Водяной всасывающий насос – устройство, принцип работы, правила эксплуатации

Содержание

Самовсасывающий насос для воды: что это, как выбрать

Автор Пётр Андреевич На чтение 9 мин. Опубликовано 24.04.2019

Каждый домовладелец беспокоится о том, чтобы его семья пользовалась чистой водой. Для этого большинство из них обустраивают на своем участке собственный источник водоснабжения. Самовсасывающий насос для воды – обязательный элемент, который должен быть включен в систему. Но чтобы затраты были целесообразны, нужно правильно подобрать модель.

Самовсасывающие и нормально всасывающие насосы: в чем разница?

Скважины и колодцы имеют различную глубину. Если это до 8 метров, то нужен обычный поверхностный насос. А когда глубина залегания водоносных пластов превышает этот порог, могут возникнуть неудобства, связанные с выкачкой. Большинство насосных станций не позволяют это сделать. Решение – самовсасывающие насосы, которые с тем же потреблением электроэнергии смогут это сделать.

Для устройства автономной системы водоснабжения применяются насосы центробежного, вихревого и водокольцевого типа. Каждая модель отличается эксплуатационными параметрами: производительность, мощность. Принцип действия насосов поверхностных тоже разнится.

Вихревой

Электродвигатель приводит в действие вал, на котором находится колеса с лопастями.

Такой насос работает по принципу втягивания жидкости в камеру. Эффект реализуется за счет того, что лопатки разбрасывают воду, создавая завихрения, а в зоне, откуда эта вода была забрана, создается зона разряжения. При малом расходе электроэнергии эти насосы обеспечивают в трубопроводе достаточное давление.

Еще одним преимуществом является возможность работать вхолостую. Это не рекомендуют, но если система случайно будет завоздушена, самовсасывающий насос без предварительной заливки жидкости «продавит пробку». Этот факт делает запуск простым, так как для этого не нужно заполнять трубопровод жидкостью.

Но при всех своих достоинствах есть и недостатки. Один из них – малая производительность. КПД ниже на 40%, чем у «собратьев». Еще один – малый моторесурс при перекачке воды с твердыми включениями, которые работают, как образив. Альтернатива – центробежный насос.

Центробежный

Такая конструкция предполагает вал, на котором закреплено колесо с лопастями, захватывающими жидкость и при раскручивании передает ее в трубопровод.

Самовсасывающий центробежный насос имеет ряд преимуществ:

Ремонтопригодность. Все элементы интуитивно понятны, и если случится поломка, устройство легко разобрать и заменить изношенные детали.
Надежность. Простота конструкции обеспечивает длительный срок эксплуатации. Механический элемент один, и ломаться не чему.
Высокая производительность. Количество перекачиваемой жидкости в час больше на треть, чем у описанной ранее модификации.
Минимальные энергозатраты. Создавая завихрения, колесо обеспечивает всасывающий эффект за счет зоны разряжения.

Последний аспект достоин отдельного внимания. После того, как вода проталкивается в трубопровод, с обратной стороны колеса создается область с отрицательным давлением. Именно она позволяет воде всасываться.

Водокольцевые

Такие насосы для скважины еще именуют вибрационными. Принцип действия совершенно иной. Рабочая камера разделена диафрагмой, которая приводится в действие электромагнитами. Колебания диафрагмы создает зону разряжения, иными словами, отрицательного давления. Вода стремится заполнить объем, и засасывается в рабочую камеру, а затем проталкивается в трубопровод очередным толчком.

Преимуществом такой конструкции является отсутствие механических узлов, а значит, сломаться ничего не может. Кроме того, грязь, ил, песок и глина, взвешенная в воде, прокачивается такой самовсасывающей насосной станцией без повреждений механизма. Но такой принцип работы требует, чтобы в электрической сети было постоянное напряжение.

В некоторых регионах нет непрерывного энергообеспечения, и это становится проблемой до тех пор, пока в цепь не будет включен стабилизатор напряжения. В остальном эта схема самая работоспособная. Большинство конструкций погружные, и позволяют качать воду из абиссинских колодцев и скважин на песок.

Если такой насос установить в обсадную трубу артезианского источника, он не справится. По крайней мере, такой насос не в состоянии поднять воду с отметки в полсотни метров и более. Еще один минус – невозможность работы вхолостую. При долговременной прокачки воздуха насос ломается и система выходит из строя.

Самовсасывающий насос с ижектором

Если имеется насосная станция, но ее мощности не хватает, чтобы доставить воду до потребителя, можно ее модернизировать. Имеется в виду ситуация, когда водяной столб насос удерживает, но не может создать требуемого давления в трубопроводе. В таком случае необходимо установить эжектор.

Это приспособление, которое «разгоняет» поток жидкости в трубе за счет нагнетаемой, направленной струи воздуха. По закону Бернули после того, как молекулы ускоряются, за ними создается зона разряжения, в которой давление меньше. Итог – всасывание воды со стороны свободного водозабора.

Есть модификации насосных станций, принцип работы которых основан на этом эффекте. Если оборудование представляет собой комплекс, то нет необходимости подбирать комплектующие. В противном случае необходимо сделать массу расчетов, ошибка в которых несет в себе риск понести убытки. Поэтому имеет смысл покупать насосные станции с эжектором и гидроаккумулятором.

Что учесть при установке и подключении насоса?

Подбирая насосную, станцию в расчет берутся:

Мощность. Имеется в виду количество затраченной энергии, которая сопоставима с высотой водяного столба. Принято считать, что один киловатт мощности способен поднять воду до отметки +10 метров. Если систему оснастить эжектором, высота водяного столба увеличится на 30%.
Производительность. Это объем воды, перекачиваемый за единицу времени. Обычно указывается количество кубометров в час. Данный показатель сопоставляется с расходом воды и дебитом скважины. При подбое оборудования за основу берется условие, что дебит больше производительности.

Рассчитывая требуемую производительность самососущей насосной станции, в расчет закладывается суммарное потребление всех подключенных точек. Предполагается, что они включены одновременно.

При этом необходимо, чтобы вода была поднята с отметки залегания водоносных пластов до горизонта, и передана от скважины к дому. Зная, на какой глубине залегает вода, не сложно подобрать мощность насоса. Дистанция, на которую жидкость передается по горизонтали, также указывается в технической документации.

Если требуется рассчитать производительность насоса для полива, нужно сложить площадь орошаемой поверхности. Суммируются квадратные метры, которые занимает огород, палисадники, клумбы, насаждения, цветники и т.д. Полученную площадь нужно умножить на норму потребления влаги. Этот показатель един для региона, и его можно посмотреть в интернете. Важно, чтобы производительность не была меньше.

Вывод по теме и дополнение с видео

Запас делать также не нужно. По крайней мере, он должен быть небольшим. В противном случае, избыточное давление приведет к разгерметизации трубопровода. Трубы укладываются в траншею. Если они металлические, их нужно обработать антикоррозийным составом и утеплить. В идеале глубина залегания трубопровода должна быть больше глубины промерзания грунта в регионе.

Существует несколько эффективных самовсасывающих систем автономного водоснабжения:

Глубинный насос. Устанавливается в скважину, погружается в воду. Чтобы водозаборник не забивался, нужно установить фильтр грубой очистки. Это металлическая сетка, которая устанавливается на входное отверстие.
Поверхностный насос. Предполагается, что в колодец опускается гибкий гофрированный шланг. Насосная станция устанавливается на поверхности. Важно обезопасить ее от намокания под дождем и морозов.
Насосные станции с инжектором. «Разгоняющее» устройство опускается в скважину. При этом две трети площади сечения обсадной трубы остаются незанятыми. Если станция предполагает встроенный ижектор, оборудование устанавливается на поверхности.

Насосные станции можно располагать в кессонах, отдельно стоящих зданиях, в доме. При этом, учитывают, что, будучи включенным, устройство издает шум и вибрирует. Кессон – это приямок, в котором находится оголовок скважины. Как правило, это квадрат метр на метр или полтора на полтора. Глубина должна быть не меньше, чем глубина промерзания грунта в регионе. Стенки кессона могут быть бетонными, металлическими или пластиковыми.

Сверху кессон закрывается плитой со смотровым люком. Это необходимо, чтобы производить обслуживание установленного оборудования. Здесь может быть насосная станция, многоступенчатая система очистки, гидробак, контрольно-измерительные приборы, отсечной кран и так далее.

Если используется насос малой производительности, имеет смысл установить накопительный резервуар. Его объем должен удовлетворять суточные потребности жильцов дома. Чтобы система была автономной, резервуар оборудуют по пловковым реле, которое при наполнении емкости отключит насос.

Как только уровень будет минимальным, автоматика запустит насосную станцию. Гидроаккумулятор необходим, чтобы в трубопроводе было постоянное давление.

Согласно ГОСТ – это 1,5-2,0 бар. Устройство полезное, но требует периодической ревизии. Но главное, автономную систему водоснабжения можно смонтировать собственными руками, не будучи инженером.

vodatyt.ru

Самовсасывающий водяной насос и виды его конструкции

Насос, обеспечивающий заполнение трубопровода без предварительной заливки жидкости или применения дополнительных приспособлений, называют самовсасывающим. Прибор этого типа используют для повышения давления в системе, поднятия воды со дна глубокой скважины или колодца. В остальных случаях, если нет утечек, пригодны нормальновсасывающие устройства.

Особенности самовсасывающих агрегатов

Главная особенность самовсасывающей помпы или насосной станции – способность самостоятельно отводить воздух из трубопровода и всасывать воду. Если использовать нормальновсасывающий агрегат, то при появлении воздуха в системе ее приходится снова заполнять жидкостью.

По принципу действия различают следующие виды самовсасывающих насосов для воды:

центробежные;
объемные;
вихревые;
эжекторные.

По способу расположения относительно уровня перекачиваемой жидкости различают помпы самовсасывающие:

поверхностные;
погружные, их ремонт и эксплуатация сложнее.

По мощности насосы делятся на бытовые и промышленные. Первый тип помп использовать на производстве запрещено.

Области применения самовсасывающих приборов – водопровод, отопление и канализация частных домов, откачка воды, пожаротушение, понижение уровня грунтовых вод перед заливкой фундамента.

Характеристики

Основные характеристики самовсасывающих устройств в зависимости от мощности модели:

Возможные характеристики насоса.

Глубина подъема (предельное расстояние от насоса до уровня перекачиваемой жидкости) – от 7 до 30 м.
Высота нагнетания (предельное расстояние от прибора до отметки, на которую он способен поднять воду вертикально вверх) – от 10 до 64 м.

Насосы имеют разную предельную температуру рабочей среды, производительность, работают с разными типами жидкостей – не все самовсасывающие приборы пригодны для воды, есть модели, способные работать только с чистой.

Правильный монтаж всасывающей линии

Всасывающая линия – трубопровод, по которому жидкость движется по направлению к поверхностному насосу. Этот трубопровод подключают к входному патрубку. Чем меньше длина этой линии, тем лучше. Перед входом в агрегат обязательно наличие прямого участка длиной не менее 2 диаметров трубы. Большая часть линии чаще всего располагается вертикально и заканчивается на дне скважины, колодца, ямы, резервуара. Трубопровод делают без резких переходов с минимальным количеством стыков и изгибов. Соединения должны быть герметичными. Необходим уклон не менее 5 мм на 1000 мм.

На входе жидкости в трубу устанавливают донный обратный клапан: без него при остановке перекачки рабочая среда под действием силы тяжести стекает обратно вниз, в трубопроводе образуются воздушные пробки, и насос работает в режиме сухого хода, что приводит к его быстрой поломке. В инструкции по эксплуатации прибора производитель указывает минимальное расстояние от дна до входа во всасывающую линию и минимальную длину линии от обратного клапана до уровня поверхности жидкости.

Центробежные самовсасывающие насосы

В строительстве, бытовых и промышленных системах чаще других применяют самовсасывающие насосы центробежного типа. Эти приборы состоят из корпуса с рабочим колесом, напорного и всасывающего патрубков.

Виды конструкций и их особенности

Конструктивные варианты:

Одноступенчатый. Прибор этого типа имеет чаще всего спиралевидный корпус, по форме напоминающий улитку. Внутри установлено рабочее колесо с лопастями, изогнутыми в сторону, противоположную направлению его движения.
Многоступенчатый (секционный). Этот вид помп отличается наличием нескольких рабочих колес, делящих прибор на секции. Чем их больше, тем мощнее насос.
Двухкорпусный. Это два объединенных насоса, работающих параллельно. Приборы этого типа ставят там, где необходима повышенная производительность.

Консольный. Рабочее колесо на этом устройстве располагается на конце вала, удаленного от привода. Части прибора объединяются на одной платформе.
С двойным всасыванием (двойным входом). Его особенность заключается в том, что жидкость подводится с двух сторон, вход и отвод расположены горизонтально. Достоинства – высокая производительность, простая установка.
Скважинные. Приборы этого типа предназначены для выкачивания воды с большой глубины. Лучший вариант для скважин – специальный погружной насос.

Самовсасывающая насосная станция включает в себя помпу, манометр, реле давления (иногда с функцией защиты от сухого хода), мембранный бак.

Особенности и принцип действия

Центробежные насосы по принципу работы относятся к динамическим. Жидкость внутри них перемещается за счет центробежной силы, создаваемой вращением лопастей ротора.

Сфера применения центробежных агрегатов

Устройства этого типа применяются в быту и на производстве чаще других, так как они отличаются простотой эксплуатации, технологической экономичностью.

В быту помпы центробежного типа используют для перекачивания воды и других жидкостей из колодцев, бассейнов, резервуаров, в системах водоснабжения загородных домов, для полива садовых участков и мойки автомобилей.

Объемные самовсасывающие насосы для воды

Объемными называют насосы, перемещающие жидкости за счет изменения объема рабочей камеры.

В бытовых и промышленных системах чаще всего встречаются следующие их разновидности:

Поршневые. Объем камеры меняется за счет движения поршня. Достоинства: высокий КПД, не зависят от напора воды, пригодны для использования в качестве дозировочных приспособлений.
Винтовые (шнековые). За счет вращения спиралевидных деталей ротора внутри насоса поочередно открываются и закрываются отдельные части рабочей камеры.
Водокольцевые (жидкостно-кольцевые). При вращении рабочего цилиндра под действием центробежной силы жидкость прижимается к стенкам камеры.

Шестеренные. При вращении шестерен зубья, выходя из зацепления, создают вакуум. Жидкость стремится заполнить впадины. На противоположной стороне рабочей камеры зубья, снова сцепляясь, выталкивают перекачиваемую массу в нагнетательный патрубок.

Вихревые импеллерные насосы

Для перекачивания чистой воды и газированных (пенящихся) жидкостей в быту и на производстве применяют вихревые насосы.

Схема устройства и принцип работы

Вихревой насос состоит из электродвигателя с вентилятором, вала, рабочего колеса (импеллера), деталей и крепежей корпуса. Схема устройства у каждой модели разная. По принципу действия прибор относится к динамическим – использует центробежную силу, но вода в рабочей камере движется к центру по спирали, образуется водяной вихрь.

Перед первым запуском нужно полностью залить водой корпус и всасывающий трубопровод. Некоторые модели приходится заполнять жидкостью после длительного перерыва в работе и при появлении воздуха в системе.

Преимущества бытового использования

Главное преимущество насосов вихревых – простота конструкции, их легко установить и самостоятельно ремонтировать. При перекачивании воды они создают мощный напор. Еще одно важное достоинство этих агрегатов – они могут работать даже при наличии воздуха в трубопроводе, так как пригодны не только для жидкостей, но и газообразных сред.

Эжектор – прибор для глубоких источников

Для выкачивания воды из скважин глубиной более 8 м подходят только мощные погружные агрегаты. Их недостатки – высокая цена, сложность обслуживания и ремонта, большое потребление электроэнергии. Дешевле и проще поставить поверхностный насос с эжектором (эжекторный, эжекционный).

Эжектор – устройство, передающее кинетическую энергию движущейся с большой скоростью струи жидкости перекачиваемой среде. Существует два типа этих приспособлений:

Погружной (выносной, внешний). Его устанавливают на дне колодца или скважины на всасывающей линии над обратным клапаном. Глубина всасывания – до 30 м.
Встроенный (внутренний). Устройство находится внутри помпы. Глубина всасывания увеличивается незначительно – до 9 м.

Для использования на садовом участке можно сделать эжектор своими руками.

vodasovet.ru

для воды, на глубину, всасывание это, подключить запуск, для центробежного водоснабжения

Поверхностные насосы очень удобны в эксплуатации и представляют собой простую конструкцию. За счёт этого они входят в эконом класс среди других профессиональных насосных установок.

Как работает поверхностный насос для воды

Поверхностные насосы делятся на несколько видов. Каждый вид предназначен для забора конкретного объёма воды. Принцип работы таких насосов схож между собой.

Если вам необходима вода для полива грядок или для того, чтобы набрать бочку, то лучше использовать поверхностный насос с низкой производительностью. Если вы собираетесь брать постоянно воду из колодца, то лучше остановить свой выбора на самовсасывающихся поверхностных насосах.

Принцип работы таких насосов можно разделить на несколько этапов:

Установка насоса в источник воды: река, озеро и колодец;
Включение насоса;
Забор воды из источника по шлангу;
Насос останавливается, если его поднять выше, чем на 8 метров от источника воды.

Принцип работы насоса кардинально не отличается от алгоритма работы других насосов. Принцип действия один – забор воды из источника и перенос её по шлангам в нужное место. При выборе поверхностного насоса, учитывайте цели и объём воды, которую вы хотите выкачивать из источника.

Нюансы устройства: глубина всасывания насоса, что это?

Каждый насос имеет свои характеристики, свойства и параметры. Среди них – глубина всасывания. Это понятие, которым часто описывается качество насосной станции.

Глубина всасывания – это своего рода «высота», которая показывает, насколько глубоко может уйти насос, чтобы забрать воду. Данные параметр у разных насосов отличается.

Выделяют 3 типа насосов для дачи по глубине всасывания:

Около 5 метров;
Около 15 метров;
Около 30 метров.

Чем выше глубина всасывания, тем лучше

Глубина всасывания говорит об эффективности насоса. Чем больше глубина, тем насос сможет дольше качать воду из источника.

При выборе поверхностного насоса обращайте внимание на глубину всасывания. Это не настолько важный параметр, чтобы переплачивать за него в разы. Но если вы ищите эффективную насосную установку, то учтите и эту характеристику.

Объясняем как подключить водяной насос

Подключение водяного насоса важный этап для создания бесперебойной системы водоснабжения и получения воды для собственных нужд. От правильного подключения зависит скорость перекачки воды от источника к вам.

Для подключения водяного насоса лучше следователь последовательной инструкции, чтобы не упустить важный этап подключения. Это поможет вам не запутаться и спокойно подключить все необходимые части водяного устройства.

Как подключается стационарный насос:

Устанавливаете переходку на патрубок. Это позволит обеспечить разницу при разных резьбовых соединениях;
Берёте мощный силовой кабель. Он должен отвечать всем требованиям, так как мы помещаем его в воду. При этом изоляция провода должна полностью справляться с нахождением в воде на протяжении длительного времени;
Используем муфты для соединения. Это термоусадочные трубки, которые создают гидроизоляцию;
Дублируем внутренний обратный клапан дополнительным клапаном из металла;
Далее вывешиваем насос вдоль оси колодца или скважины;
Фиксируем для устойчивости насос с помощью проушины.

Следуя этим простым шагам, вы подключите водяной насос в два счёта. Главное помните про безопасность и используйте только те провода, которые хорошо изолированы от попадания влаги.

Как вы можете видеть, подключение насоса – это простой процесс. Он требует только внимательности и немного времени. Подключайте насос правильно, следуйте правилами безопасности и тогда с другого конца шланга польётся заветная вода.

Как происходит запуск центробежного насоса

Центробежный насос – это такая установка, в которой вода двигается за счёт центробежной силы, обеспечивая нужный напор. Отсюда и соответствующее название насоса.

Запуск центробежного насоса имеет свои особенности и условия, без которых он попросту не запустится. Среди них – наличие воды. Нельзя запускать насос без воды, иначе он выйдет из строя.

Запуск центробежного насоса можно поделить на несколько этапов:

Заливка воды;
Отвинчиваем кран у манометра;
Закрываем задвижку
Запускаем электродвигатель;
Ждём, кода насос достигнет необходимое количество оборотов;
Следим за давлением, которое показывает манометр;
Открываем кран вакуумметра и краны на трубах подвода воды в сторону сальников.
Пользуемся водой.

Запускайте наружный насос последовательно, согласно инструкции, чтобы его не сломать.

При запуске насоса, если вы перепутаете последовательность действий, то насос может попросту сломаться сразу, либо с течением времени. Поэтому стоит выполнять все шаги друг за другом, не нарушая порядок, чтобы такое устройство не вышло из строя.

Запуск центробежного насоса осуществляется по шагам. Не стоит относиться к пуску устройства халатно, иначе водная установка выйдет из строя. Центробежный насос один из популярных насосов, когда требуется обеспечить бесперебойный и мощный поток воды.

Установка поверхностного насоса (видео)

Поверхностный насос – это отличное устройство для людей, которые ищут практичность и хорошую эффективность для забора воды. Он лёгкий, прост в запуске и эксплуатации. Его применяют как для набора небольшого количества воды, так и для получения воды средних объёмов.

homeli.ru

78. Высота всасывания насоса

Мы уже говорили, что в некоторых случаях для работы конденсаторов водяного охлаждения средней и даже большой производительности может использоваться проточная вода, отбираемая из скважины (колодца), реки или моря.
Холодильные агрегаты при этом размещаются в машинных залах, которые, как правило, расположены выше уровня воды. Для того, чтобы воду подать в конденсатор, ее необходимо забрать с уровня, лежащего ниже входа в насос (см. рис. 78.1).
Это довольно сложная задача, для решения которой нужно ответить на ряд вопросов:
► Где лучше расположить насос?
► С какой глубины насос сможет поднимать воду?
► С какими проблемами при этом можно столкнуться?

Напомним, что такое всасывание жидкости
Для того, чтобы понять, что такое всасывание, давайте сядем за столик кафе и закажем фруктовый сок, который начнем смаковать с помощью соломинки. Мы всасываем сок через соломинку, он поднимается из бокала и попадает к нам в рот. Но почему это происходит, вы можете объяснить?

Движущей силой, которая помогает соку подняться по соломинке, является атмосферное давление.
Атмосферное давление Ра давит на поверхность сока в стакане. Всасывая его через соломинку, мы создаем внутри нее разряжение Р1, которое помогает соку подниматься.
Таким образом, явление объясняется просто созданием разности давлений: АР = Ра — Р1.
Без атмосферного давления втягивать сок через соломинку было бы невозможно.
Правда, есть и еще один путь. Стакан нужно герметично закупорить и подать в него под давлением какой-либо газ.
Такой способ используют при розливе пива…

На какую высоту можно поднять жидкость?
Если у вас очень мощные легкие, вы можете взять соломинку длиной около метра и начать смаковать сок стоя (см. рис. 78.4). Вы должны будуте сделать очень глубокий вдох, но не надейтесь создать разряжение меньше -0,1 бар. Создавая разряжение -0,1 бар, можно поднять жидкость на высоту около 1 м (если это вода).

Чтобы создать более сильное разряжение, возьмем, например, вакуумный насос. На какую же высоту он поднимет жидкость: 5 м, Юм, 20 м, 100 м?
Давайте возьмем очень высокопроизводительный вакуумный роторный насос (см. рис. 78.5).
Соединим несколько таких насосов последовательно, чтобы попытаться достичь вакуума, близкого к абсолютному нулю.
Сможем ли мы тогда поднять воду на высоту 100 м, 200 м и даже больше?

Немного об атмосферном давлении
В общем случае давление вызывается взаимодействием твердых, жидких или газообразных тел*. Например, чем больше газа закачивают в герметичный сосуд, тем выше в нем становится давление.
Наиболее известное применение этого явления — автомобильная шина. В отсутствии материальных частиц никакого давления не будет. В частности, в космическом пространстве, где очень мало частиц, давление близко к абсолютному вакууму.
Абсолютный вакуум характеризуется полным отсутствием материальных частиц (газа или жидкости, в зависимости от того, что нас интересует): в этом случае мы говорим, что абсолютное давление равно нулю.** Атмосферное давление обусловлено силой веса воздушного слоя, который окружает Землю {см. рис. 78.6). Основная масса воздуха атмосферы простирается до высоты около 20 км.
На практике это давление равно примерно 10″ Н/м2 или около 1 бар на уровне моря, что эквивалентно давлению столба воды высостой 10,33 м (округленно считают 10 м). Безусловно, чем выше мы поднимаемся в воздушном слое над поверхностью Земли, тем меньше становится атмосферное давление. На высоте 2000 м атмосферное давление соствляет только 0,77 бар.
Таким образом, минимально возможное давление соответствует полному отсутствию вещества, то есть отсутствию атмосферного давления. Тогда считают, что избыточное давление, то есть превышение давления по отношению к атмосферному, равно -1 бар (или 0 бар абсолютных). Ниже абсолютного нуля давления быть не может, так как из ничего нельзя отнять ничего: давления -2 бар или -3 бар не существует!

В колодце на воду действует атмосферное давление. Когда насос создает разряжение в погруженной в воду трубе, это давление заставляет воду подниматься вверх. Отсюда следует, что даже если на входе в насос создать давление, равное абсолютному нулю (что невозможно), вода не поднимется выше, чем на 10,33 м.

Даже если бы насос мог создать абсолютный вакуум, высота подъема воды выше 10,33 м невозможна!

Никакой, даже самый совершенный насос, не сможет всасывать воду из колодца, уровень воды в котором расположен ниже уровня входа в насос на 10,33 м.
В реальности же эта разность уровней ограничена еще больше. Каким бы совершенным ни был насос, его высота всасывания ограничена 6…7 м. Сейчас мы покажем, почему это так.
Попытайтесь додуматься до этого сами, прежде чем читать дальше?
* В отечественной технической литературе давление определяется как нормальная составляющая взаимодействия двух тел или воздействия одной части тела на другую (см., например, Краткий политехнический словарь. ГИТТЛ. — М: 1956 г. — 1136 с.) (прим. ред.).
**Абсолютный нуль давления принципиально недостижим (прим. ред.).

Почему насос не может всасывать воду с уровня ниже 6…7 м?
7°) Влияние атмосферного давления.

Мы уже говорили о том, что атмосферное давление зависит от высоты местности. Именно оно является движущей силой, обеспечивающей подъем воды в трубе.
На высоте 2000 метров атмосферное давление не больше, чем 0,77 бар.
Таким образом, насос, установленный на поверхности колодца, находящегося на этой высоте, не сможет поднять воду с уровня более 7,7 м.
Следовательно, при подборе насоса необходимо учитывать высоту местности (см. рис. 78.8).
2°) Влияние потерь давления.
Прежде всего, попробуем объяснить, что такое сетка с обратным клапаном* и в чем заключается ее назначение. Допустим, что насос работает и обеспечивает заданный расход жидкости.
В какой-то момент насос выключили. Что при этом произойдет?

Насос больше не создает разрежения и вода, которая находится во всасывающей трубе, начнет сливаться обратно в колодец.
В результате труба опустошится. При последующем запуске, перед тем, как вода поднимется к крыльчатке, насос должен вначале создать разрежение воздуха, попавшего в трубу после того, как из нее слилась вода.
Однако большинство насосов не способно самозаполняться таким образом
Вместе с тем, длительная работа или слишком частое включение-выключение насоса, работающего, «вхолостую» грозит серьезными поломками.
Следовательно, после остановки насоса необходимо обеспечить такие условия, при которых и во всасывающей трубе, и в корпусе насоса оставалась бы жидкость. При последующем запуске это позволит насосу быстро выйти на режим.
Может быть, для решения данной проблемы нужно просто попытаться залить воду в насос через специально предусмотренное с этой целью отверстие в его корпусе?

По большому счету, без дополнительных устройств такая операция ни к чему не приведет, поскольку вся вода, которую мы будем заливать в насос, стечет обратно в колодец!
Чтобы вода осталась в трубе, нужно на конце трубы, в той ее части, которая опущена в воду, установить обратный клапан (см. рис. 78.10). Тогда после каждой остановки вода оставалась бы в трубе (и в насосе) и не было бы необходимости заливать ее в насос.
Чтобы сохранить герметичность клапана и защитить клапан от попадания в него песка или грязи, перед клапаном устанавливают металлическую сетку, выполняющую роль фильтра. Это устройство, состоящее из фильтра и обратного клапана, называют кольцом опускной трубы или сеткой с обратным клапаном.
Заметим, что потери давления на кольце могут быть довольно существенными, особенно если фильтр загрязнен. Напомним также, что в этом случае появляется опасность работы насоса в режиме кавитации (см. раздел 77).
Таким образом, всасывающая труба в сборе со всеми ее поворотами, кольцом, вентилями и клапанами при работе насоса характеризуется существенными потерями давления. Величина этих потерь, в зависимости от длины трубы, ее конфигурации и комплектации может меняться в диапазоне от 0,05 до 0,2 бар (то есть от 0,5 до 2 м вод. ст.).
Если потери давления составляют 2 м вод. ст., то на столько же уменьшается и высота всасывания: потери давления напрямую влияют на величину высоты всасывания, поэтому всегда стремятся максимально снизить потери давления.

Влияние вида перекачиваемой жидкости.
Мы знаем, что давление в I бар соответствует примерно 10 м вод. ст., поэтому невозможно всасывать воду с поверхности, которая находится ниже 10 м от входа в насос. Но 1 бар также соответствует и 76 см рт. ст.: следовательно ртуть нельзя всасывать с уровня ниже 76 см от входа в насос
Таким образом, при подборе насоса вы должны принимать во внимание плотность перекачиваемой жидкости (особенно будьте внимательны при подборе насоса для перекачивания водных растворов гликолей, плотность которых зависит от концентрации гликоля).
4°) Влияние температуры перекачиваемой жидкости.
В разделе 77 мы узнали, что чем выше температура перекачиваемой жидкости, тем больше опасность перехода насоса в режим кавитации.
Высота всасывания Н может быть тем больше, чем ниже температура жидкости, которую мы будем перекачивать. Так, например, вода при температуре 10°С может быть поднята к насосу с более низкого уровня, чем вода при температуре 80°С.
В любом случае следует помнить, что изменения температуры и давления являются опасными факторами, определяющими условия вскипания воды.

Центробежный насос не может всасывать газ, поэтому надо всячески избегать таких условий, при которых значения давления и температуры жидкости на входе в насос могут привести к вскипанию перекачиваемой жидкости и возникновению режима кавитации (см. рис. 78.12).
5°) Влияние параметра NPSH*.
Насоса, настолько совершенного, чтобы всасывать с давлением на входе -1 бар, не существует. Самые лучшие насосы, создающие разряжение -0,8 бар, никогда не смогут поднимать воду с поверхности, лежащей более, чем на 8 м ниже уровня насоса.

Почему это происходит, можно понять, вновь обратившись к рассмотрению потока воды между сечением входа в насос {точка 1) и сечением, в котором давление жидкости минимально (точка 4. см. раздел 77).
Падение давления на участке между точкой 1 и точкой 4 эквивалентно потерям давления в насосе. Как и любые потери давления, они растут с увеличением расхода. Однако конструкторы насосов при проектировании могут управлять этими потерями.
Чтобы предотвратить опасность возникновения кавитации в насосах, конструкторы в документации на свою продукцию указывают минимально допустимое давление на входе в насос (в точке 1), ниже которого
пользователь никогда не должен опускаться: это потребная величина параметра NPSH, которая определяется как «абсолютное статическое давление на всасывании». Укажем, что эта величина (часто выражаемая в метрах водяного столба) соответствует внутренним потерям давления на крыльчатке насоса между точками 1 и 4.**
Чтобы лучше усвоить абстрактные понятия, о которых мы только что рассказали (влияние NPSH, температуры, вида жидкости, потерь давления, атмосферного давления), попробуем вместе решить одно небольшое упражнение:
Для охлаждения конденсатора предлагается использовать грунтовые воды, расположенные на глубине 4 метра. Потребная величина кавитационного запаса для выбранного нами насоса (NPSH) равна 3 м вод. ст., вода имеет температуру 10°С, потери давления на фильтре и обратном клапане 0,5 м вод. ст., потери давления во всасывающей трубе так же 0,5 м вод. ст. Высота над уровнем моря 1000 м.

► Можно ли использовать выбранный нами насос?
► Что произойдет, если фильтр засорится?
► Что произойдет, если уровень грунтовых вод понизится на 1 м?

* Параметр NPSH (Net Positiv Suction Head) — предельный бескавитационный напор в заданном сечении насоса, введен для уточнения условий бескавитационного режима работы. Pierre Lecouey в своей работе «Et si nous par-lions pompes?» (Chaud, Froid, Plomberie, juill 1989, № 505, p. 23) определяет его как: «Необходимый абсолютный напор (следовательно, количество энергии), превышающий упругость насыщенных паров (для полного исключения возможности вскипания), которым должна располагать жидкость на входе в колесо насоса для полного предотвращения явления кавитации». В отечественной технике используется понятие «Кавитационный запас», которое определяют зависимостью Ah = (Рн + pVH /2 — Pn)/pg, где Ah — кавитационный запас, м; Рн — давление на входе в насос, Па; р — плотность жидкой среды, кг/м3; Vh — скорость жидкой среды на входе в насос, м/с; Рп -давление насыщенных паров жидкой среды, Па (см. ГОСТ 17398. Насосы. Термины и определения) (прим. ред.). ** Автор дает достаточно упрощенное объяснение определению величины кавитационного запаса и, в частности, соотношению между кавитационным запасом и потерями давления в колесе насоса. Тем, кто более детально желает ознакомиться с явлением кавитации и методами ее предотвращения, рекомендуем статью Главного конструктора динамических насосов ОАО «Ливгидромаш» Р. Соколова «Кавитация и ее влияние на работу центробежных насосов»//Строительный инжиниринг, № 3, 2007 г. (прим. ред.).

а) Молено ли использовать выбранный нами насос?
«Совершенный» насос, если он существует, может всасывать воду с уровня, который на 10,33 м ниже уровня насоса. Допустим, что такой насос мы разместим на уровне А (см. рис. 78.14), при этом высота трубы АР = 10,33 м. Если на входе в этот насос установить манометр, то он покажет -10,33 м, то есть абсолютный вакуум.
Сделаем поправку на кавитационный запас NPSH: минимальное давление на всасывании (кавитационный запас) для выбранного нами насоса должно быть равно 3 м вод. ст. Чтобы гарантированно получить это значение, нужно опустить наш воображаемый насос на уровень В, то есть на 3 м вниз (BF = 7,3 м).
Теперь надо учесть вид жидкости: поскольку мы собираемся перекачивать воду, никакой поправки на вид жидкости делать не требуется.
Поправка на температуру: поскольку температура воды равна 10°С, то при этой температуре опасность вскипания воды ничтожно мала, поэтому поправку на температуру также делать не нужно.
Поправка на потери давления: потери давления на фильтре, обратном клапане и во всасывающей трубе равны 0,5 + 0,5 = 1 м вод. ст. Опустив насос еще на 1 метр вниз, в точку С, получим CF = 7,3 — 1 = 6,3 м.

Поправка на высоту: насос будет откачивать воду
из колодца, находящегося на высоте 1000 м над уровнем моря. На этой высоте атмосферное давление ниже, чем на уровне моря на 1,2 м вод. ст.: следовательно, воображаемый насос нужно опустить еще на 1,2 м вниз в точку D. В результате имеем DE = 6,3 — 1,2 = 5,1 м.
Гарантийный запас: чтобы гарантированно не допустить кавитации, заложим в качестве запаса надежности высоту в 1 м. Для этого наш насос опустим еще на 1 м вниз в точку Е. Получим EF = 4,1 м.
Таким образом, выбранный нами насос сможет без каких бы то ни было проблем всасывать воду из колодца, уровень воды в котором на 4,1 м низке входа в насос. То есть, он безусловно может быть использован для подачи воды в конденсатор, поскольку на самом деле уровень воды в колодце только на 4 м ниже уровня входа в насос.
б) Что произойдет, если металлическая сетка фильтра забьется грязью (засорится)?
Очевидно, что со временем металлическая сетка фильтра будет засоряться. Если потери давления на сетке вырастут, например, до 1 м вод. ст., это будет соответствовать ранее установленному гарантийному запасу. Насос обеспечит откачку, но его расход упадет (см. раздел 75).
Если фильтр закупорится еще больше и потери давления станут больше, чем 1 м вод. ст., насос может войти в режим кавитации. В этом случае расход воды еще больше упадет и насос начнет работать в неустановившемся режиме.

Если уровень воды в колодце понизится на 1 м, то нас спасет, как и в предыдущем случае, гарантийный запас, и насос, как и ранее, обеспечит откачку воды при условии, что фильтр чистый, однако расход воды уменьшится. Однако, если уровень воды понизится еще больше или засорится фильтр, то произойдет катастрофа!
Как откачивать воду с глубины 100 м?
Мы только что убедились, на практике насос может откачивать воду с поверхности, расположенной ниже уровня насоса не более, чем на 6…7 м.
Чтобы откачивать воду с поверхности, расположенной ниже этого уровня, достаточно погрузить насос на дно колодца, как показано на рис. 78.15. Насос будет легко откачивать воду без всякой кавитации.

Для подъема воды на десяток метров никаких проблем не будет. Однако, если вам нужно поднять воду на большую высоту (20 м, 40 м, 100 м и даже больше), то один насос с этим не справится. Одним из решений может стать использование ‘»ступенчатой» схемы, как показано на рис. 78.16. Но такое решение будет достаточно сложным и дорогостоящим.
Кроме того, оно не всегда может быть реализовано. Например, как откачать воду с поверхности, лежащей ниже требуемого уровня подъема на 40 м и находящейся в узком колодце?

В этом случае можно использовать многоступенчатый насос (см. рис. 78.17), в котором ступени (крыльчатки) автоматически повышают напор при переходе от одной ступени к другой с минимальными потерями (на рис. 78.17 таких ступеней четыре).
Представим себе, что каждая ступень создает напор, равный 10 м вод. ст. Вода проходит через первую ступень и давление на входе во вторую ступень уже равно 10 м вод. ст. Во второй ступени напор также равен 10 м вод. ст., следовательно на выходе из нее давление воды будет равно 20 м вод. ст., и так далее.

Для получения напора, например, 100 м вод. ст., достаточно иметь 10 ступеней (мы, конечно, немного упрощаем, однако такая технология довольно часто используется, если нужно получить высокое давление — см., например, рис. 78.18).

Если вы хотите получить дополнительную информацию, см. раздел 97.

vmestogaza.ru

Водяной всасывающий насос – устройство, принцип работы, правила эксплуатации