Навигация по таблицам
- Таблица характеристик центробежных насосов
- Таблица характеристик вихревых насосов
- Таблица характеристик винтовых насосов
- Таблица характеристик диафрагменных насосов
- Сравнительная таблица типов насосов
- Таблица подбора насосов по применению
Таблица характеристик центробежных насосов
| Модель | Расход Q, м³/ч | Напор H, м | Мощность, кВт | КПД, % | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| DAB K 20/41 | 0,3-3,6 | 25-41 | 0,37-0,75 | 35-45 | Водоснабжение, полив |
| DAB K 36/100 | 1,0-6,0 | 60-100 | 1,1-2,2 | 45-55 | Повышение давления |
| DAB K 55/200 | 3,0-15,0 | 120-200 | 2,2-5,5 | 50-65 | Промышленность |
| Pedrollo F50/160A | 10,0-60,0 | 20-45 | 3,0-7,0 | 60-75 | Циркуляция, отопление |
| DAB CP 190 | 20,0-96,0 | 15-62 | 5,5-15,0 | 65-80 | Большие объемы воды |
Таблица характеристик вихревых насосов
| Модель | Расход Q, м³/ч | Напор H, м | Мощность, кВт | Самовсасывание, м | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| DAB KP 38/18 | 0,06-1,8 | 45-70 | 0,37-0,75 | 7 | Малые расходы, высокий напор |
| DAB KPS 30/16 | 0,1-1,6 | 50-80 | 0,55-1,1 | 6 | Подпитка систем |
| DAB KP 60/12 | 0,5-3,0 | 60-107 | 0,75-1,5 | 7 | Повышение давления |
| Saer KF-3 | 0,2-2,5 | 40-85 | 0,37-1,1 | 8 | Бытовое водоснабжение |
| Вихревой 600 м³/ч | 100-600 | 30-50 | 15-30 | 7 | Дренаж, откачка |
Таблица характеристик винтовых насосов
| Тип | Расход Q, л/ч (м³/ч) | Давление, бар | Вязкость, сП | Размер частиц, мм | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Дозировочные | 2-150 л/ч | до 6 | 1-100000 | до 1 | Точное дозирование |
| Бочковые | 0,1-3 м³/ч | до 4 | до 5000 | до 2 | Растаривание |
| Промышленные SP-H | 1-20 м³/ч | до 12 | 1-50000 | до 8 | Вязкие среды |
| Строительные | 5-50 м³/ч | до 30 | до 20000 | до 25 | Бетон, растворы |
| Погружные | 0,5-10 м³/ч | до 8 | до 1000 | до 3 | Скважины, колодцы |
Таблица характеристик диафрагменных насосов
| Тип привода | Расход Q, л/мин | Давление, бар | Размер частиц, мм | Материал корпуса | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Пневматический | 5-800 | до 8 | до 10 | PP, PVDF, SS | Химия, нефтехимия |
| Электромеханический | 1-200 | до 10 | до 5 | Al, чугун | Дозирование, лаборатории |
| Вакуумный мембранный | 7-200 | 0,1-2,5 | - | PPS, PTFE | Лабораторный вакуум |
| Строительный | 50-1000 | до 50 | до 20 | Сталь, чугун | Растворы, бетон |
| Пищевой | 10-500 | до 6 | до 3 | SS, пищевой пластик | Пищевая промышленность |
Сравнительная таблица типов насосов
| Характеристика | Центробежные | Вихревые | Винтовые | Диафрагменные |
|---|---|---|---|---|
| Тип насоса | Динамический | Динамический | Объемный | Объемный |
| КПД, % | 60-85 | 30-50 | 70-90 | 40-70 |
| Самовсасывание | Ограниченное | Хорошее (до 8м) | Отличное | Отличное |
| Работа с абразивом | Ограниченная | Плохая | Хорошая | Отличная |
| Пульсация потока | Минимальная | Минимальная | Отсутствует | Есть |
| Обслуживание | Простое | Простое | Умеренное | Простое |
Таблица подбора насосов по применению
| Применение | Рекомендуемый тип | Расход Q | Напор H | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Водоснабжение дома | Центробежный | 1-5 м³/ч | 30-50 м | Стабильная подача |
| Повышение давления | Вихревой | 0,5-3 м³/ч | 50-100 м | Высокий напор |
| Перекачка вязких жидкостей | Винтовой | 0,1-20 м³/ч | 10-120 м | Вязкость до 100000 сП |
| Химически агрессивные среды | Диафрагменный | 0,01-10 м³/ч | 10-80 м | Химическая стойкость |
| Дренаж и откачка | Центробежный | 10-600 м³/ч | 5-30 м | Большие объемы |
| Точное дозирование | Винтовой/Диафрагменный | 0,002-0,15 м³/ч | 10-60 м | Точность ±0,1% |
Оглавление статьи
- Введение в подбор насосов по Q и H
- Основы расчета расхода и напора
- Центробежные насосы: характеристики и применение
- Вихревые насосы: особенности и область применения
- Винтовые насосы: преимущества для вязких сред
- Диафрагменные насосы: решения для агрессивных сред
- Методология подбора насосного оборудования
- Расчеты и практические примеры
- Часто задаваемые вопросы
Введение в подбор насосов по Q и H
Правильный подбор насосного оборудования является критически важным этапом проектирования любой гидравлической системы. Основными параметрами, определяющими выбор насоса, являются расход (Q) и напор (H). Расход измеряется в кубических метрах в час (м³/ч) или литрах в минуту (л/мин) и показывает, какой объем жидкости насос способен перекачать за единицу времени. Напор измеряется в метрах водяного столба (м.в.с.) или барах и характеризует способность насоса поднять жидкость на определенную высоту или преодолеть гидравлическое сопротивление системы.
Современная промышленность предлагает четыре основных типа насосов для различных применений: центробежные, вихревые, винтовые и диафрагменные. Каждый тип имеет свои уникальные характеристики, преимущества и области применения. Центробежные насосы доминируют в системах водоснабжения благодаря высокому КПД, вихревые обеспечивают высокий напор при малых расходах, винтовые незаменимы для вязких сред, а диафрагменные идеальны для агрессивных жидкостей.
Основы расчета расхода и напора
Расчет требуемого расхода насоса основывается на потребностях технологического процесса или системы. Для систем водоснабжения расход определяется количеством потребителей и их потребностями в воде. В промышленных процессах расход зависит от производительности технологической линии. При расчете необходимо учитывать пиковые нагрузки и предусматривать запас по производительности.
H = Hг + Hп + (p2-p1)/(ρ·g)
где:
H - общий напор насоса, м
Hг - геометрическая высота подъема, м
Hп - потери напора в трубопроводе, м
p2, p1 - давление в конечной и начальной точках, Па
ρ - плотность жидкости, кг/м³
g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с²
Потери напора в трубопроводе рассчитываются по формуле Дарси-Вейсбаха и зависят от длины трубопровода, его диаметра, шероховатости стенок и скорости течения жидкости. Для практических расчетов часто используют удельные потери напора на единицу длины трубопровода. Местные сопротивления (повороты, клапаны, фитинги) учитываются через эквивалентную длину или коэффициенты местных сопротивлений.
Центробежные насосы: характеристики и применение
Центробежные насосы работают на принципе преобразования кинетической энергии вращающегося рабочего колеса в потенциальную энергию давления жидкости. Жидкость поступает в центр рабочего колеса и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии, где кинетическая энергия преобразуется в энергию давления в спиральном отводе или диффузоре.
Основными преимуществами центробежных насосов являются высокий КПД (60-85%), большая производительность (до 96 м³/ч и более), простота конструкции и обслуживания, бесшумная работа, возможность работы с жидкостями, содержащими твердые частицы небольшого размера. Центробежные насосы обеспечивают равномерный поток без пульсаций и могут работать в широком диапазоне частот вращения.
H = (u₂²/g) × ψ
где:
u₂ - окружная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса, м/с
ψ - коэффициент напора (0,4-0,6 для быстроходных, 0,9-1,2 для тихоходных)
u₂ = π × D₂ × n / 60
D₂ - внешний диаметр рабочего колеса, м
n - частота вращения, об/мин
Характеристическая кривая центробежного насоса показывает зависимость напора от расхода. Рабочая точка насоса определяется пересечением характеристики насоса с характеристикой трубопроводной сети. Для оптимальной работы рабочая точка должна находиться в области максимального КПД насоса, обычно составляющей 70-110% от номинального расхода.
Вихревые насосы: особенности и область применения
Вихревые насосы отличаются от центробежных принципом передачи энергии жидкости. В вихревом насосе жидкость многократно циркулирует между лопатками рабочего колеса и боковым каналом, получая при каждом прохождении дополнительный импульс энергии. Это обеспечивает более высокое давление при меньшем расходе по сравнению с центробежными насосами аналогичных размеров.
Основными преимуществами вихревых насосов являются высокий напор при малых расходах (до 107 м при расходе 0,06-3,0 м³/ч), отличные самовсасывающие свойства (до 7-8 м), способность работать с газожидкостными смесями, простота конструкции и низкая стоимость. Вихревые насосы широко применяются для подпитки систем отопления, повышения давления в водопроводных сетях, перекачки летучих жидкостей.
Недостатками вихревых насосов являются низкий КПД (30-50%), чувствительность к абразивным включениям из-за малых зазоров, ограниченная производительность. Вихревые насосы не рекомендуется использовать для перекачивания жидкостей с твердыми частицами размером более 0,1-0,2 мм.
Винтовые насосы: преимущества для вязких сред
Винтовые (шнековые) насосы являются объемными роторными машинами, в которых жидкость транспортируется в герметично замкнутых полостях, образующихся между металлическим винтом (ротором) и резиновой обоймой (статором). Принцип работы основан на вытеснении постоянного объема жидкости при каждом обороте ротора, что обеспечивает линейную зависимость подачи от частоты вращения.
Винтовые насосы обладают уникальными преимуществами: способность перекачивать жидкости с вязкостью до 100000 сП, работа с твердыми включениями размером до 25 мм, отсутствие пульсаций потока, высокий КПД (70-90%), отличные самовсасывающие свойства, возможность точного дозирования с погрешностью до 0,1%. Эти характеристики делают винтовые насосы незаменимыми в нефтегазовой, химической, пищевой и строительной промышленности.
Q = 4 × e × D × T × n × ηV
где:
e - эксцентриситет, м
D - диаметр ротора, м
T - шаг винтовой линии, м
n - частота вращения, об/мин
ηV - объемный КПД (0,8-0,95)
Типы винтовых насосов различаются по назначению: дозировочные (2-150 л/ч, до 6 бар) для точной подачи химических реагентов, бочковые (до 3 м³/ч, до 4 бар) для растаривания вязких продуктов, промышленные (1-20 м³/ч, до 12 бар) для технологических процессов, строительные (5-50 м³/ч, до 30 бар) для подачи бетона и растворов.
Диафрагменные насосы: решения для агрессивных сред
Диафрагменные (мембранные) насосы относятся к объемным насосам, в которых перекачивание жидкости осуществляется за счет возвратно-поступательного движения эластичной мембраны. Мембрана разделяет рабочую камеру на две полости, изменение объема которых обеспечивает всасывание и нагнетание жидкости через обратные клапаны.
Основными преимуществами диафрагменных насосов являются полная герметичность перекачиваемой среды, отсутствие контакта приводного механизма с жидкостью, возможность работы с агрессивными и токсичными средами, способность перекачивать жидкости с крупными включениями (до 20 мм), простота обслуживания, безопасность эксплуатации.
Диафрагменные насосы классифицируются по типу привода: пневматические (наиболее распространенные), электромеханические, гидравлические и электромагнитные. Пневматические модели обеспечивают производительность 5-800 л/мин при давлении до 8 бар и отличаются взрывобезопасностью, что важно для химических производств.
Методология подбора насосного оборудования
Правильный подбор насоса включает несколько этапов. Первый этап - определение требуемых параметров: расхода, напора, свойств перекачиваемой среды (плотность, вязкость, температура, химическая агрессивность, содержание твердых частиц), условий эксплуатации (температура окружающей среды, взрывоопасность, требования к шуму).
Второй этап - предварительный выбор типа насоса на основе анализа требований. Для чистых жидкостей с большими расходами предпочтительны центробежные насосы. При необходимости высокого напора при малых расходах выбирают вихревые насосы. Для вязких сред и жидкостей с включениями оптимальны винтовые насосы. Для агрессивных и токсичных сред применяют диафрагменные насосы.
Третий этап - точный подбор модели насоса с использованием характеристических кривых. Рабочая точка должна находиться в оптимальной области характеристики насоса, обеспечивающей высокий КПД и стабильную работу. При подборе учитывают запас по напору (10-20%) и расходу (20-30%) для компенсации возможных изменений условий эксплуатации.
Расчеты и практические примеры
Рассмотрим практический пример подбора насоса для системы водоснабжения промышленного предприятия. Исходные данные: требуемый расход 25 м³/ч, геометрическая высота подъема 18 м, длина трубопровода 150 м, диаметр 100 мм, материал труб - сталь.
Скорость течения: v = Q/(π×d²/4) = 25/(π×0,1²/4) = 0,88 м/с
Число Рейнольдса: Re = v×d/ν = 0,88×0,1/10⁻⁶ = 88000
Коэффициент трения: λ = 0,025 (для стальных труб)
Потери на трение: hf = λ×(L/d)×(v²/2g) = 0,025×(150/0,1)×(0,88²/19,62) = 1,48 м
Местные потери (20% от потерь на трение): hм = 0,3 м
Общие потери: Hп = 1,48 + 0,3 = 1,8 м
Общий требуемый напор составляет: H = 18 + 1,8 = 19,8 м. С учетом запаса 20% требуемый напор насоса: H = 19,8 × 1,2 = 23,8 м. Для данных условий оптимально подходит центробежный насос типа К 30/70 с характеристиками: расход 25 м³/ч при напоре 35 м, мощность 2,2 кВт, КПД 65%.
При подборе насосов для систем отопления особое внимание уделяют кавитационным характеристикам. Кавитационный запас должен превышать требуемый насосом на 0,5-1,0 м. Для циркуляционных насосов важна пологая характеристика, обеспечивающая стабильную работу при изменении гидравлического сопротивления системы.
Практический выбор насосного оборудования
После изучения теоретических основ подбора насосов важно перейти к практическому выбору конкретного оборудования. Компания Иннер Инжиниринг предлагает широкий ассортимент профессионального насосного оборудования для различных применений. В каталоге представлены современные решения для всех рассмотренных в статье типов насосов: от компактных насосов In-Line серий CDM/CDMF и TD для систем водоснабжения, до специализированных решений для перекачки технических жидкостей.
Для системы водоснабжения подойдут надежные насосы для воды, включая проверенные временем вибрационные насосы Ручеёк. Для промышленных применений с вязкими средами компания предлагает насосы для нефтепродуктов, масел и битума, включая высокоэффективные трёхвинтовые насосы 3В, шестерённые насосы НМШ и специализированные насосы для битума НБ, ДС. Для специфических задач доступны насосы для газообразных смесей, вакуумные и конденсатные насосы.
Часто задаваемые вопросы
Подбор насоса осуществляется в несколько этапов: 1) Определите требуемый расход на основе потребностей системы; 2) Рассчитайте необходимый напор, включающий геометрическую высоту подъема и потери в трубопроводе; 3) Выберите тип насоса в зависимости от свойств жидкости; 4) Подберите конкретную модель по характеристическим кривым, обеспечив попадание рабочей точки в область высокого КПД; 5) Предусмотрите запас по напору (10-20%) и расходу (20-30%).
Основные различия: 1) Принцип работы - центробежные используют центробежную силу, вихревые - многократную циркуляцию жидкости; 2) КПД - у центробежных выше (60-85% против 30-50%); 3) Характеристики - центробежные обеспечивают большие расходы при умеренных напорах, вихревые - высокие напоры при малых расходах; 4) Самовсасывание - у вихревых лучше (до 8 м против 3-4 м); 5) Устойчивость к абразиву - центробежные более устойчивы благодаря большим зазорам.
Для вязких жидкостей (более 100 сП) рекомендуются винтовые насосы, которые сохраняют производительность при высокой вязкости. Преимущества винтовых насосов: 1) Работа с вязкостью до 100000 сП; 2) Отсутствие пульсаций потока; 3) Возможность перекачки жидкостей с твердыми включениями; 4) Высокий КПД; 5) Точное дозирование. Альтернативой могут быть диафрагменные насосы для менее вязких сред или при наличии агрессивных свойств.
Правильный расчет напора критически важен для: 1) Обеспечения требуемого расхода в системе; 2) Предотвращения кавитации и связанного с ней разрушения насоса; 3) Оптимизации энергопотребления; 4) Обеспечения стабильной работы системы; 5) Предотвращения превышения допустимого давления в трубопроводе. Недостаточный напор приводит к снижению расхода, избыточный - к перерасходу энергии и возможным повреждениям системы.
Рабочая точка насоса - это точка пересечения характеристики насоса (зависимость напора от расхода) с характеристикой трубопроводной сети (зависимость потерь напора от расхода). В рабочей точке определяются фактические значения расхода и напора насоса. Для определения: 1) Постройте характеристику сети H = Hст + k×Q²; 2) Наложите ее на характеристику насоса; 3) Точка пересечения - рабочая точка; 4) Проверьте, что она находится в области высокого КПД насоса.
Для агрессивных сред применяют специальные материалы: 1) Нержавеющая сталь (304, 316, 316L) - для умеренно агрессивных сред; 2) Хастеллой и инконель - для высокоагрессивных сред; 3) Пластики: полипропилен (PP), поливинилденфторид (PVDF), политетрафторэтилен (PTFE); 4) Керамика и композиты - для особо сложных условий. Выбор материала зависит от типа агрессивной среды, температуры и концентрации. Диафрагменные насосы предпочтительны, так как исключают контакт металлических частей с перекачиваемой средой.
Потери напора включают потери на трение и местные потери: 1) Потери на трение: hf = λ×(L/d)×(v²/2g), где λ - коэффициент трения, L - длина, d - диаметр, v - скорость; 2) Местные потери: hм = Σζ×(v²/2g), где ζ - коэффициенты местных сопротивлений; 3) Коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса и шероховатости труб; 4) Для стальных труб λ = 0,02-0,03, для пластиковых λ = 0,015-0,02; 5) Местные потери составляют 10-30% от потерь на трение.
Самовсасывание - способность насоса удалять воздух из всасывающего трубопровода и создавать разрежение для подъема жидкости. Характеристики самовсасывания: 1) Высота самовсасывания - максимальная высота, с которой насос может поднять жидкость (обычно 3-8 м); 2) Время самовсасывания - время, необходимое для удаления воздуха; 3) Лучшими самовсасывающими свойствами обладают вихревые и винтовые насосы; 4) Центробежные насосы имеют ограниченное самовсасывание; 5) Диафрагменные насосы обеспечивают отличное самовсасывание благодаря принципу работы.
Отказ от ответственности: Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена для общего понимания принципов подбора насосного оборудования. Для точного расчета и подбора насосов в конкретных условиях эксплуатации рекомендуется обращаться к специализированным инженерным организациям или производителям оборудования.
Источники актуализированы на июнь 2025 года: ГОСТ 32601-2022 (действует с 01.03.2023), ГОСТ 22247-96, ГОСТ Р 54805-2011, ГОСТ 31839-2012, технические каталоги DAB, Pedrollo, Grundfos 2024-2025 гг., справочники по гидравлическим расчетам, актуальные исследования в области насосостроения, практические данные эксплуатации насосного оборудования в промышленности.
