Геометрическая практическая высота всасывания насоса — это максимальная высота, на которую насос может подать жидкость, принимая во внимание влияние атмосферного давления и характеристики самой жидкости. Она определяется как разница между уровнем жидкости в источнике и осью вращения насоса, а также учитывает потери давления из-за трения, вязкости и других факторов, которые возникают в процессе перекачки.
Эта высота важна для оценки эффективности работы насоса и его способности подъемать жидкости из различных источников, таких как колодцы или резервуары. Правильное понимание геометрической практической высоты всасывания позволяет оптимизировать выбор насосного оборудования и избежать возникновения кавитации, что может привести к повреждению устройства.
Высота всасывания насоса: основные понятия и способы расчета
Наличие подземного водозабора предполагает установку насоса. Погружное оборудование для этого не всегда подходит: сезонная эксплуатация, малый диаметр колодца. В таких случаях рационально качать жидкость с поверхности.
Высота всасывания влияет на правильную функциональность оборудования, напора воды. Плюс к этому от максимальной отметки допустимая глубина сооружения зависит не меньше.
Обустройство скважины на воду
Необходимость расчета высоты всасывания
Одним из важных агрегатов является насосное оборудование. Естественно, что бытовые отличаются от производственных, но есть и общие моменты: правильная установка насосов. С учетом глубины, высоты, скорости работы. Всего насчитывается более 70 видов наименования.
Во время установки агрегата делают расчеты, чтобы определить абсолютно правильное расположение агрегата к отметке уровня воды. Жидкость перекачивается из прямого ресурса (река, море) или готового резервуара, и параметр высоты всасывания насоса имеет важное значение.
При расчетах используется несколько формул, где высоту определяют путем математических действий (сложение, вычитание, деление). В основном показателями для правильного результата являются:
- плотность жидкой среды;
- скорость жидкости на входе (непосредственно в аппарат);
- давление на входе и атмосферное.
Купить насос и необходимые для него принадлежности можно в нашем интернет-магазине.
Устройство поршневого насоса
Геометрическая высота
Геометрическая высота всасывания насоса должна быть рассчитана, чтобы предупредить появление разрыва сплошного потока (кавитации), обеспечить или нормализовать рабочий процесс центробежного насоса. Правильное вычисление помогает поддерживать напор разрежения, которое связано с атмосферным давлением. Используется уравнение Бернулли.
Данное уравнение, которое помогает рассчитать сохранения энергии, требует знание движение воды из пункта А в пункт Б от нижнего яруса к рабочей лопасти, гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода.
Работа насоса с пониженным давлением из-за кавитации недопустима, приводит к сбою и поломкам сооружения.
Заказать монтаж системы водоснабжения вы можете в нашей компании. Подробная информация и запись на консультацию специалиста – в разделе «услуги».
Принцип работы насосной станции
| положительная | отрицательная | |
| Горизонтальный тип | Расстояние от нижнего уровня до оси агрегата по вертикали в приемный колодец | |
| Вертикальный тип | Расстояние от нижнего уровня до середины кромки входа лопастей колеса по вертикали в резервуар | Расстояние от минимума до середины кромок лопастей (вертикальное расположение) в приемном колодце (лопаточные насосы) или до горизонтальной оси (при использовании насоса со спиральным отводом) |
Максимальная высота
Ниже критической отметки высота позволяет насосу работать без перебоев. Роль играет температура жидкости: чем выше температурный режим, тем меньше максимальная высота всасывания насоса.
Существует два способа установки насосного оборудования: с низким температурным режимом жидкости и высоким. Второй вариант предусматривает возможность выкачку воды из среды с высоким вакуумом.
Вакуумметрическая высота
Вакуумметрическая высота всасывания насоса определяется зависимостью давления окружающей среды, давления на входе, плотностью жидкости и ее скоростью на входе. Также нужно знать ускорение свободного давления.
Рабочее колесо центробежного насоса располагается над зеркалом воды. Из-за его вращения создается разрежение, которое способно привести к неправильной работе насоса. Поэтому высчитать вакуумметрическую высоту (Нвак) необходимо правильно. А главное, не перепутать ее с геометрической.
Геометрическая высота всасывания всегда меньше вакуумметрической, также она меняется в ходе эксплуатации
Факторы, влияющие на высоту всасывания
Высота всасывания насоса зависит от движущей силы для жидкости. Для этого необходимо знать разрежение или тягу, которую создает насос и разность атмосферного давления. При этом стоит помнить, что чем ниже место установки насоса над уровнем моря, тем больше давит атмосфера, и наоборот. Предположительно, или чисто теоретически, независимо от разрежения в низине вода не поднимается выше 10 метров. На возвышенности – не выше 7 метров.
На высоту всасывания, кроме уже указанных моментов, влияют возможные потери давления. Они возникают по разным причинам, результатом станет отключение насоса.
Наиболее встречаемая проблема – разрежение воздуха. При первом запуска агрегата заливают воду, следят за тем, чтобы жидкость оставалась в камере насоса. В этом помогает клапан. С его помощью вода задерживается в камере во время работы и после отключения насоса. Оборудование быстро приводиться в рабочее состояние, так как при обратном движение жидкости клапан закроет просвет для выхода.
Герметичность клапана может быть нарушена. Виной станет песок, ил. Избежать поломки клапана помогает фильтр (специальная металлическая сетка). Но и фильтрация влияет на давление: чем больше грязи «словил» фильтр, тем хуже подача жидкости.
Разветвления и повороты, вентили – слабые места трубопровода и причины снижения давления и высоты всасывания
Комплектация, конфигурация запорной арматуры уменьшает высоту всасывания до 2 м.
Также на высоту подъема влияет плотность перекачиваемой жидкости. Высота всасывания центробежного насоса меньше, если консистенция вязкая.
Необходимо учитывать и такой параметр, как допустимая высота всасывания насоса. Это максимальное расстояние по вертикали от уровня воды до всасывающего патрубка насоса, при котором не возникает кавитации.
Способы увеличения высоты подъёма
Найти выход из ситуации, когда необходимо поднять воду выше 7-10 м над поверхностью можно. Сложный процесс, но на практике разрабатывается успешно. Самостоятельно, конечно, такой монтаж невозможен. Причины: цена и оборудование для создания многоступенчатой установки. Другими словами, потребуется соединить несколько насосов в один механизм.
Есть еще два варианта поднять жидкость с большой глубины или на высоту. Не соединять несколько агрегатов, а купить один многоступенчатый. В нем будет несколько крыльчаток, с помощью которых увеличивается давление. Одна такая крыльчатка способна повысить давление на 1 бар.
Насос с эжектором поможет увеличить высоту подъема
Область давления остается низкой. За счет эжектора достигается эффект разряжения. На какую высоту может подать насос: такое оборудование может качать жидкость с глубины до 45 м.
Предлагается воспользоваться методом закачки скважины. Применяется компрессор, а верхнюю часть трубы герметизируют. Выталкивание воды происходит в отводящие трубы в новый резервуар. Это удобно: насос будет поступать уже отстоянная вода. Ведь из скважин вместе с жидкостью поднимается на поверхность песок, ил, прочие элементы.
Компрессор часто используют совместно с насосом. Но учитывают географическое расположение. А также помнят, что давление в скважине меняется, а не стоит на месте. Плюс ко всему данный способ использования поверхностного насоса и увеличения высоты требует устройство звукоизоляции.
Благодаря просмотру видео можно подробно узнать о работе поверхностного насоса и расчете высоты всасывания
Коротко о главном
Определить напор предлагается путем суммирования высоты и потерь, которые происходят на подъеме между напорным трубопроводом и всасывающим агрегатом. Помнят о геометрической высоте, которая возникает из-за разницы верхнего и нижнего уровня воды.
Не знаете, как понять, какие будут гидравлические потери? Рассчитайте суммарно конструктивные особенности трубопровода. Но поможет ли это правильно установить, эксплуатировать поверхностные насосы?
Источник3: propb.ru
ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС. ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ НАСОСА
ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС — насосная установка современного пожарного автомобиля, представляет собой относительно сложный комплекс узлов и агрегатов — включает в себя приводной двигатель, дополнительную трансмиссию, пожарный насос, оборудованный системой дозирования пенообразователя и системой водозаполнения всасывающей линии при работе из открытого водоисточника .
ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС — пожарный автомобиль, оборудованный пожарным насосом и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава и пожарно-технического вооружения.[3]
ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ ПОЖАРНОГО НАСОСА — расстояние между осью вращения рабочего колеса первой ступени пожарного насоса и уровнем воды со стороны линии всасывания.
Высота всасывания насоса зависит от атмосферного давления, температуры и удельного веса перекачиваемой жидкости, потерь напора во всасывающей линии и конструктивных особенностей насоса. Для современного пожарного центробежного насоса максимальная геометрическая высота всасывания составляет 5,0–7,5 м [2].
История создания насосов уходит корнями за пределы нашей эры. Первое упоминание о существовании приспособлений для перемещения жидкостей относятся к III–II векам до нашей эры.
Первый пожарный насос для пожарных целей был изобретен примерно за 120 лет до нашей эры древнегреческим механиком из Александрии Ктесибием (учеником Герона). Насос имел два деревянных цилиндра, нагнетательный и всасывающие клапаны, уравнительный воздушный колпак, то есть практически все конструктивные элементы, которые сохранились в современных поршневых насосах.
В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы различных типов. Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ (см. ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА), функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления [2].
Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.
Насосы нормального давления: одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 1,6 МПа.
Насосы высокого давления: многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 1,6 до 5,0 МПа.
Насосы комбинированные: насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.
Конструкцией насосов нормального давления должна быть обеспечена непрерывная работа на номинальном режиме в течение не менее 6 ч, высокого давления — не менее 2 ч. [1]
Насосы классифицируются по нескольким признакам:
· величине подачи и напора.
Пожарные насосы по принципу действия бывают:
— динамические — насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающиеся с входом и выходом насоса;
— объемные — насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающееся с входом и выходом насоса.
Конструкции насосов весьма разнообразны. В пожарной технике находят применение лишь ограниченное число представителей различных групп насосов. Поэтому приводить полную классификацию насосов по другим признакам не представляется необходимым.
Наибольшее применение в пожарной технике нашли следующие насосы: центробежные, струйные, шестеренные, шиберные, шиберно-роликовые, водокольцевые, поршневые, плунжерные и диафрагменные.
Центробежный насос
Центробежный пожарный насос имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса.
Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, так как количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, то есть «сами на себя».
В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин.
Струйный насос
Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводится к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного.
Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается. Это позволяет осуществлять подачу жидкости на определенное расстояние.
В пожарной технике струйные насосы нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-600А и переносных мотопомпах.
Шестеренный насос
В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания.
Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью. Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.
Шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности — как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспособленной для целей пожаротушения.
Шиберные и шиберно-роликовые насосы
В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается благодаря минимальному зазору между корпусом и расположенным в нем ротором.
В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам.
Водокольцевой насос
В водокольцевом насосе ротор размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой.
При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора с одной стороны рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой — уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание.
В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли.
Поршневой насос
Поршневой насос состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую — нагнетается.
В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются.
Диафрагменный насос
Диафрагменный насос по принципу действия близок к поршневому насосу. Роль поршня в нем выполняет гибкая мембрана. Такие насосы развивают небольшой напор и могут осуществлять дозированную подачу.
Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ диафрагменные насосы не применяются. Они находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т. п.
Основные рабочие параметры насосов
Работа насосов состоит из двух процессов: всасывания и нагнетания. Насос любого вида характеризуется следующими параметрами: высотой всасывания, высотой нагнетания, полным напором, подачей, мощностью и полным коэффициентом полезного действия (КПД).
Высота всасывания
Различают теоретическую, вакуумметрическую и геометрическую (практическую) высоту всасывания.
Подъем воды во всасывающем патрубке насоса происходит под действием разности атмосферного давления и давления (разряжения) в самом насосе, поэтому теоретическая высота всасывания насоса (НТ) — равная 1 атмосфере и составляющая 10,33 метра водного столба, или 760 мм ртутного столба, или 1 кгс/см 2 , или 105 Па — практически недостижима. Улучшая конструкцию и материалы насоса, высоту его всасывания можно приближать к значению НТ.
Вакуумметрическая высота всасывания (НВ) — это величина вакуума, создаваемая насосом, а в энергетическом смысле — это энергия, выраженная в метрах, которая необходима жидкости для подъема на высоту всасывания. НВ зависит, как правило, от мощности насоса, создающего вакуум, и измеряется в метрах водного столба. Показания вакуумметра, установленного на насосе, соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Для пожарного насоса серии ПН-40 и его аналогов НВ = 8 м. вод. ст.
Геометрической (практической) высотой всасывания НГ называется разность отметок между поверхностью воды и осью насоса. Геометрическая высота всасывания зависит от значений и величин нескольких параметров.
Прямое влияние на величину НГ оказывает атмосферное давление, которое заметно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Например, при высоте над уровнем моря 0 метров атмосферное давление равно 10,33 м. вод. ст., а на высоте над уровнем моря 2000 метров — 7,95 м. вод. ст.
НГ сильно зависит от давления насыщенных паров всасываемой жидкости. Давление насыщенных паров — это давление, при котором жидкость при данной температуре закипает (речь идет о давлении жидкости ниже атмосферного).
Литература:
Источник4: propb.ru