Зв'язок між тиском на вході/виході насоса та напором

Основна формула (найважливіша)

Напір (H) = (Тиск на виході насоса - Тиск на вході насоса) / (Щільність рідини × Гравітаційне прискорення)

Представлено символами:

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Де:

H: Напір, що створюється насосом, виміряний у метрах (м).

P₂: Абсолютний тиск на вихідному фланці насоса, зазвичай у паскалях (Па).

P₁: Абсолютний тиск на вхідному фланці насоса, зазвичай у паскалях (Па).

ρ: Густина рідини, що перекачується, у кілограмах на кубічний метр (кг/м³). Для води кімнатної температури ρ ≈ 1000 кг/м³.

g: Прискорення вільного падіння, приблизно 9,81 м/с².

Пояснення ключових понять

Що таке Голова?

Не висота: Напір — це не просто фізична висота підйому. Це енергетичне поняття, що представляє собою загальну механічну енергію, що передається насосом одиниці ваги рідини. Його одиницею виміру є метри (м), які можна розуміти як d" теоретичну висоту, на яку насос може підняти рідину.d"

Незалежно від середовища: Напір – це параметр продуктивності самого насоса. Той самий насос, з однаковою швидкістю, генеруватиме однакове значення напору (H), незалежно від того, чи перекачує він воду, олію чи іншу рідину. Однак споживання енергії та результуючий тиск будуть відрізнятися.

Що таке тиск?

Тиск – це сила на одиницю площі. Вихідний манометр, що створюється насосом, інтуїтивно відображає величину його тяги.

Тісно пов'язаний із середовищем: Згідно з формулою P = ρ × g × H, тиск (P), що створюється насосом, безпосередньо залежить від густини рідини (ρ). Перекачування густішої рідини (наприклад, олії) створить більший тиск при тому ж напорі.

Основна різниця та зв'язок

Напір – це дддхххПричина,дддххх Тиск – це дддхххНаслідок.дддххх Характеристики насоса визначають напір, який він може забезпечити. Цей напір, діючи на рідину певної щільності, зрештою проявляється як різниця тисків між входом і виходом.

Уявіть собі напір як номінальну потужність насоса, а тиск як ефект, що виникає, коли ця здатність діє на певний об'єкт (певну рідину).

Приклад застосування (Використання води, спрощено, ρ ≈ 1000 кг/м³, g ≈ 10 м/с²)

Припустимо, що насос має напір 100 метрів.

Обчисліть різницю тисків, яку це створює:

ΔP = ρ × g × H = 1000 кг/м³ × 10 м/с² × 100 м = 1 000 000 Па = 1 МПа ≈ 10 бар

Це означає, що якщо вхідний тиск атмосферний (0 бар манометра), то його вихідний манометр становитиме близько 10 бар.

Оцінка кількості працівників на місці:

Якщо ви виміряєте на місці, манометр на виході насоса показує 0,8 МПа (8 бар), а манометр на вході — 0,1 МПа (1 бар).

Тоді різниця тисків ΔP = 0,8 - 0,1 = 0,7 МПа = 700 000 Па.

Обчисліть напір: H = ΔP / (ρ × g) = 700 000 / (1000 × 10) = 70 метрів.

Ці 70 метрів – це ефективний напір, який насос фактично забезпечує за поточних умов експлуатації.

Важливі примітки

Для розрахунку необхідно використовувати абсолютний тиск: P₁ та P₂ у формулі теоретично є абсолютним тиском. Однак на практиці інженерії, коли тиск на вході та на виході вимірюється манометрами з використанням одного й того ж опорного тиску (зазвичай місцевого атмосферного тиску), використання різниці манометричних тисків дає абсолютно правильний результат. Тобто, H = (манометричний тиск на виході - манометричний тиск на вході) / (ρ × g).

Вимога щодо тиску на вході має перевищувати NPSH: Якщо тиск на вході (P₁) занадто низький, рідина випаровуватиметься всередині насоса, спричиняючи кавітацію, яка серйозно пошкоджує насос. Необхідний позитивний напір всмоктування (NPSHr) на кривій продуктивності насоса є ключовим параметром, що встановлюється для забезпечення достатньо високого P₁.

Опір системи визначає робочу точку: Фактичний тиск на виході насоса в трубопровідній системі визначається точкою перетину кривої напору насоса та кривої опору трубопровідної системи. Насос регулює свою продуктивність до тих пір, поки створюваний ним напір не стане точно рівним опору, необхідному системі при цій швидкості потоку (включаючи підйом, тертя в трубі, опір клапана тощо).