Свойства насосов — подача, напор и рабочая точка
Определение понятия напора
Увеличение давления насосом именуется напором. Под напором насоса (H) понимается удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой воды.
H = E/G [m]
E = механическая энергия [Н•м]
G = вес перекачиваемой воды [Н]
При всем этом напор, создаваемый насосом, и расход перекачиваемой воды (подача) зависят друг от друга. Эта зависимость отображается графически в виде свойства насоса. Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (H), выраженный в метрах [м]. Вероятны также другие масштабы шкалы напора. При всем этом действительны последующие соотношения:
10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа
На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (Q), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Вероятны также другие масштабы шкалы подачи, к примеру [л/с]. Форма свойства указывает последующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он делает наибольшее давление. В данном случае молвят о напоре насоса H0 при нулевой подаче.
Когда клапан начинает медлительно раскрываться, перекачиваемая среда приходит в движение. Из-за этого часть энергии привода преобразуется в кинетическую энергию воды. Поддержание начального давления становится неосуществимым. Черта насоса приобретает форму падающей кривой. На теоретическом уровне черта насоса пересекается с осью подачи. Тогда вода обладает только кинетической энергией, другими словами давление уже не создается. Но, потому что в системе трубопроводов всегда имеет место внутреннее сопротивление, в действительности свойства насосов обрываются до того, как будет достигнута ось подачи.
— Свойства насосов
— Разная крутизна при схожем корпусе и рабочем колесе насосов (к примеру, зависимо от частоты вращения мотора)
Форма черт насоса
На рисунке показана разная крутизна черт насоса, которая может зависеть, а именно, от частоты вращения мотора.
Различное изменение подачи и давления
При всем этом крутизна свойства и смещение рабочей точки оказывает влияние также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая
– большее изменение подачи
при малозначительном изменении напора
• крутая кривая
– огромное изменение подачи
при значимом изменении напора
Черта насосной системы
Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой воды по всей длине. Не считая этого, утрата давления находится в зависимости от температуры и вязкости перекачиваемой воды, скорости потока, параметров арматуры и агрегатов, также сопротивления, обусловленного поперечником, длиной и шероховатостью стен труб.
Утрата давления отображается на графике в виде свойства системы. Для этого употребляется тот же график, что и для свойства насоса.
Черта системы
Форма свойства указывает последующие зависимости:
Предпосылкой гидравлического сопротивления, имеющего место в трубопроводной сети, является трение воды о стены труб, трение частиц воды друг о друга, также изменение направления потока в фасонных деталях арматуры.
При изменении подачи, к примеру, при открывании и закрывании термостатических вентилей, меняется также скорость потока и, тем, сопротивление.
Потому что сечение труб можно рассматривать как площадь живого сечения потока, сопротивление меняется квадратично. Потому график будет иметь форму параболы. Эту связь можно представить в виде последующего уравнения:
H1/H2 = (Q1/Q2)2
Выводы
Если подача в трубопроводной сети миниатюризируется вдвое, то напор падает на три четверти. Если, напротив, подача возрастает вдвое, то напор увеличивается вчетверо. В качестве примера можно взять истечение воды из отдельного водопроводного крана.
При исходном давлении 2 бара, что соответствует напору насоса прим. 20 м, вода вытекает из крана DN 1/2 с расходом 2 м3/ч.
Чтоб прирастить подачу вдвое, нужно повысить изначальное давление на входе с 2 до 8 бар.
Изменяющаяся рабочая точка
Рабочая точка
Точка, в какой пересекаются свойства насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса. Это значит, что в этой точке имеет место равновесие меж полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого также зависит подача, которая может быть обеспечена насосом.
При всем этом следует подразумевать, что подача не должна быть ниже определенного малого значения. В неприятном случае это может вызвать очень сильное увеличение температуры в насосной камере и, как следствие, повреждение насоса. Во избежание этого следует обязательно соблюдать аннотации производителя.
Рабочая точка за пределами свойства насоса может вызвать повреждение мотора. По мере конфигурации подачи в процессе работы насоса также повсевременно сдвигается рабочая точка. Отыскать лучшую расчетную рабочую точку в согласовании с наивысшими эксплуатационными требованиями заходит в задачки проектировщика.
Такими требованиями являются:
для циркуляционных насосов систем отопления — потребление тепла зданием,
для установок увеличения напора — пиковый расход для всех мест водоразбора.
Все другие рабочие точки находятся слева от данной расчетной рабочей точки.
На 2-ух рисунках показано воздействие конфигурации гидродинамического сопротивления на смещение рабочей точки. Смещение рабочей точки по направлению на лево от расчетного положения безизбежно вызывает повышение напора насоса. В итоге этого появляется шум в клапанах. Регулирование напора и подачи в согласовании с потребностью может выполняться применением насосов с частотным преобразователем. При всем этом значительно сокращаются эксплуатационные расходы.