Розрахунок основних параметрів насоса для домашнього застосування

Водяний насос є пристроєм, який з давніх часів застосовується для перекачування рідини. Без цього обладнання не обійтися ні на дачних, ні на присадибних ділянках. Водяні насоси застосовуються для подачі води з колодязів і свердловин в систему поливу і зрошення, заповнення резервуарів водою, забезпечення безперебійної роботи системи водопостачання, відкачування води при осушенні ділянок.

Види насосів, що застосовуються в побуті

Загальні відомості про насоси кажуть, що вони є агрегатами, основне призначення яких - перекачування рідин за допомогою тиску, створеного штучно. Тобто, насос - це гідравлічний механізм, що перетворює механічну енергію приводу в енергію води, що забезпечує її переміщення.

Існує велика кількість видів апаратів даного типу, кожен з яких призначений для виконання конкретних завдань в певних умовах. Агрегати розрізняються не тільки пристроєм, але і способом транспортування води. Для побутових цілей в приватному будинку використовуються відцентрові, вихрові і вібраційні насоси. Також дані види агрегатів можуть бути як зануреними, так і працюють поза рідини, тобто поверхневими.

відцентрові апарати

Гідромашини відцентрового типу є найпопулярнішими і затребуваними агрегатами для побутового використання. Така популярність не випадкова. Відцентрові апарати мають дуже просту конструкцію і легко піддаються ремонту в домашніх умовах. Крім усього, це дуже надійні насоси, що відрізняються своєю довговічністю при експлуатації.

Відцентровий насос складається всього з 2-х основних елементів: корпуса (равлики) і робочого колеса з лопатками.

Принцип дії відцентрового апарату простий:

  • вода, надходячи в камеру, де знаходиться обертається робоче колесо, захоплюється його лопатками;
  • в камері створюється відцентрова сила, яка притискає воду до стінок корпусу;
  • в результаті, через появу надлишкового тиску в дифузорі, вода виштовхується через вихідний патрубок;
  • в той же час, при виході води з дифузора, в центрі камери створюється розрідження, яке сприяє всмоктуванню рідини через впускний патрубок.

Відцентрові агрегати - це водяні насоси для домашнього використання. Тому їх можна використовувати для вирішення наступних завдань.

  1. Для подачі води в систему поливу і зрошення рослин. При цьому за допомогою гідромашин проводиться відкачка рідини з колодязів і свердловин, з наземних резервуарів, а також з природних або штучних водойм.
  2. Апарати дозволяють подавати воду в автономні системи водопостачання.
  3. Агрегати дозволяють видаляти накопичилася воду в льохах, підвальних приміщеннях і воду, що скупчилася на території присадибної ділянки.

вихрові гідромашини

Основним елементом вихрового апарату так само, як і відцентрового, є робоче колесо. Але його будова дещо відрізняється від крильчатки відцентрового агрегату.

Крильчатка є диск з розташованими по його окружності лопатями. Диск встановлюється в корпус з распложение у верхній його частині впускним і випускним патрубками. На малюнку нижче показано будову насоса вихрового типу.

Крильчатка встановлюється ексцентрично по відношення до кільцевому відведення. Рідина подається в камеру по дотичній до крильчатці і переміщається по всьому кільцю завдяки відцентровим силам. Обидва канали, впускний і випускний, розділені перегородкою. Біля вхідного патрубка при обертанні крильчатки створюється розрідження, що сприяє всмоктуванню рідини. На виході створюється надлишковий тиск, виштовхує воду з апарату.

На наступному малюнку показано відмінність в конструкції між відцентровим і вихровим насосом.

Завдяки тому, що вихрові апарати здатні створювати високий тиск рідини (в 3-9 разів більше, ніж відцентровий апарат) при невеликій подачі, їх найчастіше використовують для водопостачання, встановлюючи на насосних станціях. Адже щоб подати воду в квартиру, що знаходиться на 9 поверсі або вище, потрібно досить великий тиск в системі, і з цим завданням можуть впоратися тільки вихрові насоси.

Також вихровий насос - це універсальний агрегат, здатний перекачувати рідинно-газові суміші і летючі рідини, наприклад, гас, бензин та інші. Тому даний пристрій використовують і в системах заправки.

вібраційні

Апарати вібраційного типу користуються великою популярністю серед дачників завдяки малому споживанню електроенергії та невисокій вартості (від 800 до 1500 рублів).

Але при виборі насоса для перекачування води слід враховувати, що вібрація є згубною для будь-якого механізму. Не є винятком і вібраційні апарати, термін служби яких рідко перевищує 2 роки.

На наступному малюнку показано внутрішню будову вібраційного апарата для перекачування води.

Як видно з малюнка, насос влаштований таким чином, що в ньому немає деталей, що обертаються. В якості двигуна в апараті використовується електрична котушка (2) (див. Малюнок вище), що створює магнітне поле. Цим полем притягується якір (4), встановлений на штоку (5). Також на штоку встановлений поршень (11). Коли він разом з штоком йде вниз, то у верхній камері апарату створюється розрідження, в результаті чого відкривається клапан (10), і в камеру починає надходити вода. Після зникнення магнітного поля, шток піднімається разом з поршнем. При цьому впускний клапан закривається, а випускний - відкривається, і вода виходить під тиском назовні.

Завдяки змінному струмі, який живить котушку, виникнення магнітного поля відбувається імпульсами з частотою 50 Гц. Тобто поршень рухається вниз-вгору з частотою 100 разів на секунду.

Вібраційний насос для води можна використовувати для наступних цілей:

  • відкачка води з тільки що викопаного колодязя для його прочищення;
  • подача води з колодязя для споживчих потреб;
  • подача води з різних ємностей (баків, цистерн і ін.);
  • відкачка води з приміщень, які зазнали затоплення;
  • відкачка води з траншей і котлованів;
  • подача води для поливу з відкритих водних джерел, таких як річка, озеро, басейн.

Використовувати вібраційний насос для подачі води з свердловини не рекомендується. Цей факт пояснюється згубним впливом вібрації на стінки свердловини, в результаті чого вони обсипаються. Обвал стінок свердловини повністю виведе її з троя. До того ж і сам апарат виявиться засипаним землею на великій глибині, звідки його витяг буде неможливим.

Поверхневі і занурювальні пристрої

На ринку насосного обладнання представлено 2 види агрегатів для перекачування рідини: заглибні і поверхневі. Другі ще називають насосними станціями. Працюють поверхневі апарати за принципом всмоктування. Насосні станції можуть мати в своєму складі або відцентрові, або вихрові насоси. Ефективність роботи даних пристроїв безпосередньо залежить від висоти, на яку потрібно підняти рідину. На практиці, побутові агрегати здатні піднімати воду з глибини не більше 8 м.

Агрегати, робоча частина яких знаходиться в рідині, називаються зануреними. Дані апарати можуть бути як вібраційного типу, так і відцентрового, про конструкції яких говорилося вище. Основна перевага заглибних апаратів перед поверхневими в тому, що вони здатні подавати воду з глибини більше 8 метрів. Особливо ця можливість корисна в посушливий час сезону, коли рівень грунтових вод значно знижується.

Порада! Якщо ви стоїте перед вибором: насосна станція або погружной насос, слід віддати перевагу тому типу агрегату, який найбільш підійде до вашого джерела водозабору. Поверхневий водний насос буде ідеальним рішенням для забору води з неглибоких джерел, наприклад, з абиссинских колодязів. Але якщо потрібно підняти воду з артезіанської свердловини, то краще вибрати занурювальний агрегат, оскільки поверхневий апарат з цим завданням не впорається.

Характеристики для вибору насоса

Якщо ви вирішили провести водопровід на дачній ділянці або в приватному житловому будівництві, водозабором для якого буде колодязь або свердловина, то вибір насоса необхідно робити після проведення точних розрахунків. Останні повинні включати в себе довжину трубопроводу, глибину занурення гідромашини, відстань до статичної позначки води в колодязі та інші параметри. Також при виборі обладнання для подачі води необхідно як слід вивчити основні характеристики насоса, такі як споживана потужність, продуктивність, напір і шумові характеристики агрегату.

споживана потужність

Потужність насоса - це робоча характеристика, яку слід враховувати при установці агрегату. Чим могутніше агрегат, тим більшого перетину потрібен провід для його підключення. До того ж, якщо в будинку слабка проводка, то до апарату необхідно тягнути окрему лінію електроживлення, і встановлювати на ній систему захисту у вигляді автоматичного вимикача.

продуктивність

Обсяг рідини, який перекачується за певний проміжок часу, визначає витрата насоса, тобто його продуктивність. Параметри продуктивності прийнято позначати в л / хв або в м 3 / ч.

Слід зайняти, що чим глибше буде завантажено пристрій в свердловину, тим менша буде його продуктивність. Тому ці параметри повинні враховуватися при розрахунку

напір

Щоб правильно підібрати насос, необхідно обчислити значення напору, яке визначається як енергія, що передається рідини від рухомих елементів агрегату, наприклад, поршня або крильчатки. Простими словами, натиск насоса - це висота, на яку агрегат може підняти воду. Вимірюється натиск в метрах.

Порада! Даний параметр особливо важливо враховувати при розрахунках системи водопостачання в будинку, що складається з декількох поверхів. Правильний розрахунок напору дозволить без проблем використовувати точки водозабору на самих верхніх поверхах житлового будівництва.

Рівень шуму

Оскільки агрегат працює від електричного двигуна, то поява шуму при його роботі неминуче. В основному шум викликається обертанням підшипників двигуна і крильчаткою, встановленої на його валу для охолодження. У кожному керівництві до агрегату вказується рівень шуму, який він виробляє. Тому підбір насоса потрібно робити не тільки з перерахованих вище показниками, а й за рівнем шуму.

Якщо ж обраний вами насос виявиться досить гучним, то його необхідно встановлювати в підвалі або в окремому від будинку будові.

Порада! При установці агрегату в підвалі будинку приміщення рекомендується обшити звукоізоляцією, а сам фундамент, на який буде встановлений апарат - віброізольованого.

Якщо ви збираєтеся купувати погружной агрегат, то щодо шуму, який він буде видавати, турбуватися не варто, оскільки працювати він буде глибоко під землею, що є хорошим звукоизолятором.

Розрахунок параметрів насосу

Перед вибором насосу рекомендується провести розрахунок таких параметрів, як продуктивність і напір.

розрахунок продуктивності

Для того щоб обладнання могло повністю задовольнити потреби мешканців будинку в воді, слід правильно зробити розрахунок продуктивності насоса перед його покупкою. Загальний витрата води можна дізнатися, якщо підсумувати її витрати на всіх точках споживання в будинку. Для спрощення обчислень можна скористатися наведеними нижче середніми значеннями витрати.

Після того, як ви просумміруете витрати всіх можливих точок водозабору, слід обчислити розрахункова витрата води в системі. Цей показник буде значно нижче того, що вийшов при підсумовуванні, оскільки ймовірність використання всіх водозабірних точок одночасно вкрай невисока. Для обчислення значення також можна використовувати таблицю, наведену далі.

У стовпчиках з сіркою заливкою наведені показники максимальної витрати води при одноразовому використанні всіх точок забору. У стовпчиках без заливки (білих) вказані значення розрахункової витрати рідини, які і будуть відображати реальне споживання води.

Важливо! Оскільки в описі до агрегату його продуктивність вказується не в літрах за 1 секунду, а в м 3 / ч, то отримане з використанням таблиці число слід помножити на коефіцієнт 3, 6.

Припустимо, в дачному будинку встановлені наступні точки водозабору:

  • унітаз з витратою - 0, 1 л / с;
  • умивальник зі змішувачем - 0, 12 л / с;
  • пралка (автомат) - 0, 25 л / с;
  • кухонна мийка зі змішувачем - 0, 12 л / с;
  • душова кабіна зі змішувачем - 0, 12 л / с;
  • водонагрівач - 0, 1 л / с.

Підсумовуючи загальна витрата від усіх точок споживання, отримаємо: 0, 1 + 0, 12 + 0, 25 + 0, 12 + 0, 12 + 0, 1 = 0, 81 л / с. Але, оскільки біля будинку є невеликий сад і ділянку під город, то до отриманого значення слід додати витрати поливального крана, який дорівнює 0, 3 л / с: 0, 81 + 0, 3 = 1, 11 л / с. Далі, знаходимо в таблиці розрахункової витрати показник, близький до 1, 11. Навпаки даної цифри варто 0, 58 л / с. Це число відображає реальний витрата води в цьому будинку. Отриманий результат необхідно перевести в м 3 / год: 0, 58 х 3, 6 = 2, 008 м 3 / ч.

Підводимо підсумки: витрата води на даному дачній ділянці становить приблизно 2 м 3 / год. Виходячи з цього, необхідно підбирати насос з продуктивністю трохи більше 2 м3 / год.

розрахунок напору

Щоб розрахувати значення напору для насосу, застосовується наступна формула: Н тр = Н гео + Н втрат + Н своб

  1. Н тр - необхідний натиск.
  2. Н гео - значення перепаду висот між самою верхньою точкою водозабору і точкою, в якій знаходиться апарат.
  3. Н втрат - сумарне значення втрат в трубопроводі. Втрати можуть бути викликані тертям води в магістралі, а також зниженням тиску в місцях вигинів труб і в трійниках. Н втрат, береться з таблиць, наведених нижче. Перша таблиця призначена для визначення втрат в полімерних трубах, а друга - в металевих.
  4. Н своб - це напірна характеристика, яка визначає вільний напір на виливши. Від неї залежить, наскільки комфортним буде використання водопроводу в будинку. Для розрахунків беруть середній показник, що дорівнює 15-20 м.

Отже, щоб виконати розрахунок напору насоса, є такі дані:

  • колодязь глибиною 30 м;
  • відстань до води від поверхні грунту - 10 м (це статичний рівень);
  • динамічний рівень (визначає, наскільки опускається дзеркало води при працюючому агрегаті) - 15 м;
  • насос встановлений на 1 метр нижче динамічного, тобто на глибині 16 м .;
  • обсяг води, який буде викачуватися з колодязя - 3 м 3 / год;
  • житло віддалене від джерела на 20 м;
  • труба пластикова, діаметром 32 мм;
  • по дому прокладена пластикова труба діаметром 25 мм і довжиною 15 метрів;
  • точки водозабору знаходяться на 2 поверсі (в даному випадку взята висота 5 метрів);
  • в системі встановлено 2 зворотних клапана, 3 трійника, 2 кута по 90 градусів і 1 клапан запірного типу.

Спочатку потрібно обчислити Н гео. Цей показник обчислюється шляхом підсумовування динамічного рівня і максимальної висоти точки забору води: Н гео = 15 + 5 = 20 м. Далі, підсумовуванням розраховуються втрати в системі. У таблиці втрат, призначеної для труб з пластику, необхідно знайти рядок зі значенням 3 м 3 / ч.

Важливо! Слід враховувати той факт, що значення в таблиці наведені для трубопроводу, що має довжину 100 м. Тому все значення доведеться ділити на 100.

Отже, знаходимо в таблиці значення для труби з діаметром 32 мм (1, 54) і для труби 25 мм (2, 54). Далі, знаходимо втрати для інших деталей системи: клапан з трійником мають значення 4, а кут з вентилем - 1. Тепер можна порахувати втрати: (1, 54 х 20/100) + (2, 54 х 15/100) + (( 3 + 2) х 4) + ((1 + 1) х 1 = 21, 689 (приблизно 22 метри). Далі, підставляємо значення в формулу для визначення напору (Н тр = Н гео + Н втрат + Н своб): Н тр = 20 + 22 + 15 = 57 метрів. У підсумку, для даного прикладу знадобиться агрегат з продуктивністю 3 м 3 / ч і напором не менше 57 метрів.

розрахунок потужності

Слід знати, що розрахунок потужності агрегату - це досить складний процес з використанням складних формул і безлічі змінних. Тому буде розумніше підійти до цього питання з іншого боку: спочатку потрібно обчислити такі параметри апарату, як продуктивність і напір, а потім за цими даними підібрати модель насоса. В інструкції до нього і буде вказана споживана потужність пристрою.

Розрахунок параметрів поверхневого апарату

Як вже говорилося, насосні станції можуть працювати з колодязями, в яких вода перебуває на рівні не більше 8 метрів від поверхні. Але при установці агрегату також слід враховувати і відстань апарату від колодязя, залежне від глибини забору води. Наприклад, якщо забір води здійснюється з глибини 4 метри, то агрегат можна встановлювати на відстані 16 метрів від колодязя. Для більш точних розрахунків можна скористатися таблицею, наведеною нижче.

розрахунок продуктивності

Для поверхневого насоса продуктивність розраховується за таким же принципом, як і для погружного агрегату. Як це робиться, розглядалося вище.

розрахунок напору

Щоб дізнатися значення напору поверхневої станції, не потрібно робити складні розрахунки. Напір розраховується з використанням простої формули: Н = A + B + D. Розшифровка формули наведена на наступному малюнку:

Порада! Для визначення втрат на тертя можна скористатися відповідною таблицею, наведеною в розділі, де розглядався розрахунок напору насосу.
Комп'ютерна Допомога
Цифрова Техніка
Виробники TV