Кипящая вода всасывающий насос

Простыми словами о кавитационном запасе или как не допустить закипания жидкости внутри насоса

Задача по перекачиванию горячих жидкостей, а также вопрос высоты самовсасывания насоса до появления кавитации (закипания) ставится перед нами достаточно часто. Поэтому было принято решение предельно ясно и доходчиво на реальном примере объяснить обозначение терминов, а также физических свойств жидкостей и газов, скрывающихся под иностранными сокращениями HPSHa и NPSHr. Это важно, так как если пренебречь расчётом кавитационного запасом в точке установки насоса, то кавитация неизбежно приведёт к чрезмерному износу и выходу из строя насоса. Такая поломка не является гарантийным случаем и повлечёт к финансовым потерям. Серьёзность обозначена, приступаем!

Начать нужно с того, что практически у каждого насоса есть определённый кавитационный запас — то есть высота столба жидкости, который насос может удерживать, перекачивавая продукт через себя. Данные по кавитационному запасу насоса в той или иной рабочей точке необходимо получить на заводе-изготовителе. Так, в примере, который мы будем рассматривать, насос Argal TMR 16.15, будучи установленным в режиме циркуляции горячей жидкости, работал с давлением 1,5 Бар (данные взяты с манометра на напорной магистрали).

Теперь обратимся к заводскому графику, представленному выше. Мы видим, что при давлении 1,5 Бара (15 метров) пересечение с рабочей кривой производительности происходит в точке 16 м. куб. в час, опуская перпендикуляр от которой до точки пересечения с кривой кавитационного запаса видим пересечение с ней в точке равной 4,3 метра. Что это значит? Это значит, что при работе насоса с давлением напора 1,5 бара (15 метров) его производительность составляет 16 м. куб. в час, а скорости проходящей через него жидкости достаточно для того, чтобы удерживать столб высотой 4,3 метра ниже насоса. То есть если начать поднимать насос вверх над уровнем жидкости, которую он всасывает, то вплоть до высоты 4,3 метра насос жидкость всасывать в себя сможет, а дальше — нет. В качестве слова «кавитационный запас» в данном случае можно использовать более понятное слово разряжение. То самое разряжение, которое создаётся в трубочке, через которую мы с вами втягиваем остатки сока со дна стакана. Ведь чтобы втянуть жидкость со дна стакана нам нужно создать втягивающее усилие, это и есть то самое разряжение, которое создаётся потоком жидкости в насосе. В нашем примере оно равно 4,3 метра (0,43 Бар со знаком минус, потому что разряжение).

Это самое втягивающее усилие (сила разряжения) является величиной, которую необходимо учитывать для нормальной работы насоса, то есть в заводских графиках она носит характер обязательного требования и обозначается в международных стандартах NHPSr (Net Positive Suction Head Requested — требуемое значение подпора на всасывающем патрубке). Это означает, что для работы насоса требуется, чтобы подпор был не более минус 4,3 метра. Более того, по общему правилу для всех динамических центробежных насосов в инструкциях по их эксплуатации содержится требование, что необходимо иметь дополнительный запас к NHPSr насоса равный не менее чем 1 метр. Получаетя 5,3 метра. Запомним эту цифру.

Далее вернёмся на урок физики средней школы, к разделу, связанному с закипанием воды — явлением, связанным с высвобождением из жидкости растворённых в ней газов. В любой жидкости растворено некоторое количество газов, которые удерживаются в ней балансом между давлением этих газов, стремящихся вырваться наружу, и давлением, удерживающим их внутри жидкости. Когда баланс смещается и давление насыщенных паров превышает давление на их удержание внутри жидкости, происходит всем нам известный процесс кипения. Баланс этот можно нарушить или нагревом жидкости, увеличив тем самым давление насышенных паров, или уменьшением внешнего давления, удерживающего газы внутри жидкости. Так, общеизвестен пример со школьной скамьи, что в горах, например, на высоте 6000 метров, вода закипает при температуре 81°С, потому что атмосферное давление на этой высоте равно 353 мм. ртутного столба (0,47 Бар), а не 740 мм. ртутного столба (0,98 Бар), как в привычной нам обстановке средней полосы России. В условиях атмосферного давления 0,47 Бар давление насышенных паров достигает этой отметки и начинается кипение при температуре 81°С.

Далее к нашему рабочему примеру. Насос был установлен на циркуляцию горячей жидкости со дна ёмкости обратно в её верхнюю часть. На манометре перед насосом давление подпора показывало 1,2 Бар — это положительное давление созданное двумя метрами жидкости над насосом. Один Бар — атмосферное и 0,2 Бар — это столб воды. Запомним эту цифру. При таком давлении закипание воды происходит при температуре около 104°С.

Однако! Несмотря на положительный подпор и давление на входе равное 1,2 Бар, вода в насосе начинала закипать с характерным треском и вибрацией при температурах значительно ниже 104°С. И вот почему. В статье мы объяснили происхождение двух основных цифр. Первая — кавитационный запас насоса (разряжение), равное в нашем примере 5,3 метра, с учётом требуемого запаса в 1 метр. Вторая — это подпор (давление) со стороны всасывающей магистрали, равное в нашем примере 1,2 бар (12 метров).

Осталось всего лишь вычесть из подпора 12 метров силу разряжения насоса 5,3 метра, чтобы установить с каким давлением жидкость циркулирует в насосе. Получается 12 минус 5,3 равно 6,7 метра (0,67 бара или 502.54 мм.ртутного столба). При давлении 0,67 бара закипание воды наступает при температуре около 88°С. Несложно посчитать, что при подпоре в 1,1 Бар температура закипания воды в насосе составит 84°С.

Наш пример описывает реальную жизненную ситуацию, когда приобретённые насосы из армированного фторопласта, рассчитанного на перекачивание жидкостей с температурой до 120°С вышли из строя, перекачивая жидкость с температурой в районе 86°С из-за небрежного проектирования гидравлической системы, в ходе которого не были взяты в рассчёт условия, приведшие к кавитации.

Просим Вас быть внимательнее при работе с горячими жидкостями!

О самом явлении кавитации и её последствиях можно почитать в статье на нашем сайте тут:
Если не взрываются пузырьки или чем так опасна кавитация?

Основные типы представленного на сайте насосного оборудования

Надёжность с нами выбрали:

Авторские права на тексты и изображения сайта защищены законодательством РФ.
Любое копирование и публикация материалов сайта без разрешения собственника запрещены.

ООО «Промышленные насосы»
+7 (495) 580-10-53
работаем с 2010 года

Источник

Дренажные, циркуляционные и другие разновидности насосов для горячей воды

Эффективность систем отопления и горячего водоснабжения зависит от правильного режима циркуляции. Слишком высокая скорость требует значительного увеличения давления в системе. В то же время при малой скорости вода быстро остывает.

Из-за этого в линиях ГВС ее приходится долго пропускать, а отопительные системы не справляются со своими функциями и не обеспечивают нужную температуру. Поэтому часто используется насосы для ГВС.

Какими бывают насосы для горячей воды?

Зачем нужен?

В частных домах, не имеющих подключения к централизованным сетям ГВС и ЦО, используются автономные системы обогрева и подачи горячего водоснабжения.

Для организации правильного режима подачи ГВС или отопления нагретая H2O запускается по кругу. Для этого используется специальный насос для горячей воды, предназначенный для перекачки жидкости в определенных условиях.

Его называют циркуляционным (или рециркуляционным), так как он нужен именно для безостановочного движения воды (или теплоносителя).

Стандартные схемы подачи ГВС имеют тупиковое строение. Отвод от стояка проходит до последнего прибора потребления, где и заканчивается. Если воду долго не включали, она в трубах остывает.

Для того, чтобы получить возможность пользоваться горячей водой, придется пропустить ее, пока остывшая вода не будет бесполезно слита в канализацию. Если воду запустить по кругу, она постоянно будет обновляться. Температура будет стабильной, соответствующей нормативам.

Работа отопительных систем также построена на циркуляции нагретого теплоносителя (воды). Есть системы, функционирование которых происходит за счет естественной циркуляции. Однако, они малоэффективны из-за низкой скорости движения.

Основные характеристики

Насосы для горячей воды должны обеспечивать заданный режим циркуляции. Для этого все устройства обладают определенными параметрами:

1. Рабочее давление. Это показатель, определяющий напор в трубопроводе.
2. Производительность. Величина, определяющая количество воды, которое насос перекачивает за единицу времени.
3. Мощность. Это показатель, определяющий максимальное усилие, которое может быть приложено на валу устройства.
4. Напряжение питания. Есть насосы, работающие от 380 или 220 В переменного тока. Кроме этого, есть низковольтные модели (12,24 или 36 В), более безопасные в работе.
5. Тип конструкции. Многие модели имеют отличия в устройстве ротора. Они дают свои преимущества, но имеют и недостатки.
6. Назначение. Есть насосы для ГВС или для систем отопления.

Параметры насоса — это его основные показатели, определяющие выбор пользователя. Приобретать насос, не ознакомившись с его техническими характеристиками, крайне рискованно. Необходимо обеспечить полное соответствие требований системы и параметров насоса, чтобы получить ожидаемый эффект от его работы.

Существует масса разновидностей насосов. Они отличаются друг от друга своими техническими показателями и назначением. Существуют насосы:

1. Дренажный. Используется для перекачки излишков грунтовых (почвенных) вод.
2. Погружной. Для нормальной работы этот насос должен быть опущен в воду.
3. Самовсасывающий (или поверхностный). В воду опускают всасывающий патрубок, а сам насос находится на поверхности.
4. Повышающий давление (или повысительный). Используется для повышения давления в системе, обеспечивает нормальный режим работы сантехники, стиральных и посудомоечных машин.
5. Промышленный. В отличие от бытового, промышленная модель обладает повышенной мощностью, прочностью, способен работать в сложных условиях. Стоимость промышленных моделей значительно выше, чем у бытовых.

Необходимо учитывать, что циркуляционные насосы выделены в отдельную группу.

Они тоже делятся на две категории:

Различаются также давление и производительность (отопительные насосы обычно показывают более высокие значения).

Устройство

Водяные насосы по своей конструкции представляют собой центробежные механизмы. Вода всасывается входным (всасывающим) патрубком и попадает на лопатки рабочего колеса. Оно вращается и с усилием выбрасывает воду по касательной к плоскости вращения.

Величина давления напрямую зависит от диаметра рабочего колеса — чем он больше, тем выше напор. Такова общая конструкция, но в продаже есть устройства с некоторыми отличиями. Рассмотрим их внимательнее:

С сухим ротором

Насос с сухим ротором представляет собой конструкцию, у которой в контакт с рабочей средой вступает только крыльчатка. Остальные узлы и детали остаются сухими, что способствует лучшему охлаждению элементов конструкции.

К недостаткам моделей с сухим ротором относятся:

• высокий уровень шума во время работы;
• низкая надежность конструкции, необходимость периодического обслуживания, смазки, замены подшипников.

Как правило, насосы с сухим ротором используются для систем отопления.

С мокрым ротором

Этот тип конструкции более распространен из-за своих преимуществ.

Конструкция этого типа работает в контакте с перемещаемой водой, что дает массу положительных моментов:

1. Значительно снижается уровень шума.
2. Вода играет роль смазки, поэтому все движущиеся детали мало изнашиваются. Это позволяет использовать подшипники скольжения, которые обладают в таких условиях большим сроком службы.

Однако, есть серьезный недостаток. При попадании в поток пузырьков воздуха (вследствие кавитации или нарушения герметичности), резко возрастает шум, нагрев и износ деталей конструкции.

Для удаления воздуха в конструкции имеются специальные отводы, которые работают как в автоматическом, так и в ручном режиме. Пользователь всегда может выпустить воздух, если заметит изменение режима работы насоса.

Какой и когда выбрать?

Выбор той или иной конструкции обусловлен типом системы. Если предстоит установка в закрытые и герметичные линии (например, отопительный контур), оптимальным вариантом конструкции станет насос с мокрым ротором.

Однако, если работать придется в открытых системах (линия ГВС, где возможно попадание воздуха через открытые краны или другие полости), лучше использовать конструкции с сухим ротором.

Расчеты перед покупкой

Выбирая насос, необходимо в первую очередь учесть его назначение и условия работы. Определить основные параметры поможет несложный расчет, который рекомендуется выполнить перед подбором той или иной модели. Это позволит обеспечить нормальный режим работы системы и увеличит срок службы устройства.

Расчет циркуляционного насоса для отопительного контура выполняется по формуле:

• Q — производительность насоса (расчетная);
• R — тепловая мощность, необходимая для отопления данного помещения (из расчета 1 кВт на 10 м2);
• TF — температура теплоносителя на входе в радиаторную систему;
• TR — температура теплоносителя на выходе из радиаторной системы.

Например, для обогрева дома площадью 100 м2 потребуется тепловая мощность 10 кВт. Если разница температур составляет 20° (в начальной точке 75°, а в конечной — 55°), то получаем следующий результат: 0,43 м3/час.

Приведенный пример слегка упрощен для наглядности. Как правило, зная производительность насоса, вполне можно выбирать определенную модель, не тратя время на подсчет остальных параметров.

Расчет насоса для ГВС можно не выполнять, руководствуясь простыми соображениями. В системе ГВС вода уже находится под определенным давлением, иначе она не побежит из крана.

Если организуется ее циркуляция, достаточно немного увеличить напор, чтобы заставить поток перемещаться. Для этого подойдет любой маломощный насос, рассчитанный на работу с водой температурой до 65°.

Критерии выбора

Выбор той или иной модели обусловлен несколькими критериями:

• Назначение устройства, тип системы, где оно будет работать.
• Технические характеристики.
• Тип конструкции.
• Производитель.
• Цена.

Выбирая устройство, не следует стесняться советоваться с продавцом. Если решено купить дорогой насос от известной фирмы, надо попросить продавца показать сертификат соответствия на устройство.

Если это не подделка, никаких затруднений не возникнет. В противном случае от покупки следует отказаться и поискать в другом магазине.

Топ лучших моделей

Рассмотрим несколько моделей насосов с разными конструкционными особенностями:

С сухим ротором

Среди наиболее популярных бытовых насосов с сухим ротором выделяются следующие модели:

Jemix W15GR15-A. Насос имеет прочный чугунный корпус, крыльчатку из пластика, нейтрального к воздействию влаги.

Двигатель имеет алюминиевый кожух, не склонный к коррозии. Производительность модели составляет 1,5 м3/час.

Комфорт X15GR 15. Отечественная модель, производительность которой составляет 1,8 м3/час. Насос способен работать как с холодной, так и с горячей водой температурой до 100 градусов.

Wilo PH-101 E. Немецкий насос, производительность которого составляет 9 м3/час при номинальной мощности в 100 Вт. Предназначен для работы со сравнительно низкими температурами — до 40°. Эффективен при установке в систему теплого пола.

Приведенные модели популярны и пользуются высоким спросом, хотя и другие виды насосов показывают вполне удачный набор рабочих качеств.

С мокрым ротором

В тройку лучших моделей входят:

• Grundfos UPS 25-40 180 (45 Вт). Продукция датской компании, пользуется высоким спросом из-за удачного набора характеристик. При мощности всего в 25 Вт, обеспечивает производительность 2,93 м3/час. Максимальная температура жидкости составляет 110° что позволяет устанавливать модель в радиаторных системах отопления.
• Wilo PB-201EA. 200—ваттный насос, снабженный защитой от сухого хода. Способен перемещать до 3,3 м3/час. Максимальная температура воды — 60°, что подходит для систем ГВС.
• VALTEC VRS 25/8-180. Насос производства российско-итальянской компании. При мощности в 182 Вт обеспечивает производительность 7 м3/час. Максимальная температура— 110°, что подойдет для отопительного контура.

3 модели для бани

Для подачи горячей воды в бане нужен насос с минимальным начальным давлением, иначе придется либо бак устанавливать на высоте более 2 м, либо сам насос опускать ниже уровня пола. Наиболее популярны следующие модели:

Грундфос UPA 15-90 N. Компактная модель, способная перекачивать до 1,5 м3/час горячей (до 95°) воды.

Способен создавать давление до 1 Бар, что сравнимо с централизованными водопроводными сетями.

Aquario АРМ-50. Моноблок с одной крыльчаткой. Температура — до 90°, обеспечивает подачу до 60 л/мин.

12 В DC5H. Мембранный насос, который питается от источника 12 вольт. Для бани — это хороший вариант, обеспечивающий безопасность для людей.

Схемы монтажа

Используется два способа подключения насосов:

• Последовательный в разрыв обратной линии контура.
• Параллельный с коллектором.

Первый способ хорош для систем с небольшим количеством приборов потребления и с малой суммарной длиной линий трубопроводов. Насос подключается в конце круга циркуляции, в разрыв обратной линии.

Второй способ используется при большом количестве контуров (например, петель теплого пола). Для него нужен мощный производительный насос, иначе придется устанавливать собственное устройство для каждого контура, что увеличивает шум и нагрузку на электросеть.

Как осуществить первый запуск?

Первый запуск, как правило, производится после полного подключения устройства, сборки всей линии и заполнения ее водой.

Пред запуском надо убедиться, что система полностью готова к работе. Большинство конструкций автоматически удаляют воздух при повороте специального винта.

Надо его отвернуть на полоборота (или больше), и подождать несколько секунд, пока воздух не выйдет и не польется вода. Для других насосов надо ставить специальный воздухоотводящий элемент (кран Маевского).

Методы управления

В непрерывной работе насосов нет нужды, так как система способна какое-то время удерживать давление воды. Обычно, критерием становится остывание воды в системе до 50°, после чего нужен запуск циркуляции. Существует два стандартных метода управления работой устройства:

По таймеру

Для труб с нормальной теплоизоляцией требуется около 15-20 минут, чтобы температура потока снизилась до критического значения.

Поэтому часто используется обычное реле времени, которое устанавливают на определенное значение. Его корректируют в рабочем порядке, определяя наиболее удобный перерыв в работе насоса.

По датчику

Основан на определении температуры воды. Для этого используется датчик температуры (терморезистор), дающий команду на автоматический запуск насоса при понижении температуры потока до заданного значения.

Самые частые виды поломок и способы их устранения

Самым частым видом поломки считается остановка крыльчатки. Устройство гудит, но не работает должным образом. Для решения проблемы надо отключить циркуляцию, слить воду, разобрать устройство и сдвинуть рабочее колесо. Обычно, причиной является налипание мелких частиц или попадание в поток посторонних предметов.

Вторым по частоте видом неисправности является перегрев. Он происходит из-за отсутствия смазки на подшипниках или из-за регулярного попадания воздуха в систему. Решить проблему можно, если хорошо смазать вращающиеся детали и надежно герметизировать все соединения.

Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.

Полезное видео

Насосы рециркуляции горячей воды — как выбрать, подскажет видео:

Заключение

Насос для горячей воды позволяет установить нормативный режим работы систем отопления и подачи ГВС. Существуют разные виды таких устройств, поэтому выбор следует делать исходя из особенностей системы и условий работы оборудования.

Рекомендуется подбор и монтаж устройства поручать опытным специалистам, которые смогут избежать ошибок и обеспечить качественную работу систем обогрева или горячего водоснабжения.

Источник