Основные моменты при расчетах напора
С помощью напора можно определить, на какую высоту насос сможет поднять воду
Здесь важно различать вертикальное и горизонтальное движение. Если насос может поднять воду на 1 метро по вертикали, это приравнивается к 10 метрам в горизонтальном положении
Именно поэтому нельзя игнорировать схему перекачивания воды из источника.
В технических параметрах насосов чаще всего указывают максимальные значения напора по вертикали. Вы должны сразу же определить ограничения напора по горизонтали. Напор по горизонтали в 10 раз больше, чем по вертикали. Если насосу предстоит работать в условиях подъема жидкости и транспортировки по горизонтали, струя будет не такой сильной.
Простыми словами, вы выбираете насос для частного дома, который установите в подвальное помещение. Он находится на глубине 4 метра от уровня земли. Система водоснабжения в одноэтажном доме 20 метров. В этом случае максимальное значение напора исчисляется: 4 + 20/10 = 6 метров.
Для бытового назначения определяют значение напора, которое будет на 3 метра превышать результат. То есть, напора с подъемом на 9 метров будет достаточно для перекачивания жидкости в описанных условиях эксплуатации. Специалисты советуют не игнорировать обязательные запасы. В сложных условиях перекачивания жидкости и вовсе значения напора могут существенно отличаться от полученных данных по расчетам.
Давление насоса для бытовых нужд должно быть в пределах 1,5 – 3 бар. Такое давление соответствует напору от 15 до 30 метров. В технических параметрах учитывают еще один фактор – температура воды. Температурный режим жидкости определяет высоту всасывания для насосов с центробежной системой.
Инстанции, отвечающие за водоснабжение
Перед тем, как обращаться в какие-либо инстанции по поводу плохого напора воды, необходимо убедиться в том, что причиной этого не является засор устройства известковыми или иными отложениями, неисправность оборудования и т. д.
Если же причина не в вышеперечисленном, то при несоблюдении норм давления подаваемой в МКД воды, можно обратиться в следующие организации:
- в управляющую компанию (УК), на балансе которой находится данный дом. УК, по определению, является посредником между поставщиком ресурсов жизнеобеспечения МКД и гражданином, являющимся собственником или нанимателем жилья в данном доме. Необходимо предпринять следующее:
- написать заявление в УК с описанием проблемы, с требованиями устранить нарушение норм подачи воды и произвести перерасчет стоимости оплаченных услуг по содержанию жилья,
- отнести жалобу в УК в 2 экземплярах, один – оставить в компании, другой, с пометкой о принятии заявления – забрать себе,
- ожидать устранения проблемы, УК обязаны рассмотреть жалобу не позже 1 месяца после ее принятия.
в управление городской администрации, если меры по поданной жалобе не были своевременно рассмотрены УК. При обращении в администрацию следует написать новое заявление и приложить к нему второй экземпляр жалобы, ранее направленной в УК.
Высокое давление — всегда ли это хорошо
Для индивидуальных систем водоснабжения, с использованием скважины как источника водоснабжения, при проектировании и установке оборудования часто допускается непростительные ошибки, которые рано или поздно приводят к авариям и выходу из строя отдельных элементов. Самым распространенным случаем здесь выступает использование слишком мощных центробежных погружных насосов. Высокая мощность, большие обороты электродвигателя, высокое давление отлично оказывают себя при большой глубине скважине и большом запасе воды в водоносном слое. А вот при скромном дебите и небольшой глубине, излишнее давление грозит получением «сухого» хода мотора, скачками давления в системе и преждевременном выходе из строя мембраны гидроаккумулятора, особенно если он имеет небольшую емкость.
Высокое давление особенно пагубно сказывается на гидроаккумуляторе и запорной арматуре. При небольшом объеме бака, когда объем воды в ней небольшой и расходуется быстро, в течение 1-2 минут кратковременное включение насоса и быстрое наполнение емкости грозит замедленной реакцией реле управления и как следствие получение гидравлического удара.
Как упростить расчет
Оперируя предполагаемыми потерями давления, скоростью течения жидкости в трубопроводе и объемами расхода мы можем определить все геометрические параметры трубопровода. Хотя подобное нагромождение формул будет понятно далеко не каждому сантехнику, поэтому сложный гидродинамический расчет расхода воды, в большинстве случаев заменяется особой таблицей.
Например, такой:
Где под D понимают номинальный диаметр, под q – расход воды, под V – скорость течения жидкости, а под i – уклон. Пользоваться таким графиком очень просто – мы находи на нем два исходных значения, например, диаметр 150 мм и расход в 10 л/с, и соединяем эти точки прямой линией. Значения скорости (V) и уклона (i) будет отображены на пересечении вертикальных прямых с нашей наклонной линией. Аналогичным способом можно вычислить диаметр или расход — по наклону и скорости.
Причем указанные графики, а точнее номограммы, вычерчивают исходя из конструкционного материала труб. Примеры номограмм можно найти в своде правил и норм СП 40-109-2006. В итоге, самым простым способом увязки «геометрии» трубопровода с напором и расходом воды является именно симбиоз таблицы и графика.
Расстояние от дома до скважины
На первый взгляд может показаться, что этот параметр является не таким уж и важным. Естественно, выяснить этот показатель из паспорта на скважину не удастся. Однако вам не обойтись без него, чтобы подобрать подходящую модель насоса. Опираясь на этот показатель, вы узнаете, с какой дополнительной нагрузкой придется справляться скважинному насосу Grundfos для подъема воды, скажем, в гидроаккумулятор, размещенный в доме.
Имейте в виду, что на каждые 10 метров по горизонтали будет приходиться 1 метр по вертикали, иными словами, это будет соответствовать 0,1 атмосферы, которые будут создаваться в размещенной в траншее трубе.
Давление в гидроаккумуляторе гидробака. Учитывая назначение скважинного насоса, чаще всего добываемая вода поступает именно в гидробак, а оттуда она идет в систему уже под давлением
Но перед этим насосу придется справиться с сопротивлением, которое поддерживается в системе гидробака Поэтому, чтобы подобрать эффективно работающий скважинный насос, вам необходимо принять во внимание и этот момент. Скажем, в гидробаке емкостью до 300 литров поддерживаемое давление обычно находится на уровне 3,5 атмосферы Что касается моделей, объем которых превышает 300 литров, то в них создается давление на уровне 5 атмосфер
Необходимый расчетный расход воды. Для определения этого показателя необходимо исходить из числа постоянно проживающих в доме людей, включая и тех, кто на время приедет и будет пользоваться системой водоснабжения
Другим параметром, на который необходимо обратить внимание, является число точек водоразбора. В среднем же, если рассматривать в качестве примера стандартный дачный дом, в нём на одного человека в час должно приходиться порядка 120-180 литров
Для расчета же необходимого показателя для скважинного насоса следует это значение перемножить на количество проживающих людей в доме
Важно помнить и о том, что здесь подразумевается среднее значение, а потому необходимо предусмотреть запас при подборе насосной установки. Может случиться так, что при использовании одновременно всех точек водоразбора норма расхода воды может превысить расходный показатель в 120-180 литров. Иными словами, чтобы подобные колебания не оставили какую-либо точку потребления без воды, желательно, чтобы на каждого проживающего приходилось около 300-400 литров в час
Иными словами, чтобы подобные колебания не оставили какую-либо точку потребления без воды, желательно, чтобы на каждого проживающего приходилось около 300-400 литров в час.
Определение напора
Когда будет рассчитана максимальная норма расхода с учетом характеристик скважины, потребуется определить необходимый максимальный напор. Упростить решение этой задачи можно, если воспользоваться следующей формулой:
Н = Ptapx10,2 + Hgeo + SHf ,
где Ptap – давление, которое должно поддерживаться в системе. Чаще всего оно соответствует показателю в 2-3 бара. Именно такой уровень поддерживается в обычный городской сети;
Hgeo — геодезический напор. Этот параметр рассчитывается как расстояние между динамическим уровнем и максимальной точкой водоразбора, в качестве единицы измерения используются метры водного столба;
SHf — общее число потерь напора по длине, возникающих в результате движения воды по трубопроводу, потерь, возникающих на конкретных участках системы – поворотах, тройниках, задвижках и пр.
Следует учесть, что за местные потери берется показатель в 15-20% от потерь по длине
Важным параметром, который должен быть принят во внимание, является наличие в системе фильтра. Он также может приводить к потере напора, и его можно рассматривать как источник местных потерь. При этом их величина может быть довольно большой
Разница по их количеству может быть связана с типом и размерами фильтра. Чтобы получить более точные сведения об этом показателе, следует заглянуть в паспорт на установленный фильтр
При этом их величина может быть довольно большой. Разница по их количеству может быть связана с типом и размерами фильтра. Чтобы получить более точные сведения об этом показателе, следует заглянуть в паспорт на установленный фильтр.
Загрязнение Мирового океана
Может показаться удивительным, но загрязнение пластика и других отходов добрались до Марианской впадины. Как пишет National Geographic, не так давно исследователи обнаружили пластиковый пакет и обертки от конфет внутри самой глубокой точки планеты. А результаты ранее проведенных исследований также выявили у ракообразных повышенные концентрации запрещенных в 1970-е химических веществ, наряду с микропластиком в их желудках. Замыкают список следы углерода-14 в результате испытаний ядерной бомбы. Выходит, способности человека к загрязнению окружающей среды превосходят все прочие. Обидно.
Знакомьтесь: новый житель Марианской впадины – пластиковый пакет.
Марианская впадина также не застрахована от пластикового загрязнения, которое медленно но верно проникает в Мировой океан. Статья 2018 года опубликованная в журнале Geochemical Perspectives обнаружила, что микропластик чрезвычайно распространен в самых глубоких водах Марианской впадины. Пластик буквально просачивается через океан и концентрируется в его самых глубоких точках. К сожалению, стремительное изменение климата негативно сказывается на Мировом океане, так как буквально заставляет его терять память. О том, как именно это происходит можно узнать здесь.
Монтаж накопительного бака
В районах, где отсутствует централизованное водоснабжение, для бытовых нужд привыкли брать воду из колодцев или скважин. Чтобы достать питьевую жидкость с глубины, необходимо использовать насос. Но каждый раз, когда нужна лишь одна кружка воды, включение помпы становиться нерентабельным.
Поэтому целесообразен монтаж накопительного бака на определенной высоте. По СНиП, а также Постановлению Правительства за №354 давление воды на выходе из крана минимально должно составлять 0,3 ат. А для этого достаточно поднять бак всего лишь на 3 метра. Для этого даже не нужно строить вышку. Достаточно воспользоваться чердачным помещением одноэтажного дома.
Один раз в определенное время бак наполняется с помощью насоса. Затем вода двигается по трубам самотеком, согласно гидростатическому закону Паскаля. И на выходе из крана будет создаваться достаточный напор, чтобы обеспечить все бытовые нужды.
Кроме проведения разводки от накопительного бака к умывальникам и туалету, необходимо выполнить еще одни обязательные действия. Независимо от того, теплый чердак или нет, нужно дополнительно хорошо изолировать емкость для жидкости. Это будет гарантией, что при усилении морозов зимой дом не останется без воды.
Водяной накопительный бак на чердаке Источник biiom.ru
Влияние глубины
Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально. Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.
На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.
Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.
Верхние слои давят на нижние. За счет этого возникает сдавливающая сила на глубоководье. При этом ее показатель на одной глубине один и тот же по всем направлениям.
На что влияет производительность центробежного насоса?
Работа любого насоса зависит от соответствия напора и подачи жидкости в систему. Получается, что с максимальной подачей вы получаете минимальные значения напора. Если же напор максимальный, подача будет не такой большой. Путем определения зависимости тестируют прибор и фиксируют значения в паспорте устройства. Чтобы убедиться в соответствии указанных в паспорте данных и реальной производительности, можно измерить ее самостоятельно.
Чтобы насос выполнял поставленную задачу в конкретных условиях его использования, важно правильно подобрать оборудование в зависимости от производительности. Объемы расхода известны на момент установки системы трубопровода.. Если требуемая производительность равна до 10 кубометров в час, лучше всего с задачей перекачивания жидкости справятся бочковые модели, дозаторы, химические или полупогружные центробежные насосы
При производительности от 10 до 100 метров кубических в час чаще всего выбирают погружные системы или винтовые. Насос обязательно выбирают в зависимости от условий эксплуатации и задач, которые на него возлагают.
Если требуемая производительность равна до 10 кубометров в час, лучше всего с задачей перекачивания жидкости справятся бочковые модели, дозаторы, химические или полупогружные центробежные насосы. При производительности от 10 до 100 метров кубических в час чаще всего выбирают погружные системы или винтовые. Насос обязательно выбирают в зависимости от условий эксплуатации и задач, которые на него возлагают.
Если из одной категории по эксплуатационным свойствам подходят несколько разновидностей насосов, тогда ориентируйтесь на модели, которые больше подходят по значению производительности, цене, условиям обслуживания.
Можно ли отрегулировать давление в системе
Приведение в норму давления воды в системе водопровода до нормативных показателей вполне реализуемо и, по сути, является одним из элементов настройки работы оборудования индивидуального водопровода. Скважинный насос с высоким, или наоборот низким давлением можно отрегулировать и получить необходимое для работы давление.
Для получения необходимого показателя давления в системе водопровода при высоком давлении работающего центробежного насоса применяются:
- Метод частотного регулирования работы насосного оборудования;
- Дросселирование;
- Установка байпаса.
Первый способ сегодня применяется наиболее часто, поскольку не требует установки оборудования в трубопровод, а ограничивается изменением электрической схемы за счет установки регулятора напряжения. Электронное устройство дает возможность уменьшить число оборотов двигателя и как следствие уменьшить подачу воды. Для отдельных моделей центробежных насосов может применяться механический способ уменьшения частоты вращения вала – при помощи редуктора, уменьшаются обороты и КПД электродвигателя. Такое решение чаще всего применяется для насосов промышленного назначения.
Уменьшение давления при помощи дросселя является не чем иным, как установкой элемента, позволяющего уменьшить сечение трубопровода. Установка дросселя в напорную линию водопровода дает возможность существенно снизить давление в системе, при этом КПД насосного оборудования довольно ощутимо снижается. Обычно дроссель устанавливается до места включения гидроаккумулятора, тем самым, делая всю систему системой низкого давления.
Байпас или обходная линия позволяет снизить давление путем увеличения сечения трубопровода на отдельном его участке. Обходная линия включается в отдельный участок, увеличивая, таким образом, внутреннее сечение и тем самым снижая давление в водопроводе после байпаса.
Контроль показателя давления воды в водопроводе во многом дает возможность оценивать общее состояние системы, в то же время этот показатель относительно насосного оборудования дает возможность контролировать состояние скважины и своевременно принимать решения по ее техническому обслуживанию и ремонту насосного оборудования.
Формула для расчета
Данный показатель повышается пропорционально погружению. Он рассчитывается по специальной формуле:
- p — плотность среды. Примерно равна 1000 кг/м 2 .
- g — это ускорение, которое придается телу силой тяжести. Это значение называется ускорением силы тяжести или свободного падения. На Земле данная величина примерно равняется 9,81 м/с 2 .
- h — глубина, на которую погружается какой-либо объект. Высчитывается в метрах.
Формула является выражением закона Паскаля. По ней высчитывается значение гидростатического прессинга. Он напрямую зависит от высоты водного столба.
Произведение плотности (p) и ускорения (g) приблизительно равняется 0,1 атм. С каждым метром опускания на дно воздействие в водной среде повышается на 0,1 атм. Данное правило подтверждает тот факт, что чем глубже происходит опускание в толщу, тем выше становится показатель воздействия.
Давление воды
В технических характеристиках давление может указываться не только в атмосферах, но и в метрах. Как следует из написанного выше, эти термины (атмосферы и метры) легко переводятся друг в друга и их можно считать одинаковыми. Заметьте, имеются ввиду метры водяного столба.
На различном оборудовании можно встретить и другие обозначения давления. Вот небольшой обзор единиц, которые могут встретиться на шильдиках.
Обозначение
Название
Примечание
ат
Техническая атмосфера
1 ат равен1 кгс/см2
10 метров водяного столба
0,98 бар
Отметим, что кгс/см2 и техническая атмосфера — одно и то же. Причем в предыдущем изложении имелась ввиду именно техническая атмосфера, ибо именно она равна 10 метрам водяного столба
атм
Физическая атмосфера
1 атм равен760 (торр) мм ртутного столба
1,01325 бар
10,33 метра водяного столба
Очевидно, одна физическая атмосфера представляет собой давление чуть большее, чем одна техническая атмосфера
бар (bar)
Бар
1 бар равен1,0197 ат (техническая атмосфера)
0,98692 атм (физическая атмосфера)
0,1 МПа (мегапаскаль)
Бар является внесистемной единицей давления. Я бы сказал, что она прикольная
Обратите внимание — 1 бар является примерно средним значением между технической и физической атмосферой. Поэтому 1 бар может заменить в случае необходимости и ту и другую атмосферу.
МПа
Мегапаскаль
1 МПа10,197 ат (техническая атмосфера)
9,8692 атм (физическая атмосфера)
10 bar
Часто манометры градуируют в МПа
Нужно иметь ввиду, что эти единицы характерны не для водопровода в частном доме, а, скорее, для производственных нужд. Для нашего с вами водопровода подойдет манометр с пределом измерения 0.8 Мпа
Если абстрактный погружной насос поднимает воду на 30 метров, то это значит, что он развивает давление воды на выходе, но не на поверхности земли, ровно 3 атмосферы. Если в наличии скважина глубиной 10 метров, то при использовании означенного насоса давление воды на поверхности земли будет 2 атмосферы (технические), или еще 20 метров подъема.
Советы, как определить давление в водопроводе
Давление в водопроводе можно измерить с помощью прибора, называемого водяным манометром. Существует его бытовая версия для домашнего использования с переходником для подключения к оборудованию, например, к крану на кухне.
Существует метод измерения давления и без использования манометра. Для этого понадобится 3-х литровая банка и секундомер (или часы с секундной стрелкой). Необходимо открыть кран на полную мощность, подставить банку и засечь время. После заполнения нужно отметить время, за которое наполнилась банка. Оно и станет ключевым показателем для определения давления. Опытным и расчетным путем было установлено соответствие времени наполнения банки и давления в водопроводе.
Посмотрим более детально данное соотношение в таблице:
| Давление в водопроводной сети (атмосфер) | Время заполнения банки (секунды) |
| 0,10 | 14 |
| 0,14 | 13 |
| 0,19 | 10 |
| 0,24 | 9,5 |
| 0,34 | 8 |
Эти показатели являются весьма приблизительными, а потому могут лишь стать основанием для вызова представителей управляющей компании для проведения официальных замеров с помощью специального оборудования.
Что такое гидростатическое давление
Если на поверхность воды действуют внешние силы, то давление в жидкости будет одинаково передаваться во всех направлениях. Так звучит основной закон гидростатики, который открыл французский ученый Блез Паскаль в 1653 году. А действует на жидкость в основном обычная сила тяжести.
В твердых телах молекулы составляют кристаллическую решетку. И, жестко связанные между собой, могут передать давление только в ту сторону, в которую действует сила, приложенная к предмету. А в состоянии покоя последняя направлена строго вниз.
В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передать давление в любом направлении. И под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничивается стенками сосуда.
Если жидкость находится в покое, то внутри нее полностью отсутствуют касательные и растягивающие силы. Это значит, что давление столба воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, какой бы формы не использовался бы сосуд, давление внутри него всегда будет действовать только под углом в 90 градусов относительно бортов емкости.
Одинаковое давление воды в разных сосудах Источник azureedge.net
Поскольку в бытовых условиях жидкости всегда ограничены какими-либо стенками (бак, трубы), то существует зависимость давления воды от высоты столба
То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена сила
Особенности измерения гидростатического давления и его свойства
Учет величины гидростатического давления может вестись разными способами. Если необходимо рассчитать полное или абсолютное гидростатическое давление, учитывающее атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости, величина измеряется в абсолютных технических атмосферах. Но часто атмосферное давление на свободной поверхности не учитывают, определяя манометрическое или избыточное гидростатическое давление — то, которое действует сверх атмосферного. Чтобы найти манометрическое давление, нужно из абсолютного вычесть атмосферное. Измеряется избыточное давление также в технических атмосферах, но уже избыточных.
1. Гидростатическое давление воды всегда направлено к площади, на которую воздействует, по внутренней нормали. Это свойство обусловлено тем, что в покоящейся жидкости нет растягивающих и касательных усилий. И отсюда следует вывод: при изменении давления в определенной точке следует ожидать такого же изменения в любой другой точке жидкости.
2. В конкретной точке величина давления не зависит от направления — оно одинаково по всем направлениям. Другими словами, внешнее давление на свободную поверхность жидкости передается во все точки без изменений.
3. На величину давления влияет вязкость жидкости. Вязкость — свойство жидкости сопротивляться перемещению одной ее части относительно другой. Это свойство проявляется только во время движения, колебания жидкости и распределяет скорости по живому сечению потока.
Давление воды
Ныряя, аквалангист или пловец сталкивается с гидростатическим давлением по всей поверхности тела, при этом оно превышает нормальные показатели его организма. Хотя тело водолаза может не соприкасаться с водой напрямую за счет резинового костюма, он сталкивается с тем же давлением, что оказывает влияние на тело пловца, поскольку воздух в скафандре требуется сжать с учетом показателей окружающей среды. Из-за этого даже подаваемый через шланг воздух для дыхания должен закачиваться с учетом давления воды на предполагаемой глубине. Тот же показатель обязан быть у воздуха, доставляемого из баллонов в маску аквалангиста. Таким образом, ныряльщикам приходится дышать воздухом с непривычными показателями.
Не поможет от давления и водолазный колокол или кессон, поскольку в нем следует сжать воздух, чтобы он не попал под колокол, то есть увеличить до показателей окружающей среды. По этой причине при постепенном погружении происходит постоянная подкачка воздуха с расчетом на давление воды на достигнутой глубине.
Высокие показатели плохо влияют на самочувствие и здоровье человека, из-за чего есть определенный предел, до которого могут работать люди без вреда для здоровья. Обычно при нырянии в водолазном костюме он достигает 40 метров, что соответствует 4 атмосферам. Опуститься на большую глубину водолаз может только в жестком скафандре, который примет на себя давление воды. В нем можно спокойно погрузиться до 200 метров.
Производительность насосов
Как уже выяснили, под производительностью насосов определяют количество жидкости, которую удается транспортировать за единицу времени. Утечки в системе не входят в значение производительности, однако в современных моделях насосов они встречаются очень редко. Соответственно, реальная производительность соответствует теоретическим значениям.
При оценке производительности насоса нужно не нужно ориентироваться только на данные в паспорте оборудования. Ее можно измерить с помощью следующих приборов:
- ротаметр. Такое устройство монтируют в трубопровод для получения реальных показателей производительности. На нем есть специальная шкала и поплавок. Удается получить калибровочный график, который зависит от измерительного прибора и особенностей жидкости;
- дифманометр. Представляет собой трубку с наполненной жидкостью. Для получения данных производительности дифманометр устанавливают в трубопровод с помощью фиксирующих шланг. Производительность в системе влияет на напор с двух сторон диафрагмы. Для получения максимально точных результатов строят график переменных значений;
- современные специальные приборы. Автоматические системы подают информацию на компьютер. Этот способ считается самым надежным.
Заключение
Глубина влияет на давление воды. С каждым метром движения объекта вглубь его показатель увеличивается на 0,1 атм. Уже на 10 м сдавливающая сила воды составляет почти 1 атмосферу. Зависимость обеих величин обусловлена плотностью воды, которая возрастает по мере движения тела в ней на дно.
Также на глубоководье происходит увеличение внешнего силового воздействия на объект. Если на поверхности тела испытывают воздействие только атмосферного давления, то в воде помимо него на них еще оказывается и гидростатическое.
При этом прирост воздействия на разных глубинных участках неодинаков. Особенно он высок при первых 10 м погружения. Дальше он начинает довольно быстро снижаться.
