КПД насосов позволяет повысить энергоэффективность производства и сэкономить деньги. В статье рассмотрено из чего складывается КПД насосов, что на него влияет и как его посчитать. Приводится информация по центробежным (в т.ч. с магнитной муфтой), винтовым, импеллерным и мембранным пневматическим насосам.
Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности системы (устройства или машины) в отношении преобразования или передачи энергии, которая показывает совершенство его конструкции и экономичность эксплуатации. Так как насосы перекачивают жидкость посредством преобразования одного вида энергии в другой вид энергии, то они идеально подходят под данное правило, а значит, обладают собственным коэффициентом полезного действия.
Формула
Коэффициент полезного действия не имеет системы измерений и обозначается обычно в процентах. Общий КПД жидкостного насоса определяется произведением КПД его привода (электродвигатель, пневмодвигатель, гидродвигатель) и КПД насосной части. Ƞ = ƞпр * ƞнч
КПД привода насоса это не что иное, как отношение мощности, которую мы получаем на выходном валу двигателя к потребляемой двигателем мощности. Нужно сразу уточнить, что данное отношение не может быть больше единицы, так как потребляемая двигателем мощность всегда больше мощности на выходе. Это обуславливается тем, что в процессе преобразования энергии всегда присутствуют тепловые и механические потери. Ƞпр = P2 / P1
Расчет КПД
Потребляемая мощность зависит от вида и характеристик собственного источника. Если насос имеет электрический привод – электродвигатель, то потребляемая мощность электрическая, если пневмодвигатель, значит потребляемая мощность это мощность нагнетаемого воздуха. Электрическая потребляемая мощность это произведение напряжения на силу тока.
Мощность на выходном валу двигателя, это мощность механическая, полученная вследствие преобразования подведенного электрического или пневматического вида энергии. Данную мощность нужно рассматривать как отношение работы к единице времени.
Так как насосная часть состоит из деталей, узлов и механизмов, а во время её работы происходят различные процессы и присутствуют разные физические явления, то её коэффициент полезного действия необходимо рассматривать как произведение трёх составляющих: механический КПД, гидравлический КПД и объёмный КПД. Ƞнч = ƞм * ƞг * ƞо
Механический КПД
Механический КПД во многом зависит от качества изготовления насоса, от его конструктивных особенностей. Механические потери связанные с работой трущихся частей (в подшипниках, в механическом торцевом уплотнении, в сальниковом уплотнении, в проточной части) снижают данный КПД.
Гидравлический КПД
Гидравлический КПД определяется течением жидкости внутри проточной части насоса, а если точнее гидравлическими потерями, которые возникают во время работы насоса. Например, если шероховатость поверхности стенок насоса увеличена, то жидкости станет сложнее преодолеть сопротивление трения, а значит, скорость течения жидкости будет ниже. Многое зависит и от вида течения жидкости. Возникающий в проточной части насоса турбулентный (вихревой) поток жидкости увеличивает гидравлические потери.
Отношение количества жидкости поступившей в насос через всасывающий патрубок, к количеству жидкости вышедшей из него через напорный патрубок является объёмным КПД насосной части. Объёмный КПД ещё называют КПД подачи, так как его можно рассмотреть как отношение производительностей, действительной к теоретической.
Чтобы потребитель имел возможность определить КПД насоса в конкретной рабочей точке, многие производители насосного оборудования прилагают к диаграммам рабочих характеристик насоса диаграммы с графиками характеристик КПД.
График эффективности насоса на примере Argal TMR 10.15
КПД промышленных насосов
В данной статье косвенно рассмотрим коэффициент полезного действия насосов различных видов: центробежных, винтовых, импеллерных, мембаранно-пневматических.
Центробежный насос
КПД самых распространенных центробежных насосов во многом зависит от режима их работы и конструктивных особенностей. Максимальным КПД обладают центробежные насосы с приводом большой мощности и высокими рабочими характеристиками. Их эффективность может достигать 92-95 %. Значение мощности двигателя таких центробежных насосов обычно начинается от 10кВт, а насосная часть имеет высокое качество изготовления.
Насос с магнитной муфтой
Насосы с магнитной муфтой имеют схожий КПД. Для данного типа насоса очень важно, чтобы герметичная задняя крышка насоса, располагающаяся между ведущим и ведомым магнитом, была изготовлено из токонепроводящих материалов. Иначе, будут возникать вихревые токи, которые вызывают потерю мощности и снижают общий КПД насоса.
Винтовой насос
Винтовые насосы имеют высокие механические потери. Они в первую очереди связаны с трениями, которые возникают в подшипниковом узле, а также между ротором и статором, но благодаря высоким рабочим характеристикам (расход, напор) данный тип насосов может иметь КПД колеблющийся от 40 до 80 %.
Импеллерный насос
Импеллерные насосы бережно перекачивают жидкость, создавая равномерный ламинарный поток и высокое давление на выходе, но высокие механические потери обусловленные трением гибких лопастей импеллера о внутреннюю поверхность корпуса не позволяет данному типу насосов быть лидером по эффективности.
Мембранно-пневматический насос
Мембранно-пневматические насосы не имеют двигателя и работают от поданного на него сжатого воздуха. Так как требуется дополнительное превращение электрической энергии в энергию сжатого воздуха, то КПД мембранно-пневматического насоса во многом зависит от КПД воздушного компрессора. Обычно КПД поршневых компрессоров составляет 80-92%, лопастных 90-96%. Кроме этого, в самом насосе, в той или иной мере, присутствуют все виды потерь. Гидравлические потери возникают, когда жидкость через небольшое всасывающее отверстие поступает в рабочую камеру насоса и выходит через отверстие подачи под определенным углом. Здесь поток жидкости сталкивается с внезапным расширением сечения при последующем резком повороте. Механические потери связаны с тем, что основная втулка насоса является парой трения скольжения. Кроме этого имеет место трение жидкости с деталями насоса: клапана, коллектора, мембрана, стенки боковой крышки. Объемные потери определяются отношением количества жидкости поступившего в насос и количеством жидкости вышедшего из него за два такта (всасывание – нагнетание).
Вывод
Подводя итог данной статьи можно сказать, что эффективность перекачивающих насосов во многом зависит от мощности двигателя насоса, а также от качества изготовления деталей и узлов самого насоса. Среди рассмотренных типов насосов наибольшим КПД обладают высокопроизводительные и высоконапорные центробежные насосы. Наименьшая эффективность у мембранно-пневматических насосов.
Мощность насоса: определение и вычисление мощности и КПД насоса для воды
Содержание
Гидравлическая мощность и КПД центробежного насоса
Вычисление полезной мощности насоса
Расчет производительности насоса
Устройство циркуляционного насоса
Разновидности насосов
Подбор насоса по конструкции и рабочей точке
Рабочий процесс лопастного насоса
Рекомендации по установке насосов
Коротко о главном
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.
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.
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.
Формулы расчетов мощностей центробежных оснащений
Как определить мощность насоса и КПД по формуле, показано на картинке ниже.
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.
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.
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.
Мембранно–пневматическая помпа
Как вычислить КПД насоса
Коэффициент полезного действия насоса – характеризует эффективность прибора. Это соотношение полезной энергии к затраченной.
Для определения КПД используется формула: КПД = P2 / P1 * 100%:
- 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.
Циркуляционная помпа
Устройство циркуляционного насоса:
- металлический корпус;
- ротор;
- крыльчатка.
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.
Недостатки:
- 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.
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.
Недостатки:
- чуткие к работе на «сухом ходу»;
Эксплуатация данных приборов требует определенных знаний.
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.
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.
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.
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.
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 *
КПД насоса характеризует его эффективность. Этот показатель складывается из определенных составляющих, поскольку на работу агрегата влияют силы разного происхождения. Определенные типы насосов, каждый из которых имеет свою особую конструкцию, различаются своим КПД.
Оглавление:
Составляющие КПД насоса
Формула КПД
КПД разных типов насосов
Что такое КПД
В любом насосе рабочие элементы получают от двигателя механическую энергию. Но рабочие элементы аппарата лишь частично преобразуют ее в энергию потока перекачиваемой среды. Чтобы определить эту степень энергии, используется понятие КПД, то есть «коэффициент полезного действия».
Наряду с мощностью КПД является важнейшим параметром насоса, показателем эффективности его работы. Он определяется как отношение полезной мощности аппарата к потребляемой. Этот параметр демонстрирует совершенство конструкции насоса, экономичность его эксплуатации.
КПД насоса (равно как и любого другого механизма) всегда будет менее 1 или 100%. Эта величина выражается чаще всего в процентах.
Составляющие КПД насоса
КПД насоса складывается из нескольких составляющих. Каждая из них возникает из-за сил разной природы:
1. Механический КПД. Обусловлен механическими потерями вследствие работы трущихся элементов, например, в проточной части или трением в подшипниках, торцевом уплотнителе.
2. Объемный КПД насоса, или КПД подачи. Возникает из-за утечек продукта в рабочей камере аппарата, появляется из-за деформаций, естественного износа аппарата.
3. Гидравлический КПД насоса. Обусловлен гидравлическим сопротивлением: поворотами, сужением или расширением потока и пр. Если стенки агрегата будут слишком шероховатыми, то жидкости будет труднее преодолевать сопротивление трения, и скорость течения перекачиваемой среды, соответственно, снизится. Также важен вид течения жидкости: к примеру, при вихревом потоке гидравлические потери возрастают.
Анализируя данные составляющие, то есть причины, приводящие к потере полезной энергии, можно искать пути к увеличению КПД конкретного насоса. Например, это может быть повышение качества внутренних уплотнителей агрегата, замена износившихся элементов.
Формула КПД
Формула КПД выглядит как Ƞпр = P2 / P1. В свою очередь, η = ηо ηг ηм, где ηо обозначает объемные потери, ηг – гидравлические потери и ηм – соответственно, механические.
Кроме того, общий КПД насоса рассчитывается по формуле КПД Ƞ = ƞпр * ƞнч . Это произведение КПД привода аппарата (это может быть электродвигатель, гидродвигатель, пневмодвигатель,) и КПД собственно насосной части.
КПД разных типов насосов
Промышленные насосные установки на современном этапе представлены многими типами, которые различаются своими КПД. Охарактеризуем некоторые из них.
Центробежный
КПД данных аппаратов во многом определяется режимом их эксплуатации и спецификой конструкции. Показатель максимален у центробежных устройств с высокомощным приводом и оптимальными рабочими параметрами. Здесь он нередко достигает 95%. У центробежного оборудования мощность двигателя начинается, как правило, с 10кВт, а элементы конструкции отличаются высоким качеством.
Винтовой
Для данных агрегатов характерны большие механические потери. Прежде всего, это объясняется трением, возникающем между парой статор-ротор, а кроме того, в подшипниковом узле. Однако за счет высоких параметров работы (расход и напор), КПД винтового насосного оборудования находится в диапазоне 40-80%.
Импеллерный
Насосные устройства данного типа транспортируют жидкий продукт в щадящем режиме, создают на выходе значительное давление, равномерный поток без пульсации. Здесь имеют место значительные механические потери, поскольку гибкие лопасти трутся о внутреннюю часть ость камеры. Поэтому, эти агрегаты явно не лидируют по эффективности.
Мембранно-пневматический
Аппараты работают не от двигателя, а от подаваемого на них сжатого воздуха. Здесь необходимо дополнительное преобразование электроэнергии в энергию сжатого воздуха, поэтому КПД частично обусловлено КПД воздушного компрессора. Если он поршневой, то показатель будет примерно 80-92%, если лопастный — 90-96%. В этом насосе отмечаются все три типа потерь. Так, жидкость выходит из рабочей камеры под углом, а поток испытывает резкое расширение и следующий за этим опять-таки резкий поворот. Втулка аппарата выступает парой трения скольжения, что обуславливает механические потери энергии. Также перекачиваемая жидкость трется об элементы устройства: клапаны, мембрану, коллектора. Имеют место здесь и объемные потери продукта, который проходит такты всасывания и нагнетания.
#ФОРМА#
Мощность насоса
Мощность является одной из основных характеристик насоса. В настоящее время под термином «водяной насос» понимается специальное устройство, служащее для перемещения перекачиваемой среды (твердых, жидких и газообразных веществ).
В отличие от водоподъемных механизмов, которые тоже предназначены для перемещения воды, насосный агрегат увеличивает давление или кинетическую энергию перекачиваемой жидкости.
Напор и мощность насоса
Мощность — работа, которую совершает агрегат в единицу времени.
Полезная мощность насоса – мощность, сообщаемая устройством подаваемой жидкой среде. Но прежде чем перейти к понятию мощности необходимо рассмотреть ещё два параметра: подача и напор.
Подача насоса представляет собой количество жидкости, подаваемой в единицу времени и обозначается символом Q.
Напором насоса называется приращение механической энергии, получаемой каждым килограммом жидкости проходящей через насосный агрегат, т.е. разность удельных энергий жидкости при выходе из насоса и входе в него. Другими словами напор устройства показывает, на какую высоту в метрах насос поднимет столб воды.
И, наконец, третьим, интересующим нас параметром является мощность насоса N. Мощность обычно измеряется в киловаттах (кВт).
Полезная мощность насоса Nп – это полное приращение энергии, получаемое всем потоком в единицу времени. Чтобы рассчитать мощность насоса используется формула:
Nп = yQH/102
где y – удельный вес жидкости;
Q – подача насоса;
Н – напор насоса.
Потребляемая мощность насоса N – мощность потребляемая устройством – мощность подводимая на вал устройства от двигателя.
В зависимости от источника информации она ещё может называться:
Мощность на валу насоса Nв – это мощность которую затрачивает центробежный агрегат на то, чтобы покрыть потери энергии
Формула мощности на валу насоса:
Nв =Nп / η = yQH / η
где η – коэффициент полезного действия (КПД насоса)
КПД и потери мощности насоса
Вследствие потерь внутри машины только часть механической энергии, полученной им от двигателя, преобразуется в энергию потока жидкости. Степень использования энергии двигателя измеряется значением полного КПД насоса центробежного типа.
КПД насоса – коэффициент полезного действия – является одним из его основных качественных показателей и характеризует собой величину потерь энергии.
Формула кпд насоса выглядит так:
η = Nп / N
η = ηо * ηг * ηм
ηо – объемный КПД насоса – характеризует объемные потери
ηг – гидравлический КПД – характеризует гидравлические потери
ηм – механический КПД – характеризует механические потери
Расчет КПД насоса показывает возможные потери:
Потери в насосе = 1 – КПД
Анализируя причины возникновения потерь в насосе, можно найти пути к повышению его КПД.
Все виды потерь делятся на три категории: гидравлические, объемные и механические.
Гидравлические потери – часть энергии, получаемой потоком от колеса насоса, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений при движении потока внутри насосного агрегата, ведут к снижению высоты напора.
Объемные потери – паразитные протечки (утечки) внутри насосной части – в уплотнениях лопастного колеса и в системе уравновешивания осевого давления ведут к уменьшению подачи.
Механические потери – часть энергии, получаемой насосом от двигателя, расходуется на преодоление механического трения внутри агрегата. В машине имеют место: трение колеса и других деталей ротора о жидкость, трение в сальниках и трение в подшипниках. Механические потери ведут к падению мощности всего устройства.
Таким образом, полный КПД центробежного насоса определяется гидродинамическим совершенствованием проточной части, качеством системы внутренних уплотнений и величиной потерь на механическое трение.
Расчет мощности или сколько потребляет насос
Мощность насоса фактически – это мощность сообщаемая ему электродвигателем. Циркуляционные аппараты, установленные в бытовых системах имеют довольно небольшую мощность и как следствие низкое энергопотребление. Фактически такие машины не поднимают воду на высоту, а только способствуют её перемещению далее по трубопроводу преодолевая местные сопротивления такие как изгибы, краны и отводы.
Кроме циркуляционных агрегатов в систему трубопровода могут быть смонтированы насосы для повышения давления.
При использовании в трубопроводе циркуляционного насоса значительно увеличивается эффективность системы отопления дома. К тому же появляется возможность сократить диаметр трубопровода и подсоединить котел с повышенными параметрами теплоносителя.
Для обеспечения бесперебойной и эффективной работы системы отопления необходимо выполнить небольшой расчет.
Требуется определить необходимую мощность котла – эта величина будет базовой при расчете системы отопления.
Согласно СНиП 2.04.07 “Тепловые сети” для каждого дома существую свои нормы потребления тепла (для холодного времени года, т.е. минус 25 – 30 градусов цельсия).
для домов в 1-2 этажа требуется 173 – 177 Вт/квадратный метр
для домов в 3-4 этажа требуется 97 – 101 Вт/квадратный метр
если 5 этажей и более нужно 81 – 87 Вт/квадратный метр.
Рассчитайте площадь отапливаемых помещений Вашего дома и умножьте на соответствующее этажности Вашего дома значение.
Оптимальный расход воды, рассчитывается по простой формуле:
Q=P,
где Q — расход теплоносителя через котел, л/мин;
Р — мощность котла, кВт.
Например, для котла мощностью 20 кВт расход воды составляет примерно 20 л/мин.
Для определения расхода теплоносителя на конкретном участке трассы, используем эту же формулу. Например, у Вас установлен радиатор мощностью 4 кВт, значит расход теплоносителя составит 4 литра в минуту.
Далее требуется определить мощность циркуляционного насоса. Чтобы определить мощность циркуляционного устройства воспользуемся правилом, на 10 метров длины трассы требуется 0,6 метра напора. Например при длине трассы 80 метров требуется агрегат с напором не менее 4,8 метра.
Следует отметить, что представленный в статье расчет носит справочный характер. Для того чтобы определить мощность центробежного насоса для Вашего дома воспользуйтесь советами наших специалистов или рекомендациями инженеров-теплотехников.
Для того, чтобы обеспечить постоянное функционирование системы отопления желательно установить два насоса. Один агрегат будет функционировать постоянной, второй (установленный на байпасе) – находится в резерве. При поломке или какой-то неисправности рабочего оборудования, Вы всегда сможете отключить его и демонтировать из контура, а в работу вступить резервный механизм. В случае когда монтаж байпасной ветки трубопровода затруднен, возможен другой вариант: один агрегат установлен в системе, а другой лежит в запасе на случай выхода из строя или поломки первого.
Видео по теме
Подбор необходимого насоса осуществляется по каталогу. Из выбранных насосов предпочтения отдаются тем, которые потребляют меньшую мощность и обладают более высоким КПД. Ведь показатели мощности и КПД в дальнейшем определяют затраты на электроэнергию при эксплуатации оборудования.
Вместе со статьей “Мощность насоса. КПД и потери мощности в насосе.” читают:
- Главная
- Статьи
КПД и энергопотребление центробежных насосов
КПД любого механизма представляет собой отношение его полезной мощности к потребляемой. Это отношение обозначается греческой буквой n (эта). Поскольку не существует такого понятия как «привод, не имеющий потерь», n всегда меньше 1 (100 %). Для циркуляционного насоса системы отопления общий КПД определяется значением КПД мотора nM (электрического и механического) и КПД насоса np. Произведение этих двух значений представляет собой общий КПД ntot.
ntot = nM • np
КПД насосов разных типов и размеров могут отличаться в очень широком диапазоне. Для насосов с мокрым ротором КПД ntotравен от 5% до 54 % (высокоэффективные насосы); для насосов с сухим ротором ntot равен от 30 % до 80%. Даже в пределах характеристики насоса текущий КПД в тот или иной момент времени меняется от нуля до максимального значения. Если насос работает при закрытом клапане, создается высокое давление, но вода не перемещается, поэтому КПД насоса в этот момент равняется нулю. То же самое справедливо при открытой трубе. Несмотря на большое количество перекачиваемой воды, давление не создается, а значит КПД равняется нулю.
Характеристика насоса
Самый большой общий КПД циркуляционного насоса системы отопления достигается в средней части характеристики насоса. В каталогах производителей насосов эта оптимальная рабочая характеристика указана отдельно для каждого насоса.
Насос никогда не работает при постоянной подаче. Поэтому, при расчете насосной системы, убедитесь, что рабочая точка насоса находится в средней трети характеристики насоса большую часть отопительного сезона. Это гарантирует работу насоса при оптимальном КПД.
КПД насоса определяется по следующей формуле:
np=Q • H • p/3670 • P2
np = КПД насоса
Q [м3/ч] = Подача
H [м] = Напор
P2 [кВт] = Мощность насоса
3670 = Постоянный коэффициент
p [кг/м3] = Плотность жидкости
КПД насоса зависит от его конструкции. В следующих таблицах показаны значения КПД в зависимости от мощности выбранного мотора и конструкции насоса (с мокрым ротором/с сухим ротором).
|
КПД стандартных насосов с мокрым ротором |
||
| Насосы с мотором мощностью |
P2 | ntot |
| до 100 Вт | прибл. 5 % | прибл. 25 % |
| от 100 до 500 Вт | прибл. 20 % | прибл. 40 % |
| от 500 до 2500 Вт | прибл. 30 % | прибл. 50 % |
|
КПД насосов с сухим ротором |
||
| Насосы с мотором мощностью |
P2 | ntot |
| до 1,5 кВт | прибл. 30 % | прибл. 65% |
| от 1,5 до 7,5 кВт | прибл. 35 % | прибл. 75% |
| от 7,5 до 45,0 кВт | прибл. 40 % | прибл. 80% |
Потребление энергии центробежными насосами
Мотор приводит во вращение вал насоса, на котором установлено рабочее колесо. В насосе создается повышенное давление и жидкость перемещается через него, что является результатом преобразования электрической энергии в гидравлическую. Энергия, необходимая мотору, называется потребляемой энергией P1 насоса.
Выходные характеристики насосов
Выходные характеристики центробежных насосов приведены на графике: вертикальная ось, ордината, означает потребляемую энергию P1 насоса в ваттах [Вт]. Горизонтальная ось или абсцисса показывает подачу Q насоса в кубических метрах в час [м3/ч]. В каталогах характеристики напора и мощности часто объединяются для наглядной демонстрации взаимосвязи. Выходная характеристика демонстрирует следующую взаимосвязь: мотор потребляет минимум энергии при низкой подаче. При увеличении подачи потребление энергии также увеличивается.
Характеристики насоса
Влияние частоты вращения мотора
При изменении частоты вращения насоса и неизменных остальных условиях системы потребление энергии P изменяется пропорционально значению частоты n в кубе.
P1/P2 = (n1/n2)3
На основании данных соображений, изменяя частоту вращения насоса можно адаптировать насос к требуемой тепловой нагрузке потребителя. При увеличении частоты вращения в два раза, подача увеличивается в той же пропорции. Напор возрастает в четыре раза. Поэтому, энергия, потребляемая приводом, получается умножением примерно на восемь. При снижении частоты, подача, напор в трубопроводе и потребление энергии уменьшаются в той же пропорции.
Постоянная частота вращения, обусловленная конструкцией
Отличительной характеристикой центробежного насоса является то, что напор зависит от используемого мотора и его частоты вращения. Насосы с частотой n > 1500 об/мин называются быстроходными насосами, а те, у которых частота n < 1500 об/мин называются тихоходными. Моторы тихоходных насосов имеют более сложную конструкцию, а значит, они более дорогие. Однако в случаях, когда использование тихоходного насоса возможно или даже необходимо из-за характеристик контура отопления, применение быстроходного насоса может привести к неоправданно высокому потреблению энергии.
Таким образом, высокая цена тихоходного насоса компенсируется существенной экономией энергии, потребляемой приводом. Это способствует быстрой окупаемости первоначальных вложений. Обеспечивая контролируемое снижение частоты вращения при снижении отопительной нагрузки, устройство бесступенчатого регулирования частоты вращения способствует значительной экономии средств.
Теги:
