Правила и особенности подбора мощности насоса

КПД теплового насоса вода-вода и вода-воздух

Средний КПД тепловых насосов вода-вода и вода-воздух равен 400%, но он зависит от того, насколько прогрета вода. В водоемах ее температура может меняться от +1 зимой до +20 и выше летом. Поэтому минимальный КПД таких тепловых насосов может опускаться до 200%, а максимальный подниматься до 1000%.

Стоит учитывать, что летом тепловой насос практически не нужен, поэтому работать с КПД 1000% он не будет, это число используют формально.

Еще одна особенность водяных тепловых насосов в том, что водоемы медленно прогреваются и отдают тепло. Поэтому весной, когда вода не прогрета, у него будет низкий КПД, а осенью, когда она сохранила тепло – высокий КПД.

Водоемы медленно отдают тепло весной, а КПД водяного теплового насоса зависит от температуры воды.

Виды мощности прибора для скважины

Во время выпуска устройств на заводе-изготовителе применяются обозначения разновидностей мощности:

1. P1 (кВт). Входная электромощность – та, которую электродвигатель забирает от электросети.
2. P2 (кВт). На валу электродвигателя – та, которую он отдает на вал. Входная электромощность насоса P1 равняется мощности на валу электродвигателя P2, поделенной на КПД электродвигателя.
3. P3 (кВт). Входной показатель гидронасоса равняется величине P2, когда муфта, которая соединяет вал устройства и вал электродвигателя, не расходует электроэнергию.
4. P4 (кВт). Полезная мощность погружного гидравлического насосного оборудования — та, которая выходит в процессе функционирования в виде расхода и напора воды.

Без соответствующего опыта не рекомендуется самостоятельно выполнять монтаж насоса

Рассчитать показатель можно онлайн, есть специальный калькулятор.

Мембранный бак для водоснабжения

Для бытовой скважины применяются гидроаккумуляторы различной конструкции, материалов, объемов. Для вычислений потребуются следующие данные:

Насосы для скважины могут быть погружные и поверхностные.

• номинальная производительность оборудования – 60% от максимальной подачи насоса;
• разница давлений – Р 1 – Р 2 (давление включения на 10% ниже максимального, указанного в паспорте, давление отключения на 10% выше минимального);
• ежечасное число включений – обычно заявлено производителями 100;
• давление включения;
• коэффициент – 0,9 единиц.

Для получения объема мембранного бака необходимо:

• сложить давление включения, единицу, разницу давлений;
• умножить полученное число на 1000, номинальный расход;
• разделить результат на 4, максимальное число ежечасных включений, разницу давлений, коэффициент.

Производители выпускают накопительные баки стандартных объемов, после вычисления необходимого объема гидроаккумулятора останется выбрать ближайший размер с 15% запасом. Колодец обычно используется в зимних/летних схемах водопровода жилищ сезонного, периодического проживания. При каждом отъезде хозяев система консервируется, вода сливается из контуров через спускную магистраль. Объема скважины для этого недостаточно, дополнительный заглубленный в землю резервуар увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому используется бюджетный вариант в виде колодца.

Поверхностные насосы являются самовсасывающими конструкциями, используются при небольших глубинах 8-12 м. Поднять воду из артезианской скважины 100-200 м можно лишь профессиональным оборудованием, которое для бюджета семьи слишком дорого. В них используются эжекторы, скважины удовлетворяют потребности целых коттеджных поселков.

Производительность поверхностного самовсасывающего оборудования вычисляется аналогично предыдущему случаю. При расчете напора учитывается взаимное расположение элементов водопровода:

• насос может располагаться в цоколе, подсобном помещении нижнего этажа, в техподполье, кессоне на устье скважины;
• гидроаккумулятор монтируют на любом уровне.

Вычисления аналогичны расчетам для погружных насосов, однако добавляется вычитание из напора Н б. Это значение потерь в зависимости от высоты бака – разница высот гидроаккумулятора, зеркала водозабора. Если взять вариант расчета для двухэтажного коттеджа со следующими характеристиками:

• удаление источника от здания 20 м;
• подъем воды с глубины 6 м трубой насоса;
• зеркало водозабора на глубине 4 м;
• общая глубина скважины 10 м;
• расположение насоса в кессоне;
• высота санузла 5 м.

Перепад высот составит 5 м. При схеме с двумя 90 градусными отводами, парой вентилей, тремя тройниками, тремя обратными клапанами, аналогичным сечением труб (25 мм внутренняя, 32 мм наружная) от насоса потребуется производительность 3 куба ежеминутно. Потери напора составят 37 м, напор излива 20 м, высота источника 6 м. Таким образом, для автономной системы водообеспечения потребуется насос с напором больше 70 м, что является редкостью у моделей большинства производителей. В данном случае рациональным решением будет использование погружной модификации после аналогичного расчета.

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Преимущества объёмного гидропривода перед гидродинамическим

Причину компактности объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим можно пояснить с помощью аналогии с электрическими сетями. Для передачи электроэнергии по линиям электропередачи её преобразуют сначала в энергию высокого напряжения. Повышение напряжения позволяет при сохранении мощности пропорционально уменьшить силу тока в линиях, уменьшая и сечение кабелей, и их массу. Точно так же передача гидравлической энергии по гидролиниям высокого давления (в системах объёмного гидропривода) позволяет уменьшить и расход жидкости (кратно), и поперечное сечение гидролиний. Кроме того, меньшую подачу могут обеспечить насосы меньшего размера и т. д. Эта аналогия не является чисто умозрительной — давление и электрическое напряжение являются величинами, характеризующими плотность энергии, переносимой единицей рабочего тела: давление в гидролинии — это величина энергии переносимой единицей объема жидкости, а напряжение в электрическое линии — энергия, переносимая единицей заряда. Аналогично и с током. В гидравлических системах аналогом тока выступает поток жидкости: объем, прошедшей по гидравлической линии за единицу времен На этом подобии разработан метод электрогидравлических аналогий, позволяющий производить теоретические исследования гидрооборудования на основе хорошо изученных процессов в электрических сетях. В свою очередь, способность работы объёмных гидромашин при высоких давлениях вытекает из принципа их работы и устройства.

Из приведённой выше формулы для мощности видно, что для обеспечения той же мощности при высоком давлении необходимо обеспечивать ме́ньшую подачу, чем при низком давлении. Поэтому при высоком давлении геометрические размеры всех узлов гидропривода становятся меньше. Поскольку, в отличие от гидродинамических гидромашин, объёмные гидромашины способны работать при высоких давлениях, то и объёмный гидропривод намного компактнее и меньше по массе гидродинамического привода. Это одно из тех обстоятельств, которые обусловили широкое распространение объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим приводом.

КПД теплового насоса грунт-вода и грунт-воздух

Реальный КПД грунтового теплонасоса лежит в пределах 400-800%, но бывают и редкие исключения. Высоких показателей эффективности можно достичь если почва получает тепло от солнечного света и в ней уложено геотермальное поле, а не пробурены скважины.

В случае со скважинным тепловым насосом, чем больше расстояние между ними, тем выше КПД. Разница в этом случае составит 50-100% от номинального значения.

Особенностью геотермальных тепловых насосов есть то, что они находятся в неподвижной среде. Если неправильно рассчитана мощность теплового насоса, количество скважин или площадь и глубина геотермального поля, произойдет следующее. Земля начнет промерзать и не успевать получать тепло, из-за чего КПД грунтового теплонасоса будет неуклонно падать и со временем опустится ниже 100%.

Так как магистраль находится в земле неподвижно, грунтовый тепловой насос может выморозить почву

Номинальный ток электрического насоса

Информационные таблички центробежных электронасосов содержат техническую информацию о потребляемой мощности, номинальном токе, номинальной мощности электродвигателя и полезной гидравлической мощности насоса, представленной на усмотрение производителя максимальным напором и производительностью или рабочими полями. От корректности выбора электронасоса по мощности напрямую зависит надежность и эффективность его работы. Давайте попробуем разобраться, что в случае электронасоса понимается под понятием мощности. В целом понятие мощности для электронасоса равноправно охватывает как мощность, потребляемую электродвигателем из сети, так и механическую мощность, переданную валу электродвигателя и полученную гидравликой насоса. Одни производители указывают в информационной табличке насоса две мощности – потребляемую электрическую (P1) и номинальную механическую (P2). Другие указывают только потребляемую мощность или только номинальную мощность. Нужно учесть , что номинальная мощность электродвигателя всегда меньше от потребляемой мощности и отличается на величину, определяемую характеристиками двигателя (КПД двигателя).

Потребляемой мощностью электродвигателя насоса называется электрическая мощность, потребляемая из источника питания. Потребляемая (электрическая) мощность обозначается на информационной табличке электронасоса Р₁ или P_abs и измеряется в единицах мощности — Вт. В соответствии с международными стандартами мощность двигателей переменного тока принято определяется номинальной мощностью на валу. Номинальными характеристиками производитель оборудования называет значения характеристик, полученные при предусмотренных расчетных параметрах без учета внешних корректирующих факторов. Номинальной мощностью электроприбора принято называть мощность, для работы с которой в номинальном режиме оборудование предназначено изготовителем. Номинальная мощность электродвигателя насоса соответствует механической мощности при расчетных значениях температуры, напряжения, частоты, и силы тока, переданной валу и потребленной насосом. Номинальная (механическая) мощность обозначается Р₂ или Р_ном и измеряется в единицах механической мощности — Вт или лошадиных силах (международное обозначение л.с. – НP (horse power), 1 HP ≈ 750 Вт).

Номинальным током I_ном электродвигателя называется ток, потребляемый электродвигателем при номинальном напряжении, частоте и механической мощности на валу, потребляемой насосом.

Нужно помнить, что номинальная мощность и номинальный ток характеризуют одну конкретно определенную точку – номинальную рабочую точку электронасоса. Фактическая мощность и ток, потребляемый электродвигателем, напрямую зависят от фактической рабочей точки электронасоса — чем больше производительность центробежного электронасоса, тем больше потребляемая мощность и сила тока. Из условия предотвращения перегрева электродвигателя и развития кавитационных явлений важным требованием есть использование насоса исключительно в пределах рабочего поля и характеристик, рекомендованных производителем. Соблюдение этого фундаментального требования гарантирует надежность работы и длительный срок службы насоса.

Определить полезную гидравлическую мощность, переданную насосом жидкости, можно по формуле:

Р_hyd = g x ρ x Q x H, Вт, где

g – ускорение свободного падения, м/с2;

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

Q – объемная скорость потока (производительность), м3/с;

Н – напор, м.

Гидравлическая мощность насоса всегда меньше номинальной (механической мощности на валу) мощности электродвигателя на значение, определяемое характеристиками и коэффициентом полезного действия насоса.

Мы рады предложить вам оборудование следующих брендов:

Частотные преобразователи

Оборудование для водоподготовки

Насосы Pedrollo

Насосы промышленные пр-ва Украина, СНГ(К, КМ, Д, ЭЦВ…)

Насосы Speroni

Силовая электроника Schneider Electric

Грамотный подбор агрегата по параметрам

Подбор насоса для условий, которые заданы, – важный этап проекта установки и станции. Для выбора агрегата к установке нужно иметь исходные значения, которые характеризуют трубопроводные системы, и требования, что предъявляются к проекту.

В такие данные, которые составлены в виде проекта, должны войти:

1. Информация о назначении и характере функционирования прибора.
2. Характеристика гидравлики трубопроводной системы, в том числе потребляемая по максимуму и минимуму производительность станции Qmax и Qmin потребляемый напор, который соответствует максимуму и минимуму расходов Нmaх и Нmin.
3. Данные об источниках или резервуарах питания.
4. Данные о месте и условиях местоположения насоса.
5. Данные об электродвигателях и источниках энергии.
6. Особенные требования. По этим сведениям, применяя каталоги и справочники по насосному оборудованию, можно подобрать прибор по характеристикам и по коэффициенту быстроходности.

Первостепенно выбирают тип и марку насоса по сводному графику рабочих зон оборудования назначения, которое ему соответствует. Выбор осуществляется для усредненных данных расходов и напоров. При подборе координаты с точками Qcp и Нср необходимо идти к тому, чтобы она проходила в середине рабочего поля подбираемого устройства.

Чтобы насос служил длительное время, следует вовремя менять изношенные детали

Применив каталог, надо найти рабочую характеристику подобранного устройства и выстроить совместную характеристику его и трубопровода (скважины). Таким выстраиванием получают рабочую координату, что соответствует Qcp и Hср. Зная Qmax и Qmin, пo кривой находят соответствующие значения КПД. Если эти данные не меньше минимума КПД, которое принято, то такое устройство удовлетворяет исходным данным по энергопоказателям. Для выстраивания характеристики станции можно воспользоваться также по универсальным параметрам устройства.

По формуле выполняют расчет максимума эллипсоидальной высоты всасывания, которые соответствуют Qmax, и в дальнейшем сравнивают её с минимумом по высоте всасывания, которая задана. Если геодезия всасывания по формуле получится больше заданной, то подобранное устройство удовлетворяет исходным значениям по своей кавитации. Необходимо выписать из каталога-справочника данные геометрии, механики и гидравлики подобранного оборудования.

Выбор устройства по коэффициенту быстроходности:

1. Надо посчитать усредненные значения по расходу и напору Qcp и Hср, беря количество оборотов по стандарту функционирующего колеса, вычислить по формуле удельная частота вращения ns.
2. По удельной частоте вращения и Qcp и Иср выбирают насосное оборудование. Так как в такой ситуации устройство выбирается с применением закона подобия для оптимальных данных КПД, то нет надобности в еще одной проверке по характеристике.
3. Зная частоту вращения, по данным Qcp, п и вычисленную по формуле коэффициента кавитации Скр, надо найти значение вакуум-высоты всасывания насосного устройства Hв. Далее по формуле для Qmax нужно найти максимум значения эллипсоидальной высоты всасывания и сравнить её с той, что задана в целях снижения цены строительных работ. Если максимум значения эллипсоидальной высоты выше того, что задано, то насосное оборудование подходит и по кавитации.

Выбор насосного устройства по коэффициенту быстроходности комфортно выполнять в ситуации, если нет характеристик приборов, а имеются лишь данные, которые соответствуют оптимальному режиму функционирования. Также обязательно измеряется давление на станции (пример глубинного оборудования).

Важно правильно подобрать мощность насоса и само оборудование, тогда насосная установка или станция будет функционировать максимально качественно

Условия максимума коэффициента полезного действия

Различные виды потерь различным образом зависят от нагрузки. Обычно можно считать, что одни виды потерь остаются постоянными при изменении нагрузки, а другие являются переменными. Например, если генератор постоянного тока работает с постоянной скоростью вращения и постоянным потоком возбуждения, то механические и магнитные потери являются также постоянными. Наоборот, электрические потери в обмотках якоря, добавочных полюсов и компенсационной изменяются пропорционально I_а², а в щеточных контактах – пропорционально I_а. Напряжение генератора при этом также приблизительно постоянно, и поэтому с определенной степенью точности P₂ ∼ I_а.

Таким образом, в общем, несколько идеализированном случае можно положить, что

или

где коэффициент нагрузки

Определяет относительную величину нагрузки машины.

Суммарные потери также можно выразить через k_нг:

где p – постоянные потери, не зависящие от нагрузки; p₁ – значение потерь, зависящих от первой степени k_нг при номинальной нагрузке; p₂ – значение потерь, зависящих от квадрата k_нг, при номинальной нагрузке.

Подставим P₂ из (5) и p_Σ из (7) в формулу к. п. д.

Тогда

Установим, при каком значении k_нг к. п. д. достигает максимального значения, для чего определим производную dη/dk_нг по формуле (8) и приравняем ее к нулю:

Это уравнение удовлетворяется, когда его знаменатель равен бесконечности, т. е. при k_нг = ∞. Этот случай не представляет интереса. Поэтому необходимо положить равным нулю числитель. При этом получим

Таким образом, к. п. д. будет максимальным при такой нагрузке, при которой переменные потери k_нг² × p₂, зависящие от квадрата нагрузки, становятся равными постоянным потерям p.

Значение коэффициента нагрузки при максимуме к. п. д., согласно формуле (9),

Если машина проектируется для заданного значения η_макс, то, поскольку потери k_нг × p₁ обычно относительно малы, можно считать, что

p + p₂ ≈ p_Σ = const.

Изменяя при этом соотношение потерь p и p₂, можно достичь максимального значения к. п. д. при различных нагрузках. Если машина работает большей частью при нагрузках, близких к номинальной, то выгодно, чтобы значение k_нг было близко к единице. Если машина работает в основном при малых нагрузках, то выгодно, чтобы значение k_нг было соответственно меньше.

Видео 1. Общее определение коэффициента полезного действия

Реальные значения КПД

В большинстве своем производители и дилеры тепловых насосов завышают показатели. КПД теплового насоса для отопления дома может отличаться в полтора раза (хотя такая разница и редкость). При выборе стоит учитывать, насколько проверенный перед вами производитель и тщательно изучать документацию.

Хоть принцип работы тепловых насосов примерно один и тот же, внутренне строение у них разное. Теплонасос может быть двухконтурным или одноконтурным, с разными типами компрессоров, использовать разный теплоноситель и т.д.

Мощность теплового насоса обычно определяет количество тепла, которое он может выдавать за определенный промежуток времени. Но у самых мощных моделей часто КПД выше, чем у аналогов. Разница не слишком велика, но иногда она важна.

Например, мощный воздушный тепловой насос сможет давать тепло с КПД 200% при -20 градусов, а аналогичный по строению, но менее мощный, при такой температуре даст только КПД 150%.

Отношение — полезная мощность

Мощность, потребляемая двигателем из сети, всегда больше полезной мощности двигателя и зависит от типа двигателя. Отношение полезной мощности двигателя к мощности, потребляемой из сети, называется коэффициентом полезного действия двигателя. Мощность, получаемая в результате вычитания полезной мощности двигателя от мощности, потребляемой из сети, превращается в тепло и приводит к нагреванию двигателя.
 

Основной характеристикой, определяющей достоинства двигателя, является его коэффициент полезного действия. Он равен отношению полезной мощности, развиваемой двигателем к полным энергетическим затратам. Если реактивный двигатель развивает силу тяги F и летит со скоростью и, то, очевидно, полезная мощность, развиваемая им, равна Fv. С другой стороны, полная затраченная энергия равна q GH, где G — расход горючего в единицу времени, а Н — теплотворная способность горючего.
 

Источник тока ( генератор) всегда должен создавать полную мощность, но только некоторая ее часть является полезной, а другая часть неизбежно теряется на внутреннем сопротивлении генератора. Он равен отношению полезной мощности к полной. Иначе говоря, кпд показывает, какую долю полной мощности составляет полезная мощность.
 

Коэффициент полезного действия ( КПД) учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием механической энергии двигателя в энергию движущей жидкости. Определяется КПД отношением полезной мощности к мощности, потребляемой насосом.
 

Естественным способом улучшения cos cp является полная загрузка асинхронных двигателей. КПД определяется отношением полезной мощности ЛГ2 к подводимой NI. У большинства двигателей КПД достигает максимума ( 65 — 95 %) при нагрузке, равной 75 % номинальной. Благодаря этому обеспечивается экономичность двигателей при преобладающих на практике режимах нагружения.
 

Гидравлический КПД представляет собой отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе. Объемным КПД называют отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками. Механический КПД насоса есть величина, выражающая относительную долю механических потерь в насосе.
 

Под коэффициентом полезного действия приемной антенны понимается обычно отношение полезной мощности, выделенной на нагрузке ( на сопротивлении приемника), к полной мощности, принятой антенной из поля.
 

Такой подход к разделению потерь не изменяет общей картины процессов, происходящих в герметической машине, так как полный коэффициент полезного действия равен отношению полезной мощности, затрачиваемой на выполнение транспортировки жидкости или газа, к мощности, потребляемой электродвигателем из сети. Однако следует помнить, что потери на трение выделяются в виде тепла в небольшом пространстве между статором и ротором, и если не будет обеспечена надлежащая циркуляция жидкости, то очень скоро наступит сильный нагрев ее и, следовательно электродвигателя.
 

Различают мощность, потребляемую насосом, и полезную мощность насоса. Полезной называют мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкой среде. Отношение полезной мощности к потребляемой мощности насоса является КПД насоса.
 

А когда на сетке нет переменного напряжения, то нет полезной мощности, и вся подводимая мощность расходуется на нагрев анода. Теоретически кпд ступени в режиме класса А не выше 40 — 45 %, а практически он ниже. Таким образом, режим класса А невыгоден в отношении полезной мощности и характеризуется низким кпд. Второй режим, называемый усилением класса В, состоит в том, что рабочая точка устанавливается в начале нижнего изгиба характеристики. Импульсы анодного тока получаются только от положительных полуволн переменного напряжения сетки. График усиления в режиме класса В для одной лампы показан на рис. 9.35 а. Колебания анодного тока сильно искажены по сравнению с колебаниями на сетке.
 

А жидкость находится в состоянии покоя

Неполнота заполнения рабочей камеры поршневых насосов

  …                   40

• Навигация по данной странице:

  …                   40

Похожие: