Как определить объемный кпд насоса
Перейти к содержимому

Как определить объемный кпд насоса

  • автор:

Мощность насоса (напор): определение, формула, характеристики, единицы измерения

Какой насос лучше для отопления частного дома

Мощность насоса – значимая техническая характеристика центробежного насоса, которая определяет выполняемую работу за определенный период времени. Под насосом имеют в виду систему для транспортировки перекачиваемой жидкости. Жидкость может быть чистой или с примесями в виде твердых частиц. Каждый насос перекачивает фракции определенного диаметра. Насос отличается от водоподъемного оборудования способностью увеличивать давление или кинетическую энергию.

Для расчета полезной мощности важно рассмотреть два важных термина. Подача напора насоса обозначается Q. Это количество воды, которое поступает в насос. Все измерения производятся за единицу времени. Напор насоса – это механическая энергия, вырабатываемая при прохождении жидкости через насос. Она определяется двумя значениями – энергией при входе и энергией на выходе воды. Простыми словами, напор насоса определяет высоту, на которую водяной насос сможет транспортировать жидкость.

Еще одним важным параметром будет мощность, потребляемая насосом. Она обозначается буквой N. Единицей измерения будут кВт. Полезная мощность – это Nп или полученная мощность, которая образуется при прохождении определенного количества воды за единицу времени.

КПД водяного насоса – это количество потерянной энергии. Это та энергия, которую потребляет двигатель для работы.

В процессе вырабатываемой энергии есть не только затраченная на перекачивание воды, но и несколько других разновидностей. Общие потери в насосах определяются по формуле: 1 – КПД. Чем меньше КПД, тем меньше лишней энергии вырабатывается. Следовательно, учитывая все существующие КПД и их причины, можно снизить общие потери в насосе.

Расчет КПД в насосе и двигателе

При техническом обслуживании специалист не сможет определить мощность, оставшийся срок службы подшипников насоса или двигателя с высокой степенью точности. Именно состояние этих деталей может стать причиной замены насоса или обслуживания. С другой стороны, в ходе использования насоса можно самостоятельно определить снижение мощности и сопутствующие неполадки. Объективно, если агрегат стал медленнее транспортировать жидкость из точки «А» в точку «Б», это говорит о необходимости замены двигателя или самого центробежного насоса.

Количественная оценка потери эффективности нужна в определенных ситуациях. Фактически можно количественно оценить существующий КПД насоса или двигателя и сравнить их с техническими особенностями оборудования.

В водяных насосах выделяют следующие виды КПД:

  1. Гидравлические. Они зависят от количества вращения лопастей насоса, выполняемых при перекачивании воды. Определяются потоком воды внутри насоса. Если гидравлический КПД превышает норму, насос будет хуже поднимать воду на высоту. Снижается напор насоса.
  2. Объемные. Это потенциальные утечки в насосе, которые снижают количество воды на моменте подачи жидкости в систему. Объемный КПД определяется делением фактического расхода, подаваемого насосом при заданном давлении, на его теоретический расход.
  3. Механические. Увеличивается из-за сильного трения внутри оборудования. Это может происходить из-за износа деталей, небольшого количества смазки, отсутствия жидкости. В результате существенно может снизиться мощность насоса. Определяется путем деления теоретического крутящего момента, необходимого для его привода, на фактический крутящий момент, необходимый для его приведения в действие. КПД 100% означает следующее: если насос будет подавать поток при нулевом давлении, для его привода не потребуется сила или крутящий момент.

В целом, КПД зависит от исправности насоса, качества и состояния уплотнителей, затрачиваемой энергии на механическое трение. Без ссылки на теоретический расход фактический расход, измеренный расходомером, не имеет смысла.

Рабочие характеристики

Показатели рабочих характеристик насоса определяются кривой. Она обозначает зависимость подачи и напора насоса. Соприкасаются эти два измерения в одной точке. Если посмотреть на график выше, можно определить понятие рабочей точки.

Она представляет собой пересечение гидравлической характеристики сети и напора. Также на графике отображается области устойчивой работы оборудования. Выходящий над точкой соприкосновения отрезок Q-H определяет зону неустойчивой работы агрегата. На этом отрезке вероятны срывы в работе. При нулевой подаче воды включается мощность холостого хода.

Как увеличить производительность центробежного насоса?

Центробежный насос не предназначен для создания одного конкретного набора рабочих условий, как это хотелось бы покупателю. Данный тип насоса спроектирован для обеспечения полного диапазона производительности, как указано на кривой графика.

Чтобы в полной мере оценить поведение кривой насоса и взаимосвязь между напором и производительностью центробежного насоса, представьте, что насос проводит воду в прямую вертикальную трубу. Если труба расположена высоко, жидкость в итоге достигнет определенного уровня, выше которого она подняться уже не сможет. Так определяют максимальный напор, который может развить центробежный насос при таком положении трубы. Он может работать, но продвинуть жидкость дальше этого уровня не сможет. В таком случае перекачиваемая жидкость остановится в корпусе оборудования, но через насос не пройдет. Следовательно, при максимальной производительности насоса будет нулевой напор.

В этом случае можно сделать отверстие в трубе на более низком уровне. Так, насос будет постоянно развивать все большую емкость. Если перенести это на график, можно определить производительность насоса. Кривая не оборвется на нулевом напоре. Но, учитывая сбои в работе насоса сверх определенной мощности, кривая обычно прерывается. Эта кривая определяет:

  • производительность, которую может развивать этот насос;
  • показатель общего напора, когда насос работает на определенной скорости с заданным диаметром рабочего колеса.

Нельзя полностью полагаться на показания кривой. Фактические условия на кривой будут зависеть от системы, в которой он работает. Это означает, что система управляет насосом и определяет условия работы, независимо от производственных показателей напора.

Препятствовать потоку жидкости из одной локации в другую могут препятствовать такие факторы, как сила тяжести и трение. Для снижения показателей силы тяжести жидкость должна подниматься по вертикали. Расстояние между источником и конечным пунктом транспортировки жидкости называется общим статическим напором. Он не является переменной скорости потока, и график, сравнивающий эти два значения, будет отображаться как прямая горизонтальная линия.

Еще одна важная характеристика насоса – трение. Этот термин определяет сопротивление потоку. Его рассчитывают из потерь со всех источников (например, в фильтрах, теплообменниках). Данные потерь можно измерить путем измерения давления на входе и выходе. По мере увеличения потока растут и потери на трение. Происходит это с большой скоростью.

Учитывается и давление в источнике всасывания и сливном резервуаре. Если это закрытые сосуды с разным давлением, полученную разницу добавляют к показателю общего напора. В этом случае график будет построен иначе: кривая начнется на уровне статического напора и будет постепенно увеличиваться в зависимости увеличения расходов напора.

Если вы правильно выберите насос, производительность пересечется с кривой в точке. Эта точка будет означать работу оборудования. Есть также несколько способов регулирования работы центробежного насоса:

  1. Изменение воздействия на систему перекачивания воды. Это наиболее простой способ, принцип которого заключается в использовании задвижки. Ее устанавливают в напорном трубопроводе. Существует потенциальная угроза кавитации при таких экспериментах. Объясняется это тем, что положение задвижки может влиять на рабочую точку.
  2. Регулирование частоты вращения насоса. Это эффективный способ снижения потерь, который повлияет на мощность центробежного насоса. Допустим только в моделях оборудования с возможностью регулирования частоты вращений.
  3. Связанный с изменением технических характеристик агрегата способ. С помощью вспомогательных элементов можно скорректировать силу напора, угол лопастей движущей части, количество рабочий ступеней.

На практике можно воспользоваться несколькими рабочими способами для изменения показателей мощности насосов. Перед эксплуатацией важно изучить возможности насоса и его технические возможности. Грамотное проектирование и установка центробежного насоса позволят использовать оборудование на всю мощность.

КПД циркуляционных насосов

Отзывы довольных покупателей это подтверждают! Пользователи сервиса Яндекс.Маркет в среднем оценивают насосы Wilo на 5 из 5 баллов.

Комфорт в эксплуатации

Вместе с приобретенным у нас товаром Вы получаете в комплекте следующие документы: гарантийный талон, инструкцию по монтажу и эксплуатации, кассовый чек товарную накладную. В случае выхода из строя оборудования, гарантийный талон дает право на бесплатный гарантийный ремонт в специализированных сервисных службах.

Двойная защита от ржавчины! Оборудование имеет катафорезное и дополнительное лаковое покрытие корпуса.

Устойчивость к коррозии

Гарантируем качественную сборку! Заводы Wilo расположены в странах с высокой производственной культурой.

Германская или корейская сборка

КПД (коэффициент полезного действия) насосов Wilo, как и других агрегатов, определяется отношением производимой полезной мощности к количеству потребляемой энергии. Для обозначения показателя используют индекс η. Поскольку пока не существует приводов без потерь энергии, показатель мощности всегда меньше 100%.

Какие показатели учитывают при расчете общего КПД циркуляционного насоса?

Общий КПД насосного агрегата циркуляционного типа (ηtot) является произведением КПД механического или электрического мотора (ηM) и КПД гидравлической части (ηp):

Как насосы отличаются по КПД?

Насосы различных типоразмеров существенно отличаются по КПД. Так, КПД агрегатов с мокрым ротором колеблется от 5% до 54% (в высокоэффективных моделях). Механизмы с ротором сухого типа имеют ηtot = 30-80%.

В зависимости от особенностей режима работы КПД в каждый конкретный момент времени изменяет значение от нуля до расчетного максимума. При закрытом клапане насос создает высокое давление, но, поскольку перемещения воды нет, КПД равно нулю. Аналогичная ситуация возникает при открытой трубе: воды перекачивается много, но без напора, а значит, КПД=0.

Как КПД зависит от характеристик насоса?

График зависимости подачи и напора воды в насосе

Наибольшим КПД циркуляционного насосного устройства, установленного в систему отопления, является в средней части его рабочих характеристик. Производители указывают этот оптимальный параметр в каталогах отдельно для каждой модели.

Поскольку механизм практически никогда не функционирует с постоянной подачей, при расчете системы важно определиться, что рабочая точка агрегата большую часть отопительного сезона будет находится в средней трети его характеристик. В таком случае можно обеспечить оптимальный КПД.

Какие факторы влияют на КПД?

КПД насосного агрегата зависит от его модели, размеров, эксплуатационного режима, возможных потерь энергии, передаваемой от привода к рабочей среде.

Существует 3 основных типа таких потерь:

  • Гидравлические, обусловленные завихрениями жидкости при изменениях сечения или архитектуры трубопровода и трением рабочей среды о направляющие поверхности;
  • Механические, возникающие из-за трения вращающихся крыльчатки и вала о жидкость и трения сальниковых подшипников;
  • Объемные, вызванные обратным током уже перекачанной жидкости во всасывающий трубопровод.

Как точно рассчитать КПД гидравлической части?

Расчет выполняется по формуле:

ηp = (Q×H×ρ)/(P2×367), где:

  • ηp — КПД гидравлики;
  • Q — подача, м 3 /ч;
  • H — напор, м;
  • ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
  • P2 — мощность агрегата, кВт;
  • 367 — постоянный коэффициент

Каким бывает КПД стандартных насосов с сухим и мокрым ротором?

Ориентировочная информация о КПД насосов разной конструкции и мощности приведена в таблицах.

КПД насосов с ротором сухого типа:

Мощность (P2)

Мощность и КПД насоса

Гидравлические потери в насосе состоят из потерь на преодоление гидравлических сопротивлений в рабочем колесе и корпусе при движении потока жидкости от всасывающего патрубка к напорному. Они зависят от конструктивных особенностей насосов, размеров их проточной части, качества обработки (шероховатости) стенок и поверхностей насоса. Гидравлические потери прямо пропорциональны квадрату скорости перекачиваемой жидкости.

Механические потери обусловлены трением, имеющим место в опорах радиальных и осевых подшипников, а также в торцевом уплотнении. Также данные потери обусловлены трением рабочего колеса и ротора насоса о перекачиваемую жидкость. Механические потери также зависят от конструкции, качества изготовления и типоразмера насоса.

КПД насоса оценивает его энергетическую эффективность. Он определяется, как отношение полезной мощности к потребляемой.

Следовательно, путем к повышению КПД насоса является уменьшение потерь — гидродинамическое совершенствование проточной части, качественная обработка стенок насоса, качество торцевых уплотнений и подшипников.

КПД насоса рассчитывается по следующей формуле:

Q [м3/ч] – производительность насоса;

P2 [кВт] – мощность насоса;

367 – постоянный коэффициент;

ρ [кг/м3] – плотность воды.

Так насос постоянно приводится в действие приводом двигателя, и этот двигатель забирает мощность P1 из сети, чтобы в месте подсоединения насосной части передать мощность валу P2, то КПД двигателя рассчитывается следующим образом:

Тогда общий КПД насоса ŋtot определяется произведением КПД электродвигателя и КПД насоса:

ŋtot = ŋм • ŋp

КПД насосов различных типов и размеров могут варьироваться в очень широком диапазоне. Для насосов с мокрым ротором КПД ŋtot составляет 5–54%, причем последнее значение характерно для высокоэффективных насосов. Насосы с сухим ротором имеют больший КПД ŋtot порядка 30–80%.

Даже в пределах характеристики насоса H(Q) текущий КПД в тот или иной момент меняется от нуля до максимального значения.

Если насос работает при полностью закрытом клапане, то им создается максимальное давление, но перемещения воды нет, поэтому КПД насоса в этот момент равен нулю. Аналогичная ситуация возникает и при открытой трубе. Несмотря на большое количество перекачиваемой воды, давление не создается, поэтому КПД насоса также равен нулю.

Характеристика сети. Рабочая точка насоса

Кстати, посмотрите предыдущую статью. Там много полезной информации для вас — Характеристика сети. Рабочая точка насоса

Максимальный общий КПД циркуляционного насоса системы отопления достигается в средней части характеристики насоса H(Q). В каталогах изготовителей насосов графики характеристики насосов и зависимости КПД от подачи указаны отдельно для каждого конкретного насоса.

Насос никогда не работает при постоянной производительности. Поэтому при первичном расчете системы отопления необходимо подобрать такой насос, чтобы его рабочая точка находилась в средней трети характеристики насоса большую часть отопительного сезона. Это будет являться гарантией работы насоса при оптимальном КПД.

Мощность насоса: определение и вычисление мощности и КПД насоса для воды

Если Вы решили приобрести насос для собственной системы водоснабжения или для отопительной системы, нужно тщательно все изучить. Одним из параметров является мощность насоса. Для бытовых и промышленных приборов она разная. От силы работы насоса зависит потребление электроэнергии. Для бытовых помп мощность меньше, чем для промышленных. При выборе рассчитывайте количество потребляемой воды.

Погружной скважинный насос Unipump

Бытовой центробежный погружной насос

Гидравлическая мощность и КПД центробежного насоса

Центробежный агрегат – гидравлический механизм, который активность от мотора превращает в энергию водяного потока.

Центробежная помпа включает в себя электрический привод и часть, выкачивающую воду. Мощность насоса, подводимая к его валу, и есть подводимой.

Гидравлическая мощность центробежного насоса – следствие работы помпы в виде затраты и напора воды. Измеряется в кВт. Обозначается Р4.

Купить насос и необходимые для него принадлежности можно в нашем интернет-магазине.

Вертикальный многоступенчатый центробежный насос

Центробежная помпа

Что такое КПД насоса: коэффициент полезного действия представляет собой взаимосвязь полезной мощности и потребляемой. КПД насоса не сможет превысить единицу.

Потребляемая мощность насоса – мощность, которую насос потребляет при работе.

Мощность насоса частично может теряться, а эти потери могут быть гидравлическими, механическими и объемными. КПД насоса показывает степень высокого качества как в гидравлическом, так и в механическом порядке.

Если проанализировать, почему происходят потери в помпе, можно найти решение, как повысить КПД насоса.

Вычисление полезной мощности насоса

Механизм гидравлических агрегатов основывается на применении принципов гидравлики.

Полезная мощность насоса тратится на передачу энергии перекачиваемой воде.

Основные параметры центробежного насоса

Формулы расчетов мощностей центробежных оснащений
Как определить мощность насоса и КПД по формуле, показано на картинке ниже.

Мощность насоса формула

Формула для расчета гидравлической мощности насоса

Расчет производительности насоса

Для расчета производительности учитываются показатели:

  • среднее потребление воды человеком за час;
  • расход воды для полива (при необходимости).

Чтобы определить объемный КПД насоса (отношение расхода воды к теоретическому значению) необходимо вычислить это значение. Нужно умножить объем перерабатываемой воды за один оборот на количество оборотов в минуту, выполняемых насосом.

КПД для промышленных насосов

Центробежный агрегат. КПД насоса зависит от порядка эксплуатации и особенностей конструкции. Чем больше мощность привода, чем выше коэффициент полезного действия.

Помпы с магнитной муфтой имеют примерно такой же КПД, как и у вышесказанных аппаратов. Имеет значение материал изготовления задней герметичной крышки, которая устанавливается между двумя магнитами – ведущим и ведомым. Если материал проводит ток – КПД существенно снижается.

Герметичный насос с магнитной муфтой

Насос с магнитной муфтой

Винтовое устройство несет большие механические потери в связи с трениями между ротором и стартером. КПД данные приборы имеют примерно 60 %.

Импеллерный насос способен очень аккуратно перекачивать воду. Несет высокие механические потери.

Самовсасывающие насосы импеллерные

Импеллерная помпа

Мембранно–пневматический насос лишен двигателя. Его работа происходит за счет сжатого воздуха. КПД данного прибора полностью зависит от коэффициента полезного действия воздушного компрессора.

Пневматический диафрагменный насос

Мембранно–пневматическая помпа

Как вычислить КПД насоса

Коэффициент полезного действия насоса – характеризует эффективность прибора. Это соотношение полезной энергии к затраченной.

  • Р1 – гидравлическая мощность;
  • Р2 – затраченная.

Что нужно, чтобы вычислить коэффициент полезного действия:

  • Специальные устройства, имеющие токовые щипцы. Они определяют электрическую силу, которую потребляет мотор из сети.
  • Если между мотором и помпой есть механическая связь, то рассчитывается мощность, расходуемая насосом, как и мощность на валу насоса.
  • Вымеряем расход и вычисляем гидравлическую мощность.

В случае, если КПД оказывается ниже, насос подлежит ремонту или замене.

Устройство циркуляционного насоса

Циркуляционная помпа необходима для циркуляции воды и поддерживания натиска в магистрали поставки воды. Если данный прибор установлен в обогревательной системе – температура тепла по трубам будет располагаться равномерным образом. Устройство предотвращает сбои в системе поставки воды и позволяет уменьшить расход электроэнергии.

Насос циркуляционный Grundfos UPS 32 80 180

Циркуляционная помпа

Устройство циркуляционного насоса:

  • металлический корпус;
  • ротор;
  • крыльчатка.

Устройство циркуляционного насоса

Подробное устройство циркуляционного аппарата

Для чего нужен циркуляционный насос

Данные устройства используют в таких сферах, как:

  • система отопления;
  • подача горячей воды;
  • «теплый пол»;
  • вентиляционная система;
  • канализация.

Более подробная информация о циркуляционных насосах, их расчете и подборе приведена в ролике

Разновидности насосов

Импеллерный насос – один из видов гидравлического механизма, имеющего гибкие пластины. Перекачивание воды происходит подобно работе пластинчатому устройству. Плюсы данной помпы:

  • простота самого устройства;
  • возможность перекачивать вязкие жидкости;
  • возможность осуществлять реверс;
  • простота в эксплуатации.
  • некоторые детали быстро выходят из строя;
  • если прибор долго работает «на сухую», рабочее колесо быстро ломается;
  • далеко не вся температура перекачиваемой среды подходит для аппарата.

Насос импеллерный

Импеллерная помпа

Винтовой насос – гидравлический аппарат, главной деталью которого является шнековая пара, которая включает в себя винт и обойму.

Достоинства данных агрегатов:

  • шнековые помпы не нуждаются в предварительном заполнении рабочей средой;
  • винтовой насос имеет высокий коэффициент полезного действия;
  • данные приборы могут функционировать в реверсе.
  • чуткие к работе на «сухом ходу»;

Эксплуатация данных приборов требует определенных знаний.

Насосы винтовые горизонтальные

Промышленная шнековая помпа

Мембранно–пневматический насос – одни из самых надежных механизмов перекачивания жидкостей. Его плюсы:

  • долговечность;
  • герметичность;
  • компактность;
  • работа на «сухом ходу» без повреждений;
  • простота в эксплуатации.

Мембранный насос высокого давления

Мембранно–пневматическая помпа

Насос с магнитной муфтой – механизм для перекачивания жидкости, крыльчатка которого под воздействием магнитного поля производит вращение в герметичной капсуле, которая предотвращает протечки.

Магнитный центробежный насос

Помпа с магнитной муфтой

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Подбор общий. Погружаемый и не погружаемый в жидкость, которая подлежит перекачиванию.

Подбор по назначению. Одноступенчатые и многоступенчатые. Циркуляционные (система отопления), фекальные, дренажные (водоотведение), колодезные и скважинные (система водоснабжения).

Подбор по конструкции. С сухим и мокрым ротором (циркуляционные), вертикальные и горизонтальные, моноблочные и консольные (центробежные), с встроенным и выносным эжектором (центробежные), полупогружные, дренажные, канализационные станции.

Рабочий процесс лопастного насоса

Время сопротивляющихся сил относительно оси совершает противодействие оборотам рабочего колеса. В связи с этим лопатки профилируют, принимая во внимание величину подачи, частоту оборотов, направление движения рабочей среды. Большая часть энергии передается воде, остальная энергия теряется во время преодоления сопротивлений.

Лопастной гидравлический насос

Лопастный насос

Рекомендации по установке насосов

При монтаже помп в систему отопления стоит учитывать, что:

  • аппарат встраивается так, чтобы вал принимал горизонтальное положение;
  • прикрепляется при помощи разводного ключа;
  • подсоединение производится строго по схеме.

Заказать монтаж системы водоснабжения вы можете в нашей компании. Подробная информация, стоимость работ, запись на консультацию специалиста – в разделе «услуги».

При просмотре ролика можно узнать, как правильно установить циркуляционный насос

Коротко о главном

Насосы по своей функциональности разделяют на водяные и помпы для системы отопления. Они бывают бытовыми и промышленными. При выборе модели важно учитывать мощность потока и мощность насоса.

А Вы знаете, какая мощность у Вашего насоса?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *