхностного типа вычисляется по стандартному способу с учетом поправочного коэффициента.

Циркуляционный.

Насос циркуляционного типа применяется для перекачки теплоносителя в автономной системе отопления. Для эффективной эксплуатации последней требуется особо тщательный расчет как величины напора, так и показателя производительности.

Производительность рассчитывается по следующей формуле:

Птр = Тнеобх / (1,16 *Твых – Твход)

Птр – требуемая производительность,

Тнеобх – тепловая мощность котла,

Твых – Твход – разница температур теплоносителя на выходе в систему и входе в агрегат,

1,16 – удельная теплоемкость воды.

Напор циркуляционного насоса определяется не разницей высот между источником и приемником, а величиной гидравлического сопротивления.

Политика конфиденциальности

Интернет-магазин «Водомастер.ру» ценит доверие своих клиентов и заботится о сохранении их личных (персональных) данных в тайне от мошенников и третьих лиц. Политика конфиденциальности разработана для того, чтобы личная информация, предоставленная пользователями, были защищены от доступа третьих лиц.

Основная цель сбора личных (персональных) данных – обеспечение надлежащей защиты информации о Пользователе, в т.ч. его персональных данных от несанкционированного доступа и разглашения третьим лицам, улучшение качества обслуживания и эффективности взаимодействия с клиентом.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Настоящая Политика в отношении обработки персональных данных (далее – «Политика») подготовлена в соответствии с п. 2 ч .1 ст. 18.1 Федерального закона Российской Федерации «О персональных данных» №152-ФЗ от 27 июля 2006 года (далее – «Закон») и описывает методы использования и хранения интернет-магазином «Водомастер.ру» конфиденциальной информации пользователей, посещающих сайт vodomaster.ru.

2.2. Предоставляя интернет-магазину «Водомастер.ру» информацию частного характера через Сайт, Пользователь свободно, своей волей дает согласие на передачу, использование и раскрытие его персональных данных согласно условиям настоящей Политики конфиденциальности.

2.3. Настоящая Политика конфиденциальности применяется только в отношении информации частного характера, полученной через Сайт. Информация частного характера – это информация, позволяющая при ее использовании отдельно или в комбинации с другой доступной интернет-магазину информацией идентифицировать персональные данные клиента.

2.4. На сайте vodomaster.ru могут иметься ссылки, позволяющие перейти на другие сайты. Интернет-магазин не несет ответственности за сведения, публикуемые на этих сайтах, и предоставляет ссылки на них только в целях обеспечения удобства пользователей. При этом действие настоящей Политики не распространяется на иные сайты. Пользователям, переходящим по ссылкам на другие сайты, рекомендуется ознакомиться с политикой конфиденциальности, размещенной на таких сайтах.

Видео описание

Видео-инструкция по подбору скважинного насоса:
Величина рассчитывается по следующей формуле:

Ртр = (Е * К + Ссум) / р * н

Ртр – необходимый напор,

Е – потери на трение,

К – максимальная длина трубопровода, с учетом дальнего прибора отопления,

Ссум – сумма коэффициентов запаса для фитингов, арматуры, смесителей и прочих элементов,

р – плотность теплоносителя,

н – физическая величина ускорения свободного падения.

Центробежный

Для того чтобы рассчитать необходимую подачу центробежного насоса, нужно учесть величину оборотов рабочего колеса – фактически она будет равна разнице давления воды на входе и выходе в полость с рабочим колесом. Для вычисления теоретического значения величины применяется следующая формула:

Нтео = у *с *cos a / н

у – окружная скорость,

с – скорость перемещения воды,

cos a – косинус угла между скоростью на входе в рабочую полость и окружной скоростью,

н – величина ускорения свободного падения.

Теоретически рассчитанная производительность перемножается на поправочный гидравлический коэффициент (0,8-0,9) и коэффициент учета числа лопаток (0,6-0,8). Напор прибора рассчитывается также, как и для аналогов.

Самые «ходовые» модели насосных агрегатов

Производители предлагают широкий выбор оборудования разной мощности, предназначенного для перекачки жидких сред с различными параметрами. Но нас интересуют только проточные модели, работающие в сетях домашнего отопления и горячего водоснабжения.

Как отличить циркуляционные агрегаты от центробежных и других видов насосов:

по форме – электрический мотор и крыльчатка установлены в одном корпусе, патрубки выходят по бокам нижней части (не посередине);
по наличию «мокрого» ротора, значительно снижающего шум вращения крыльчатки;
2 типоразмера монтажной длиной 130 и 180 мм;
условный проход патрубков — 15, 20, 25 и 32 мм, присоединение — муфтовое (резьбовое);
паспортное давление – 0.4, 0.6 и 0.8 Бар.

Указанные параметры легко выяснить по маркировке изделия. Пример: цифры в названии Wilo Star-RS 15/4 обозначают внутренний диаметр соединительных патрубков 15 мм (Ду 15) и напор 4 м водного столба (0.4 Бар). Пример второй: аппарат Grundfos ALPHA2 25-60 подключается к трубам Ду 25 и развивает давление 0.6 Бар (6 метров).

Справка. Обычно производители выпускают расширенные линейки изделий. Немецкий бренд Wilo предлагает циркуляционные нагнетатели, располагающие напором 2, 4, 6, 7 и 8 м. вод. ст. Но «ходовыми» моделями все равно остаются «четверки» и «шестерки», реже – «восьмерки».

Устройство насоса с «мокрым» ротором
Конечно, существуют и более мощные насосы, чей напор достигает 1…10 Бар, но в частных жилищах таковые не применяются. Маленькие агрегаты длиной 130 мм с патрубками ½ и ¾ дюйма обычно ставятся внутри котлов, большие (18 см, 1 и 1 ¼») – врезаются в отопительные магистрали.

Коротко о главном

Полезная мощность насоса характеризуется количеством воды, перекаченной за определенный период времени. Количество энергии, потраченное на эту работу, определяется, как потребляемая мощность. Соотношение этих величин показывает КПД насоса. При выборе насоса учитываются – конструктивные и технические особенности, тип жидкости, рабочие характеристики.

Работу насоса характеризуют 3 главных параметра – производительность, насос и мощность. При вычислении мощности учитывается следующий ряд факторов:

Глубина источника.
Статический и динамический уровень.
Потребляемый объем.
Диаметр труб или колец.
Состав воды.
Высота от источника до приемника.
Давление в водопроводе.

Для расчета мощности применяется специальная формула – Р = Осн * П * Увж / 3960, величины для которой измеряются специальным способом. В частной практике чаще всего применяются такие виды насосов, как поверхностный, погружной, центробежный и циркуляционный. Расчет напора и производительности для каждого из них имеет свою специфику.

Включение в систему водоснабжения

Как говорилось выше, более других удобны в установке и эксплуатации готовые насосные станции, технические характеристики которых пригодны для водообеспечения небольшого дома на семью из 2~3 человек или дачи.

Подключение их сводится к нескольким простым шагам:

Выбор места размещения.
Подготовка надежного основания.
Подведение необходимых трубопроводов.
Всасывающую трубу, опускаемую в колодец, необходимо оборудовать сетчатым фильтром и обратным клапаном. Опустить ее следует на глубину не выше 1 м от поверхности воды.
Подключение электрической сети и защитного заземления.