Глубина всасывания насоса — это максимальное расстояние, на которое насос может поднимать жидкость от уровня её поверхности до входа насоса. Этот параметр зависит от давления, создаваемого насосом, а также от характеристик самой жидкости, включая её плотность и вязкость.
Важно учитывать, что на глубину всасывания влияют также факторы, такие как высота установки насоса и наличие воздушных пробок в системе. Каждый насос имеет свои ограничения по глубине всасывания, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации систем пересоса жидкостей.
Максимальная глубина всасывания для насосов
Очень часто задают вопросы — почему насосная станция не способна всасывать с глубины более 9 метров. Неужели нельзя поставить просто более мощный насос?
Попробую объяснить, а точнее напомнить суть этого явления, т.к. все это проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление».
Для начала, немного истории:
До середины 17 века считалось неприемлемым утверждение древнегреческого ученого Аристотеля о том, что вода поднимается поршнем насоса потому, что природа не терпит пустоты.
В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма.
Недоумевающие строители обратились за помощью Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестоит бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своему ученику Торричелли. Поиски причин упрямства воды и опыта с более тяжелой жидкости – ртутью, принятые в 1643 году Торричелли привели к открытию атмосферного давления.
Стеклянную трубочку, длиной 1 м, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубочку поворачивают и опускают в чашу с ртутью. После этого палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся!
Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли делает 2 вывода: в пространстве над ртутью в трубке нет воздуха (позже его назовут «торричеллиевой пустотой»), а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде. Из этого следовало, что воздух имеет вес.
Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.
Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра.
Чем меньше атмосферное давление, тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос).
Чем меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.
Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм.
Почему же в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров?
Ответ достаточно простой:
— во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях,
— во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические.
— и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях.
Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разряжение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.
Итак, какие выводы из всего этого можно сделать:
1. Насос не всасывает жидкость, а лишь создает разряжение на своём входе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос атмосферным давлением.
2. Чем больше плотность жидкости (например, при большом содержании в ней песка), тем меньше высота всасывания.
3. Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разряжение создает насос и плотность жидкости по формуле:
где P – атмосферное давление, — плотность жидкости. g – ускорение свободного падения, x – величина потерь (м).
Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С.
Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.
Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза.
Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости.
В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха.
Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное.
Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках.
Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление.
Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость.
В конце дам еще пару рекомендаций: старайтесь везде, где возможно использовать погружные насосы. Никогда не используйте насосы на всасывание там, где глубина всасывания приближается к максимальной, т.к. всегда остается вероятность, что в измерении имеется погрешность, условия могут чуть изменится и насос перестанет работать.
Так же необходимо помнить, что 1 метр всасывания уменьшает расходные характеристики насоса примерно на 10%. Поэтому, чем больше глубина всасывания, тем мощнее приходится ставить насос. Что весьма не правильно и не экономично.
Источник3: sdmclimate.ru
Что такое глубина всасывания насосной станции и зачем ее надо знать
Что такое глубина всасывания насосной станции: Полное руководство
Разработка системы водоснабжения с использованием насосной станции требует учета множества параметров, среди которых ключевое место занимает глубина всасывания насосной станции. Этот параметр определяет, насколько глубоко насос может поднимать воду, что напрямую влияет на выбор оборудования. Правильные расчеты и внимание к техническим условиям гарантируют эффективность работы системы и надежность водоснабжения.
Понимание глубины всасывания
Глубина всасывания насосной станции отражает максимальное расстояние от уровня жидкости в источнике до насосного агрегата, на котором насос продолжает работать без сбоев. Это критический параметр, который определяет способности системы к стабилизации давления и поддержанию постоянного потока воды. Этот показатель может быть теоретическим и практическим, зависящим от множества факторов.
Теоретическая и практическая глубина всасывания
Теоретически любой поверхностный насос может всасывать воду с глубины до 10,3 метров – это физический предел, обусловленный атмосферным давлением. При нормальном давлении в земных условиях насос способен достигать такой глубины, но практическая величина значительно ниже. Она часто составляет 7-9 метров в зависимости от реальных условий эксплуатации, среди которых давление, длина трубопровода и наличие препятствий.
Ограничения установки поверхностного насоса
Важным моментом является правильный расчет установки насоса. Один из ключевых факторов – максимальная глубина всасывания, на которую влияют такие параметры, как давление воздуха и особенности самой системы водоснабжения. На высотах или в регионах с пониженным атмосферным давлением вы можете столкнуться с уменьшением эффективной глубины всасывания.
Влияние атмосферного давления
Различные атмосферные условия играют важную роль в производительности насосных станций. Высоты оказывают значительное влияние на давление воздуха, что приводит к снижению эффективной глубины всасывания насосной станции. При работе в горных местностях этот эффект особенно ощутим, что требует точных расчетов и корректировок системы.
Практические ограничения
Кроме атмосферного давления, на глубину всасывания влияют другие факторы: расстояние от поверхности воды до насоса, конструкция трубопровода, состояние фильтров и клапанов. Например, у поверхностного насоса часто упоминается максимальная глубина всасывания в 8 метров, но это значение требует точных расчетов в зависимости от каждого конкретного случая.
Пример расчета с горизонтальным трубопроводом
Представим, что ваш насос установлен на глубину 7 метров с горизонтальным участком трубопровода длиной 10 метров. В таких расчетах добавляют 1 метр дополнительной вертикали на каждые 10 метров горизонтали. Это означает, что такой насос будет эффективно работать на фактической глубине всасывания в 8 метров. Однако следует учитывать, что такие показатели находятся на грани максимальных возможностей.
Как преодолеть ограничения
Для увеличения глубины всасывания насосной станции необходимо минимизировать преграды на пути к воде. Это может включать устранение загнутых углов труб или использование дополнительных эжекторов. Важно помнить, что глубина всасывания насоса во многом зависит от расстояния до воды, а не от мощности самого устройства. При наличии больших водоемов или открытого пространства рекомендуется учитывать каждую мелочь, которая может повлиять на тяговые усилия системы.
Правильный выбор насоса
При выборе насосной станции необходимо учитывать реальную глубину всасывания и тип насоса. Существует несколько разновидностей насосов, каждый из которых имеет свои ограничения и возможности:
- Поверхностные насосы — обычно применяются для водопроводных систем с глубинами до 7–9 метров.
- Подводные насосы с эжекторами — могут переносить воду с глубин до 25-30 метров благодаря особой конструкции.
- Глубинные насосы — идеальный выбор для регионов с глубоко залегающей водой.
Установка и проверка системы
Еще одним важным аспектом является грамотная установка насосного оборудования. Следите за герметичностью всех соединений и качеством трубопроводов, чтобы избежать потерь давления. Разместите насос на оптимальном расстоянии от источника воды без ненужных перегибов труб и препятствий, которые могут усложнить работу станции.
Примеры из реальной жизни
В случае высыхания источника в засушливые сезоны или понижения водоносного горизонта насос может не справляться с заданной глубиной. Например, если изначальная глубина всасывания насоса была 7 метров, а уровень воды снизился до 9 метров, система будет работать нестабильно. Это уменьшит производительность или полностью остановит подъем воды.
Помните также о расчетах горизонтального и вертикального расположения трубопровода. Даже при небольшой вертикальной глубине длинный горизонтальный участок может стать критическим. Каждый 10-метровый участок горизонтального трубопровода добавляет эквивалентный 1 метру вертикали при расчете глубины всасывания.
Типы насосов для глубокого всасывания
Рассмотрим различные типы насосов:
- Самовсасывающие насосы — это насосы, которые могут обеспечить рациональную работу на глубине до 25-30 метров за счет использования внешнего эжектора. Важным замечанием является их меньшая эффективность по сравнению с другими решениями.
- Нормальновсасывающие насосы — стандартные модели для небольших колодцев и водоемов, не могут эффективно устранять воздух из системы, поэтому их применение ограничено непосредственно залегающими источниками.
Уход и техническое обслуживание
Для поддержания оптимальной глубины всасывания необходимо следить за состоянием фильтров, труб и клапанов. Если система работает нестабильно, это может быть вызвано наличием блокировок или поломок в трубопроводах. Обратные клапаны, как одно из основных звеньев в цепи всасывания, требуют регулярной проверки и технического обслуживания.
Глубина всасывания насосной станции — это ключевой параметр системы водоснабжения, от которого зависят надежность и долговечность всей установки. Важно учитывать как атмосферное давление, так и дизайн системы для достижения стабильной работы. Точные расчеты, грамотная установка и регулярное обслуживание помогут избежать ошибок и обеспечат бесперебойную работу насоса на протяжении долгих лет.
Источник4: sdmclimate.ru
Источник5: akvahit.ru
Что такое высота всасывания насоса и с какой глубины может поднять воду насос
На частной территории с коттеджем или дачным домиком часто устанавливается поверхностный насос для подачи воды из скважины или колодца.
Оборудование актуально при отсутствии возможности подключения к централизованной системе водоснабжения. Однако перед его покупкой приходится сначала определять, с какой глубины может поднять воду насосная станция. Расскажем, что это за показатель, какой электронасос лучше использовать на поверхности земли. Рассмотрим особенности эжекторного электроагрегата.
Насосный агрегат поверхностного размещения
Общие сведения
Основной и неотъемлемой частью насосной станции является агрегат для перекачки жидкости. Поэтому ее подбирают с учетом глубины всасывания насоса. Это одна из основных характеристик как отдельного перекачивающего электроагрегата, так и устройства, дополнительно укомплектованного гидробаком и автоматикой.
Часто дачники и владельцы коттеджей устанавливают именно поверхностные насосы, а не погружные устройства. Причин этому несколько, к которым относится более низкая цена и простое обслуживание. Кроме того, погружное оборудование конструктивно сложнее и отличается меньшей мощностью при прочих равных условиях.
На частных территориях можно встретить системы водоснабжения, в которых установлены простые поршневые или плунжерные насосные агрегаты. Последний тип отличается усовершенствованным исполнением. Однако обе разновидности оборудования имеют одинаковый принцип работы. Они неплохо справляется с задачей откачки водной среды из неглубоких скважин.
Плунжерный поверхностный электронасос
Однако чаще выполняется монтаж центробежного оборудования. Оно популярно, несмотря на возможность всасывания жидкости с глубины максимум 9 м. Хотя теоретически в условиях вакуума, возможно, поднять воду из скважины, если длина ее ствола равна 10,3 м. Это значение соответствует нормальному атмосферному давлению — 76 мм ртутного столба. Однако в реальности вакуум отсутствует.
Кроме того, оборудование тратит некоторую часть мощности на преодоление гидравлического сопротивления, которое создают трубы. Поэтому даже известные производители в паспортных данных выпускаемых устройств указывают характеристику, не превышающую 9 м. При этом они рекомендуют выполнять монтаж агрегатов максимально близко к скважинам. Это позволяет снизить гидропотери. Из-за таких особенностей важно еще перед покупкой определиться, с какой глубины может поднимать воду поверхностный насос.
Эффективнее перекачивают воду эжекторные центробежные модели. Такие устройства создают дополнительное разрежение в трубопроводе, который используется для всасывания жидкости.
Поверхностный электронасос со встроенным эжектором
В конструкции эжекторного оборудования присутствует крыльчатка. Благодаря ее вращению создается центробежная сила. Именно за счет нее происходит циркуляция воды, которая всасывается через суженную трубу. Из-за уменьшения проходного диаметра увеличивается скорость потока, и происходит снижение давления. Поэтому образуется область, где оно понижено.
Дополнительное разрежение из-за разного давления снаружи и внутри насосного оборудования повышает силу всасывания.
Важно! Существуют модели с эжектором, который встроен в основной агрегат или имеет вид устройства в отдельном корпусе. Оно погружается в скважину. Это дополнительный насос, но без электрического двигателя.
Социалисты при подборе электронасосного агрегата учитывают:
- расчетный расход;
- требуемый напор;
- давление;
- фактическую и номинальную мощность;
- температуру;
- диаметр всасывающего отверстия.
На заметку! Эжекторный принцип действия на поверхностности земли обеспечит высоту подъема воды насосом максимум 9 м. Если забор осуществляется с 10 м, тогда установку устройства выполняют ниже уровня почвы. Его монтируют в кессоне, заглубляемый в землю до 2 м.
Электронасос при поверхностном размещении поднимет воду из источника глубиной максимум 9 м
Обратите внимание! Цена насоса для размещения возле скважины на поверхности земли составляет примерно 10000 руб.
Особенности определения допустимой глубины
Перед подбором агрегата обязательно нужно выяснить максимальную глубину всасывания насоса, что это такое. Она представляет собой предельный показатель, который всегда указывается в паспорте оборудования. Если кто-то утверждает, что он у обычного оборудования составляет 40, 45 или более метров, тогда человека пытаются обмануть. Этот показатель не превышает 9 м у моделей со встроенным эжектором. У других электроагрегатов он составляет максимум 7 м. Вода поднимется на 40 или даже 45 м, если будет установлен электронасос с отдельным погружным эжектором.
Взаимосвязь всех характеристик насоса отражается в паспорте на графиках. В частности, они позволяют определить рабочую точку насосного устройства с учетом требуемого расхода. В итоге удается узнать фактический напор оборудования.
Рабочая точка позволяет определить максимальный напор при требуемом расходе
Чтобы правильно подобрать насос, также нужно учитывать технические показатели автономной системы водоснабжения. Иначе не удастся организовать эффективную подачу воды из источника. При неправильном подборе получится слабый напор из крана или не будет обеспечен доступ к жидкости в необходимом количестве.
Чтобы рассчитать технические показатели перекачивающего агрегата, включая максимальную глубину всасывания насосной станции или отдельного поверхностного устройства, нужно знать характеристики автономной водопроводной системы. К этим данным относится:
- Расстояние от водной поверхности источника до самого удаленного крана, например, в доме. Если сеть состоит из нескольких участков в разных направлениях, тогда учитывается протяженность каждого из них.
Важно! С увеличением количества ответвлений возрастают потери как расхода, так и напора.
Чем сложнее схема водопровода от водоисточника до дома, тем больше потери напора и расхода
- Удаление электронасосного устройства от источника воды. Ведь его монтаж выполняется возле скважины или колодца, в подвальном помещении или кессоне в зависимости он спроектированной ранее схемы водопровода. Потери возрастают, и уменьшается допустимая глубина всасывания с увеличением расстояния от места водозабора до насоса.
- Число запорной арматуры и изгибов в системе, влияющих на значение гидравлического сопротивления. Рекомендуется при определении максимальной глубины всасывания поверхностного насоса принимать его напор и производительность с запасом в 10%.
- Динамический уровень водной среды в источнике, который зависит от времени года и интенсивности использования жидкости. Этот показатель обязательно определяют, перед тем как рассчитать глубину всасывания насосной станции или отдельного перекачивающего электроустройства.
На заметку! Всасывающую трубу всегда размещают на глубине минимум 1 м. При большом динамическом показателе летом уровень воды обязательно снизиться. Поэтому конец трубопровода окажется не в водной среде.
- Диаметр всех труб, из которых состоит система автономного водоснабжения.
- Число потребителей воды.
Характеристики насоса зависят от общего числа потребителей воды в доме и на участке
На заметку! На вертикальных участках водопровода возникают самые большие потери давления. Они находятся в пропорциональной зависимости от того, с какой глубины качает насосная станция или отдельной агрегат. Если глубина всасывания равна 8 м, тогда их значения увеличиваются на 0,8 бар.
Для уменьшения максимальной глубины всасывания насоса обычно оборудование монтируют в заранее установленном кессоне. Сооружение позволяет уменьшить расстояние от поверхности воды до перекачивающего устройства.
Для этой же цели в шахте водоисточника закрепляют металлическую конструкцию, на которой устанавливают электронасосный агрегат. Опору создают из металлопроката. Она фиксируется на стенках гидротехнического сооружения. Однако у этого варианта есть существенный недостаток — трудность обслуживания оборудования. Ведь к нему будет ограничен доступ.
Трудность технического обслуживания увеличивается с ростом глубины размещения насосного агрегата. Однако чем ниже он находится, тем меньше будет расстояние до водного зеркала
Источник6: akvahit.ru