Расчет основных параметров насосов

Для выбора подходящей модели насоса следует предварительно определиться с требуемыми параметрами, которыми он должен обеспечивать. Сразу скажем, что количество подобных параметров очень велико, и они отличаются у различных типов насосов. Так, например, для фекальных насосов, перекачивающих загрязненную воду, важным параметром является размер частиц и волокон, которые могут перекачиваться без ущерба для конструкции. В это же время аналогичный параметр для насоса, предназначенного для перекачивания чистой питьевой воды, просто не нужен уже по определению, так как даже минимальный уровень загрязнений приведет к серьезным проблемам с работоспособностью насоса.

Впрочем, есть несколько параметров насоса, которые являются универсальными для всех его типов. К ним относится:

• подача;
• напор;
• мощность;
• коэффициент полезного действия;
• частота вращения.

Подача подразумевает под собой величину объема перекачиваемой жидкости в единицу времени (существует еще массовая подача, в которой определяется масса жидкости, перекачиваемой в единицу времени). Единицей измерения подачи является количество метров кубических, которые может перекачаться за час насос (второй вариант - количество килограмм жидкости, которые перекачиваются за час).

Под напором понимается максимальная высота, на которую сможет подняться жидкость под воздействием внешней кинетической энергии жидкости, разности высот и статического давления. Данный показатель очень важен в том случае, если необходимо поднять воду, например, с уровня земли на третий этаж или со дна колодца на поверхность.

Величина напора представляет собой сумму статического и динамического напоров. При этом статическое значение напора можно вычислить по следующей формуле: H_ст= (ρ_н - ρ_в)/ρg + (z_н - z_в), где:

• р_н – давление в напорном патрубке;
• ρ_в- давление во всасывающем патрубке;
• ρ – плотность перекачиваемой жидкости;
• g – ускорение свободного падения;
• z_н и z_в– соответственно, высота жидкости в напорном и всасывающем патрубках.

Динамически напор определяется по следующей формуле: H_д = (v_н² - v_в²)/2g.

Мощность представляет собой количество энергии, которая подводится к двигателю насоса от однофазной или трехфазной сети электроснабжения. Понятное дело, что часть данной энергии при этом теряется на преодоление сил трения, различного сопротивления и другие препятствия. В результате становится актуальным вычисление уровня полезной мощности, которая равна количеству энергии, которая затрачивается на непосредственное перекачивание жидкости. В общем случае ее можно определить по следующей формуле:

N_п = QρgH/10³ = Qp/10³, где

Q – величина объемной подачи;

P- значение плотности перекачиваемой жидкости.

После этого можно рассчитать соотношение полезной и затраченной мощности, которое и даст значение коэффициента полезного действия. Следует заметить, что КПД можно представить в виде произведения значений гидравлического, объемного и механического коэффициента полезного действия. Первый из них учитывает потери на преодоление гидравлических сопротивлений, второй – учитывает утечки жидкости внутри насоса, а третий – потери на механическое трение. Впрочем, обычно при выборе насоса обращают именно на суммарный показатель КПД.

Под частотой вращения понимается количество оборотов вала насоса в единицу времени. Определение частоты вращения идет в зависимости от целого ряда условий. К ним относится тип двигателя и насоса, требования к величине экономичности, имеющиеся ограничения по габаритным размерам, массе и некоторые другие параметры.