Расчет поверхностного насоса: как рассчитать напор насоса поверхностного

Содержание:

Расчёт центробежного насоса
Как выбрать и купить циркуляционный насос
- Подобрать циркуляционный насос
- Купить циркуляционный насос
Особенности подбора циркуляционного насоса
- Объем расширительного бака
- О количестве перекаченной жидкости поговорим подробней
Потребление электроэнергии
Рекомендации по установке насосов
Роль насоса в системе отопления
Ответ
2 ЗУБР НПГ-М1-400
Как выяснить показатель расхода насоса
Расчет насоса

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.

Как выбрать и купить циркуляционный насос

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления: методы и расчет

Перед циркуляционными насосами задачи стоят несколько специфические, отличные от водяных, скважинных, дренажных и т. п. Если последние предназначены для перемещения жидкости с конкретной точкой излива, то циркуляционные и рециркуляционные просто «гоняют» жидкость по кругу.

К подбору хотелось бы подойти несколько нетривиально и предложить несколько вариантов. Так сказать, от простого к сложному — начать с рекомендаций производителей и последним описать как рассчитать циркуляционный насос для отопления по формулам.

Подобрать циркуляционный насос

Этот простой способ подобрать циркуляционный насос для отопления порекомендовал один из менеджеров по продаже насосов WILO.

Принимается, что теплопотери помещения на 1 м. кв. составят 100 Вт. Формула для расчета расхода:

Общие теплопотери дома (кВт) х 0,044 = расход циркуляционного насоса (м. куб./час.)

Например, если площадь частного дома составляет 800 м. кв. требуемый расход будет равен:

(800 х 100) / 1000 = 80 кВт — теплопотери дома

80 х 0,044 = 3,52 м. куб./час — требуемый расход циркуляционного насоса при температуре в помещении 20 град. С.

Из ассортимента WILO для таких требований подойдут насосы TOP-RL 25/7,5, STAR-RS 25/7, STAR-RS 25/8.

Касательно напора. Если система спроектирована в соответствии с современными требованиями (пластиковые трубы, закрытая система отопления) и нет никаких нестандартных решений, как-то высокая этажность или большая протяженность отопительных трубопроводов, то напора вышеуказанных насосов должно хватить «с головой».

Опять же, такой подбор циркуляционного насоса приблизительный, хотя в большинстве случаев он удовлетворит требуемым параметрам.

Подобрать циркуляционный насос по формулам.

Если есть желание перед тем как купить циркуляционный насос разобраться с требуемыми параметрами и подобрать его по формулам, то пригодится следующая информация.

определяем требуемый напор насоса

H=(R x L x k) / 100, где

H — требуемый напор насоса, м

L — длина трубопровода между наиболее удаленными точками «туда» и «назад». Другими словами это длина наибольшего «кольца» от циркуляционного насоса в системе отопления. (м)

Пример расчета циркуляционного насоса по формулам

Есть трехэтажный дом размерами 12м х 15м. Высота этажа 3 м. Дом отапливается радиаторами ( ∆ T=20°C) с терморегулирующими головками. Произведем расчет:

требуемая тепловая мощность

N (от. пл) = 0,1(кВт/м.кв.) х 12(м) х 15(м) х 3 этажа = 54 кВт

вычисляем расход циркуляционного насоса

Q = (0.86 х 54) / 20 = 2,33 м.куб/час

вычисляем напор насоса

Производитель пластиковых труб компания TECE рекомендует применять трубы с диаметром при котором скорость течения жидкости будет 0,55-0,75 м/с, удельное сопротивление стенки трубы — 100-250 Па/м. В нашем случае, для отопительной системы можно использовать трубу диаметром 40мм (11/4″). При расходе 2,319 м.куб/час скорость потока теплоносителя будет 0,75 м/с, удельное сопротивление одного метра стенки трубы 181 Па/м (0,02 м. вод.ст).

WILO YONOS PICO 25/1-8

GRUNDFOS UPS 25-70

Почти все производители, включая таких «грандов» как WILO и GRUNDFOS, размещают на своих сайтах специальные программы для подбора циркуляционного насоса. У вышеупомянутых компаний это WILO SELECT и GRUNDFOS WebCam.

Программы очень удобны, пользоваться ими достаточно просто

Особое внимание нужно уделить правильному вводу значений, что у неподготовленных пользователей часто вызывает затруднения

Купить циркуляционный насос

При покупке циркуляционного насоса особое внимание следует уделить фирме-продавцу. В настоящее время на рынке Украины «гуляет» очень много контрафактной продукции. Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?

Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?

По данным аналитиков, циркуляционный насос в бытовом секторе является лидером по энергопотреблению. В последние годы компании предлагают очень интересные новинки — энергосберегающие циркуляционные насосы с автоматической регулировкой мощности. Из бытовой серии у WILO это YONOS PICO, у GRUNDFOS — ALFA2. Такие насосы потребляют электроэнергии на несколько порядков меньше и существенно экономят денежные расходы владельцев.

Особенности подбора циркуляционного насоса

Расчёт скважинного насоса: формула и пример подробного расчета

Подбирается насос по двум критериям:

Количеству перекаченной жидкости, выраженной в метрах кубических за час (м³/ч).
Напору, выраженному в метрах (м).

С напором, все более или менее понятно,- это высота, на которую должна быть поднята жидкость и измеряется с самой низкой до самой высокой точки или до следующего насоса, в том случае, если в проекте, он предусмотрен не один.

Объем расширительного бака

Всем известно, что жидкость при нагревании имеет свойство увеличиваться в объеме. Чтобы отопительная система не была похожа на бомбу и не текла по всем швам, существует расширительный бак, в который собирается вытесненная вода из системы.

Какого объема следует приобрести или изготовить бак?

Все просто, зная физические характеристики воды.

Рассчитанный объем теплоносителя в системе умножаем на 0,08. Например, для теплоносителя на 100 л, расширительный бачок будет объемом 8 л.

О количестве перекаченной жидкости поговорим подробней

Расход воды в системе отопления считается по формуле:

G = Q / (c * (t2 — t1)), где:

G – расход воды в системе отопления, кг/сек;
Q – количество тепла, компенсирующее теплопотери, Вт;
с – удельная теплоемкость воды, эта величина известна и равна 4200 Дж/кг*ᵒС (учтите, что любые другие теплоносители имеют худшие показатели по сравнению с водой);
t2 – температура теплоносителя поступающего в систему, ᵒС;
t1 – температура теплоносителя на выходе из системы, ᵒС;

Рекомендация! Для комфортного проживания дельта температуры носителя тепла на входе должна составлять 7-15 градусов. Температура пола в системе «теплый пол» не должна быть более 29ᵒ С. Поэтому придется для себя уяснить, какой вид отопления будет монтироваться в доме: будут ли стоять батареи, «теплый пол» или комбинация из нескольких видов.

Результат этой формулы даст расход теплоносителя за секунду времени для восполнения теплопотерь, далее этот показатель переводится в часы.

Совет! Скорее всего, температура в процессе эксплуатации в зависимости от обстоятельств и сезона будет разниться, поэтому лучше сразу к этому показателю добавить 30% запаса.

Рассмотрим показатель расчетное количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь.

Пожалуй, это самый сложный и важный критерий, требующий инженерных знаний, к которому надо подойти ответственно.

Если это частный дом, то показатель может варьироваться от 10-15 Вт/м² (такие показатели характерны для «пассивных домов») до 200 Вт/м² и более (если это тонкая стена с отсутствующим или недостаточным утеплением).

На практике строительные и торговые организации за основу принимают показатель теплопотерь — 100 Вт/м².

Рекомендация: просчитайте этот показатель для конкретного дома, в котором будет устанавливаться или реконструироваться система отопления. Для этого используются калькуляторы теплопотерь, при этом отдельно считаются потери для стен, крыш, окон, пола. Эти данные дадут возможность узнать, сколько физически отдается тепла домом в окружающую среду в конкретном регионе со своими климатическими режимами.

Рассчитанную цифру потерь умножаем на площадь дома и затем подставляем в формулу расхода воды.

Теперь следует разобраться с таким вопросом, как расход воды в системе отопления многоквартирного дома.

Потребление электроэнергии

Схема подключения циркуляционного насоса в систему отопления

Нередко можно услышать, что насос потребляет много сколько же это на самом деле?

Циркулярные насосы не поднимают воду из глубины, а просто обеспечивают ее движение в закрытой системе. По этой причине устройства выдают высокую производительность при невысокой мощности, как правило, это шестьдесят – сто ватт. Это примерно столько же, сколько потребляет обычная лампа накаливания.

Потребление электроэнергии насосом, его размер, зависит от многих параметров. Можно найти энергосберегающие модели с электронным наполнением. Они оборудованы электронным частотным регулированием и относятся к А-классу. Устройства способны автоматически налаживать мощность в случае отклонения параметров в сети. Несмотря на более высокую их стоимость, окупается прибор очень быстро.

Прежде, чем мы узнаем, сколько расходуем квт и рассчитаем потребление электроэнергии насосом, необходимо получить информацию о тепловой мощности прибора. Приняты такие показатели:

частный дом небольшого размера – сто киловатт (0,1 киловатт) на квадратный метр;
квартира в многоэтажном доме – семьдесят ватт на квадратный метр;
производственные помещения – от тридцати до пятидесяти ватт на метр квадратный.

Самостоятельно рассчитать нужную тепловую мощность необходимо с учетом назначения, степени теплоизоляции. В интернете предоставлено множество удобных и понятных таблиц.

Рассчитать, сколько электричества потребляет насос, сложно. Учитывается масса аспектов. За час обычный насос потребляет около четырех ватт, за сутки устройство потребляет от сорока до восьмидесяти ватт. Показатели могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от погоды, степени утепления помещения, интенсивности использования.

Правильно подобрать насос можно с учетом таких параметров: производительность, напор, конструкция, эффективность работы. Если затрудняетесь, какому устройству отдать предпочтение, обратитесь за помощью к специалисту.

Роль насоса в системе отопления

Перемещение теплоносителя по трубам может происходить двумя способами. Первый из них называется естественным, то есть без применения каких-либо дополнительных вмешательств. Жидкость движется благодаря разнице в плотности холодной и горячей воды. Также роль играет и обычная гравитация — трубы при монтаже естественной отопительной системы располагаются немного под уклоном.

Проблема в том, что ток теплоносителя при таком подходе получается довольно медленным из-за низкого давления. Результатом является явно неравномерный прогрев помещений в доме — чем дальше находится комната от котла отопления, тем холоднее она будет. И чем больше дом, тем значительнее будет эта разница. Ведь пока теплоноситель медленно идет по трубам, он успевает остыть.

Вот почему естественная циркуляция хороша лишь для маленьких квартир и домов. Длина контура при таком подходе ограничена, как и количество радиаторов, по описанным выше причинам. Для большого же дома это вовсе не вариант, поскольку большинство его комнат останутся холодными, а уж про помещения, расположенные на втором этаже, и говорить нечего.

Тут-то и приходит на помощь циркуляционный насос. Он представляет собой моторчик с ротором, который опускается в теплоноситель и вращается там, создавая необходимый уровень давления и вынуждая воду или антифриз двигаться с нужной скоростью.

Отдельным плюсом является возможность контроля за работой системы отопления. Как правило, циркуляционный насос имеет несколько режимов мощности, с помощью которых можно варьировать при необходимости скорость и силу прогрева дома. Например, если жилище является не постоянным, а сезонным, и хозяева вновь приехали в него после долгого отсутствия, можно сначала выставить мощность насоса на максимум и быстро получить теплую комфортную атмосферу. А затем снизить давление в системе и, соответственно, интенсивность нагрева.

Ответ

Расчет литража в системе отопления очень важное мероприятие от которого зависит дальнейшие расчеты по отоплению

Приведем некоторые данные:

Литраж теплоносителя в радиаторе:

алюминиевый радиатор — 1 секция — 0,450 литра

ø15 (G ½») — 0,177 литра

ø20 (G ¾») — 0,310 литра

ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра

ø32 (G 1¼») — 0,800 литра

ø40 (G 1½») — 1,250 литра

ø50 (G 2,0″) — 1,960 литра

Расчитывается объема теплоносителя в системе по формуле :

V=V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)+V(расширительного бака)

Примерный расчет максимального объема теплоносителя в системе необходим для того, чтобы тепловой мощности котла хватило для прогрева теплоносителя. В случае превышения объема теплоносителя, также как и превышения максимального объема отапливаемого помещения (условно норму возьмем 100 Вт на квадратный метр отапливаемой мощности), отопительный котел может не достичь граничной температуры носителя, что приведет к его непрерывной работе и повышенного износа и к значительному перерасходу топлива.

Оценить максимальный объем теплоносителя в системе для отопительных котлов системы АОГВ можно умножив его тепловую мощность (кВт) на коэфициент, численно равный 13,5 (литр/кВт).

Vmax=Qmax*13,5 (л)

Итак, для стандартных котлов типа АОГВ предельный объем теплоносителя в системе:

АОГВ 7 — 7*13,5=до 100 л

АОГВ 10 -10*13,5 =до 140 л

АОГВ 12 — 12*13,2=до160 л итд.

Пример перевода тепловой мощности

1 Кал/Час = 0,864 * 1 Вт/Час

Наибольшее распространение получили системы отопления с применением жидкостного теплоносителя. Эти комплексные системы включают в себя целый ряд оборудования: насосные станции, котельные, теплообменники и т.д. Стабильная работа оборудования зависит не только от его технического состояния, но и от типа и качества самого теплоносителя.

В большинстве случаев для обогрева загородных домов, дач, гаражей и других объектов заполнение системы отопления производили водой. Помимо неоспоримой пользы это приносило ряд неудобств, к тому же со временем выявлялись существенные недостатки. Небольшой объем теплоносителя в системе отопления котельных позволил найти ей достойную альтернативу.

2 ЗУБР НПГ-М1-400

Данный насос может успешно перекачивать грязную воду, что для полива огорода является большим преимуществом. В отличие от поверхностных систем, имеющих высокий напор, данный показатель у этого агрегата составляет всего 5 м. При этом производительность будет достаточно высока – за час легко удастся переработать 7,5 кубометров. Можно быстро наполнить свободные емкости из реки или пруда, а затем прогретую и отстоявшуюся воду из бочки тем же насосом распределить по огороду.

При столь удовлетворительных характеристиках, владельцев радует хорошая оснастка агрегата. В оборудовании предусмотрен поплавок контроля уровня и система защиты, предотвращающая выход из строя насоса при отсутствии воды в системе. Демократичная цена также играет не последнюю роль, многократно усиливая привлекательность модели. Несмотря на то, что ЗУБР НПГ-М1-400 производится в Китае, качество его сборки и комплектующих деталей настолько хорошее, что позволяет успешно конкурировать с более дорогой продукцией популярных брендов.

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

Расчет насоса

Исходные данные

Произвести необходимые расчеты и подобрать оптимальный вариант насоса для подачи в реактор Р-202/1 из емкости Е-37/1 при следующих условиях:

· Среда — бензин

· Расход 8 м3/ч

· Давление в емкости атмосферное

· Давление в реакторе 0,06 МПа

· Температура 25 оС

· Геометрические размеры, м: z₁=4; z₂ =6; L=10

Определение физических параметров перекачиваемой жидкости

Плотность бензина при температуре :

Место для формулы.

При

Таким образом

Кинематическая вязкость:

Динамическая вязкость:

Пас

Давление насыщенных паров:

Определение потребного напора насоса

а) Определение геометрической высоты подъема жидкости (разности уровней жидкости на выходе и входе в емкости, с учетом преодоления высоты реактора):

(26)

где Z1 — уровень жидкости в емкости Е-37/1, м

Z2 — уровень жидкости в колонне Р-202, м

б) Определение потерь напора на преодоление разности давлений в приемном и напорном резервуарах:

(27)

где Рн — абсолютное давление нагнетания (избыточное) в емкости Е-37/1, Па;

Рв — абсолютное давление всасывания (избыточное) в реакторе Р-202/1, Па

в) Определение диаметров трубопровода во всасывающем и нагнетательном тракте

Зададимся рекомендуемой скоростью движения жидкости:

В нагнетательном трубопроводе скорость нагнетания Wн = 0,75 м/с

Во всасывающем трубопроводе скорость всасывания Wв = 0,5 м/с

Выразим диаметры трубопроводов из формул скорости течения жидкости:

(28)

(29)

Откуда:

(30)

(31)

Где d — диаметр трубопровода, м

Q — расход перекачиваемой жидкости, м3/с

W — скорость течения жидкости, м/с

Для дальнейшего расчета диаметров необходимо расход Q выразить в м3/с. Для этого заданный расход в часах поделим на 3600 секунд. Получаем:

Выбираем по ГОСТ 8732-78 трубы, ближайшие к данным значениям.

Для всасывающего трубопровода диаметр (108 5,0)10-3 м

Для нагнетательного трубопровода диаметр (108 5,0)10-3 м

Уточняем скорость течения жидкости по стандартным внутренним диаметрам трубопроводов:

(32)

Где — внутренний диаметр трубопровода, м;

— наружный диаметр трубопровода, м;

— толщина стенки трубопровода, м

Истинные скорости течения жидкости определим из выражений (28) и (29):

Сравниваем истинные скорости течения жидкости с заданными:

г) Определение режима течения жидкости в трубопроводах (числа Рейнольдса)

Критерий Рейнольдса определяется по формуле:

(33)

Где Re — число Рейнольдса

W — скорость течения жидкости, м/с; — внутренний диаметр трубопровода, м; — кинематическая вязкость, м2/с

Всасывающий трубопровод:

Нагнетательный трубопровод:

Так как число Re в обоих случаях превышает значение зоны перехода от ламинарного режима течения жидкости к турбулентному, равное 10000, то это означает, что в трубопроводах развитый турбулентный режим.

д) Определение коэффициента сопротивления трения

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления трения определяем по формуле:

(34)

Для всасывающего трубопровода:

Для нагнетательного трубопровода:

е) Определение коэффициентов местных сопротивлений

Во всасывающем трубопроводе располагаются два проходных вентиля и колено с поворотом на 90 градусов. Для этих элементов по справочной литературе находим коэффициенты местных сопротивлений: для проходного вентиля , для колена с поворотом на 90 градусов ,. С учетом сопротивления, возникающего при входе жидкости в насос , сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем тракте будет равна:

(35)

В нагнетательном трубопроводе расположены следующие элементы: 3 проходных вентиля , обратный клапан =2, диафрагма , теплообменник , 3 колена с поворотом на 90 градусов . С учетом сопротивления, возникающего при выходе жидкости из насоса , сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательном тракте равна:

ж) Определение потерь напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводе

Используем формулу Дарси-Вейсбаха:

(37)

где ДН — потери напора на преодоление сил трения, м

L — фактическая длина трубопровода, м

d — внутренний диаметр трубопровода, м

— сумма местных сопротивлений на рассматриваемом тракте

Гидравлическое сопротивление во всасывающем трубопроводе:

Гидравлическое сопротивление в нагнетательном трубопроводе:

и) Определение потребного напора насоса

Потребный напор определяем путем сложения рассчитанных составляющих, а именно геометрической разницы уровней в печи и в колонне, потерь на преодоление разницы давлений в печи и в колонне, а также местных гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, плюс 5% на неучтенные потери.

(40)