Главная страница
Навигация по странице:

  • Введение 5 История насосной техники 7 Водоснабжение7Отведение сточных вод8Отопление9Напорные системы 12

  • Вода как средство транспортировки 15

  • Конструкции центробежных насосов 21

  • Характеристики 31 Характеристики насосов31Характеристика системы32Рабочая точка33Регулирование параметров насосав зависимости от отопительной нагрузки

  • Заключение 50 Проверьте ваши знания 51

  • Китайское водочерпательное колесо Архимедов винт Водяное колесо Джакоба Леопольда

  • Первый циркуляционный насос

  • В начале был огонь

  • Эволюция системы отопления

  • Открытая система водоснабжения

  • насосная азбука. Введение5История насосной техники


    Скачать 3.28 Mb.
    НазваниеВведение5История насосной техники
    Анкорнасосная азбука.pdf
    Дата02.05.2017
    Размер3.28 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файланасосная азбука.pdf
    ТипПрограмма
    #1129
    страница1 из 6
      1   2   3   4   5   6
    Насосная Азбука
    СОДЕРЖАНИЕ Возможны технические изменения
    Введение
    5
    История насосной техники
    7
    Водоснабжение
    7
    Отведение сточных вод
    8
    Отопление
    9
    Напорные системы
    12
    Открытая система водоснабжения
    12
    Замкнутая система отопления
    13
    Вода как средство транспортировки
    15
    Удельная теплоемкость
    15
    Увеличение и уменьшение объема
    16
    Характеристики кипения воды
    17
    Расширение воды при нагревании и защита от избыточного давления
    18
    Давление
    19
    Кавитация
    19
    Конструкции центробежных насосов
    21
    Самовсасывающие и нормальновсасывающие насосы
    21
    Работа центробежных насосов
    22
    Рабочие колеса
    22
    КПД насоса
    23
    Потребление энергии центробежными насосами
    24
    Насосы с мокрым ротором
    25
    Насосы с сухим ротором
    27
    Центробежные насосы высокого давления
    29
    Характеристики
    31
    Характеристики насосов
    31
    Характеристика системы
    32
    Рабочая точка
    33
    Регулирование параметров насосав зависимости от отопительной нагрузки
    35
    Сезонные изменения температуры
    35
    Переключение частоты вращения насоса
    36
    Бесступенчатое регулирование частоты вращения
    36
    Способы регулирования
    Насосная азбука СОДЕРЖАНИЕ bbПримерный расчет параметров насоса для стандартных систем отопления
    41
    Подача насоса
    41
    Напор насоса
    41
    Пример
    42
    Результаты примерных расчетов параметров насоса
    43
    Программа подбора насосного оборудования
    43
    Гидравлические системы от "А" до "Я"
    45
    Регулирование циркуляционных насосов с электронным управлением
    45
    Системы с несколькими насосами
    46
    Заключение
    50
    Проверьте ваши знания
    51
    История насосной техники
    51
    Вода как средство транспортировки
    52
    Конструкции центробежных насосов
    53
    Характеристики насосов и систем
    54
    Регулирование параметров насосав зависимости от отопительной нагрузки
    55
    Примерный расчет параметров насоса Системы с несколькими насосами
    57
    Единицы измерения (только для центробежных насосов
    Насосная азбука В системах жизнеобеспечения зданий используется множество насосов. Они выполняют самые разнообразные функции.
    Наиболее известный из них — циркуляционный насос для систем отопления. Поэтому именно он будет предметом нашего обсуждения на ближайших страницах.
    Помимо циркуляционных насосов в системах разного назначения используются:
    насосные установки для повышения давления, необходимые для подачи воды в здание при недостаточном давлении в системе городского водоснабжения;
    • насосы для систем ГВС, обеспечивающие подачу горячей воды в любое время в любой кран;
    • насосы для отвода и дренажа сточных и грязных вод насосы для фонтанов и аквариумов;
    • насосы для противопожарного применения;
    • насосы для холодной воды и систем охлаждения насосные установки, использующие дождевую воду для туалетов, стиральных машин,
    уборки или полива;
    • многие другие.
    При выборе насосов следует учитывать, что различные жидкости имеют разные вязкости
    (например, неочищенные сточные воды или водно-гликолевые смеси. Кроме того, необходимо выполнять требования региональных стандартов и нормативов, определяющие выбор того или иного насоса и технологии
    (например, взрывозащита, стандарт питьевой воды).
    Введение
    Современная жизнь немыслима без насосов. Эффективно и безопасно для окружающей среды насосы перемещают любые жидкости — горячие и холодные, чистые и с загрязнениями — обеспечивая комфортные условия жизни каждому человеку. Целью настоящей брошюры является объяснение основ выбора и работы насосов лицам,
    проходящим профессиональную подготовку или переподготовку. Использование простых,
    понятных описаний, иллюстраций и примеров позволяет заложить достаточную базу знаний для применения на практике. Благодаря полученной информации правильный выбор и эксплуатация насосов становятся обычным делом.
    В разделе Проверьте Ваши знания можно проверить свои знания материала, выбрав из предложенных вариантов правильные ответы на вопросы
    Насосная азбука История насосной техники
    Водоснабжение
    C незапамятных времен люди искали способы подъема жидкостей, особенно воды,
    на высоту. Это было необходимо для полива полей и наполнения фортификационных рвов, окружавших города и замки.
    Простейший инструмент для забора воды рука человека, причем две руки лучше, чем одна!
    Поэтому наши изобретательные предки быстро догадались прикрепить глиняные сосуды к устройству для забора воды.
    Это был первый шаг к изобретению ковша.
    Несколько таких ковшей были прикреплены к цепи или колесу. Для вращения такого устройства и подъема воды использовалась мускульная сила людей или животных.
    При археологических раскопках такие ков- шовые конвейеры, сделанные примерно в 1000 г. дон. э, были найдены в Египте и Китае. Приведенная ниже иллюстрация показывает реконструированную модель китайского водочерпательного колеса.
    Это колесо оборудовано прикрепленными глиняными горшками, из которых при достижении верхней точки выливается ранее набранная внизу вода.
    При этом принцип работы механизма был очень похож на тот, по которому работают современные центробежные насосы. Характеристика насоса имеет аналогичную зависимость между напором и подачей. Из исторических источников мы знаем, что такие винтовые насосы работали при углах наклона от 37° до 45°. Они обеспечивали подъем воды на высоту от 2 дом и имели максимальную подачу около 10 м
    3
    /ч.
    См. главу Рабочие колеса”,
    с. 22
    Винт
    Приводное
    устройство
    Подъем воды
    Китайское водочерпательное колесо Архимедов винт
    Водяное колесо Джакоба Леопольда
    Архимед (287–212 гг. дон. э, великий ученый древности, изобрел винтовое водоподъемное устройство, позже названное в его честь.
    Это устройство поднимало воду с помощью вращающегося внутри трубы винта,
    но некоторое количество воды всегда стекало обратно, т. кв те времена эффективные уплотнения были неизвестны. В результате,
    была выведена зависимость между наклоном винта и подачей. При работе можно было выбрать между большим объемом поднимаемой воды или большей высотой подъема.
    Чем больше наклон винта, тем больше высота подачи приуменьшении производительности. Направление потока

    Оригинальное усовершенствование данного устройства было сделано в 1724 г. Джакобом
    Леопольдом (1674–1727), который присоединил к колесу изогнутые трубы. При повороте колеса вода двигалась к его оси. Течение воды в реке, в свою очередь, служило приводом для этой подъемной установки. Особого внимания в этой конструкции заслуживала форма труб. Она поразительно напоминала форму лопастей современных центробежных насосов.
    Возможны технические изменения
    И СТО Р И ЯН АС ОСН ОЙ ТЕХНИКИ bОтведение сточных вод
    Хотя водоснабжение всегда было особенно важно в жизни человека, эффективные системы отведения сточных вод появились очень поздно — слишком поздно, если сказать точнее.
    Везде, в деревнях, поселках и городах, экскременты, грязь и канализационные отходы загрязняли улицы, проходы и другие открытые пространства.
    Помимо ужасного запаха, это вызывало вспышки болезней и эпидемий. Водоемы загрязнялись, а подземные воды становились непригодными для питья.
    Первая канализация была построена где-то между 3000 и 2000 г. дон. э. Под Дворцом
    Минос в Кноссосе (Крит) были обнаружены кирпичные каналы и терракотовые трубы,
    служившие для сбора и отвода дождевой воды, воды из ванных и туалетов. Римляне строили канализации на и под улицами самая большая и наиболее известная из них — городская "Клоака Максима, части которой поразительным образом сохранились до наших дней. Вода из нее поступала в реку Тибр (в городе Кельн в Германии до сих пор сохранилось несколько подземных туннелей, выполнявших роль канализации во времена римлян).
    Поскольку за прошедшие с тех пор тысячи лет особого прогресса в этой области не было достигнуто, неочищенные сточные воды сбрасывались в реки, каналы, озера и моря вплоть до девятнадцатого века. Индустриализация и рост городов привели к необходимости срочного решения проблемы эффективного отведения сточных вод.
    Первая в Германии система отведения канализационных и сточных вод была построена в Гамбурге в 1856 г.
    Но еще в е годы многие бытовые канализации Германии представляли собой септические ямы и дренажные канавы. Позднее появились законодательные акты и региональные требования о необходимости подсоединения таких систем к общественной канализационной сети.
    Сегодня канализационные системы почти всех домов соединены напрямую с городской канализацией. Там, где это невозможно,
    используются установки для водоотведения и напорные системы водоотведения.
    Промышленные и бытовые сточные воды отводятся через длинные канализационные системы, отстойники, очистные сооружения и водоосветлительные резервуары, проходя биологическую или химическую очистку.
    После обработки вода возвращается в естественные водоемы.
    При отведении сточных вод используются самые различные насосы и насосные системы.
    Вот несколько примеров:
    • установки для водоотведения;
    • погружные насосы;
    • шахтные насосы (с устройствами для измельчения);
    • дренажные насосы;
    • мешалки, и др
    Система отопления "гипокауст" времен Римской Империи
    Насосная азбука ИСТОРИЯ НАСОСНОЙ ТЕХНИКИ отопления "гипокауст" В Германии были найдены такие реликты,
    как системы отопления "гипокауст" древних римлян. Они представляли собой раннюю форму систем подогрева пола. Дыми горячий воздух от открытого огня поступали по каналам через специальные камеры под пол,
    таким образом, осуществляя его подогрев.
    Затем газы выводились наружу по каналам в стенах.
    В последующие века в замках и крепостях дымоходы над открытыми очагами проводились нестрого вертикально вверх. Горячие топочные газы проходили по виткам дымоходов вдоль всех жилых помещений — это была одна из первых форм центрального отопления. Еще одним изобретением было разделение системы за счет устройства в погребах тепловых камер из камня. Огонь нагревал воздух, который затем направлялся прямо в жилые помещения.
    Паровая система отопления Паровая система отопления была побочным продуктом парового двигателя, широко использовавшегося во второй половине восемнадцатого века. Остаточный парне превратившийся в конденсат в паровом двигателе, направлялся в помещения и жилые комнаты через теплообменники.
    Тогда же появилась идея использовать остаточную энергию паровой системы отопления для приведения в действие турбины. Конвективная система
    отопления с котлом,
    расширительным баком
    и радиаторами
    Наружная стена
    Отопительный канал в стене
    Внутренняя стена
    Пол
    Опоры пола
    Камера
    сгорания
    Тепловая камера
    Канал для
    удаления шлака
    Конвективная система отопления Следующим этапом эволюции стали конвективные системы отопления. Опыт показывал,
    что для обеспечения комнатной температуры достаточно нагреть воду всего до 90 °C, что ниже ее точки кипения. Горячая вода поднималась вверх по трубам большого диаметра. После отдачи части тепла (охлаждения, вода возвращалась обратно в котел под действием силы тяжести
    ИСТОРИЯ НАСОСНОЙ ТЕХНИКИ b10Возможны технические изменения
    Движение воды вверх, а затем вниз осуществляется за счет разности плотностей теплой и остывшей воды. Вначале двадцатого века для того, чтобы ускорить прогрев таких систем отопления,
    создали так называемые "ускорители циркуляции" с установкой их в трубопроводы систем отопления.
    Электродвигатели тех времен не могли использоваться в качестве приводов,
    поскольку они имели роторы с открытыми токосъемниками. Это могло привести к возникновению крупных аварий в системах,
    работавших на воде. Схема конвективной системы отопления

    Первый циркуляционный насос
    Так было, пока швабский инженер Готтлоб
    Баукнехт не изобрел закрытый или "закапсу- лированный" электродвигатель, после чего стало возможным использовать его в ускорителе циркуляции. Его друг, вестфальский инженер Вильгельм Оплендер, разработал конструкцию такого ускорителя и получил на нее патент в 1929 г. Первый циркуляционный насос, модель 1929 г, тип HP DN 67/0,25 кВт
    Колесо насосав форме пропеллера было установлено в изгибе трубы. Оно приводилось в движение уплотняемым валом, который, в свою очередь, вращался двигателем. Однако, тогда еще никто не использовал термин насос для такого ускорителя. Только позже этот термин начали применять в таком контексте. Связано это стем, что, как мы уже убедились, насосы ассоциировались с
    подъемом воды
    Такие ускорители циркуляции выпускались примерно доги их использование позволило снизить температуру нагрева воды для отопления. Сегодня применяются самые разные системы отопления, наиболее современные из которых работают даже при еще более низких температурах воды. Без сердца системы отопления — циркуляционного насоса применение отопительных систем такого типа невозможно
    Насосная азбука ИСТОРИЯ НАСОСНОЙ ТЕХНИКИ bСредние века, примерно дог. Двухтрубное отопление
    Римская Империя, примерно дог. н. э.
    Промышленная революция, й век
    Эпоха научно-технической революции,
    20-й век
    Нагрев потолка/стен
    В начале был огонь
    Римские системы отопления "гипокауст"
    Печное отопление Водяное конвективное отопление
    Ускоритель циркуляции
    Вильгельма Оплендера,
    1929 г.
    Однотрубная система отопления
    Отопление с помощью дымовых каналов
    Воздушная система обогрева
    Паровая система отопления
    Подогрев пола
    Эволюция системы отопления
    Система
    Тихельманна
    Водяное циркуляционное отопление
    Возможны технические изменения
    Напорные системы
    Насосная система
    для подачи воды на высоту
    Открытая система водоснабжения
    Открытая система водоснабжения
    Рисунок слева показывает элементы насосной системы, подающей жидкость из нижнего резервуара в резервуар, расположенный выше, те. насос перемещает воду из нижнего резервуара на требуемую высоту.
    Здесь недостаточно просто рассчитать производительность насоса для геодезической высоты нагнетания, потому что в последнем кране, например, в душе на самом верхнем этаже гостиницы, все равно должен быть обеспечен достаточный напор воды. Потери на трение о стенки трубопровода в напорном трубопроводе также должны быть учтены.
    Напор насоса = геодезическая высота нагнетания + динамическое давление +потери в трубопроводе
    Отдельные участки трубопровода должны перекрываться с помощью запорной арматуры для осуществления необходимого ремонта. Это особенно актуально для насосов, поскольку в противном случае придется сливать большое количество воды из напорных трубопроводов перед заменой или ремонтом насоса.
    Кроме того, на нижнем и верхнем резервуарах должны быть установлены поплавковые клапаны или другие органы управления во избежание перелива. В дополнение, в определенном месте напорного трубопровода можно установить реле давления, которое будет выключать насос после закрытия всех кранов, когда вода не расходуется.
    См. главу “Регулирование
    параметров насосав зависимости от отопительной нагрузки нас Насосная азбука НАПОРНЫЕ СИСТЕМЫ bbЗамкнутая система отопления

    Циркуляционная система
    на примере системы
    отопления
    Замкнутая система отопления
    На рисунке справа схематически показана система отопления. Система отопления является замкнутой системой.
    Чтобы было проще понять принцип работы такой системы, представьте, что вся вода в ней просто перемещается или циркулирует по замкнутому трубопроводу. Систему отопления можно разделить наследующие элементы:
    • тепловой генератор;
    система теплопередачи и теплораспре- деления;
    • расширительный мембранный бак;
    • потребители тепла
    • контрольно-измерительная аппаратура;
    • предохранительный клапан.
    В нашем случае тепловые генераторы представляют собой котлы, работающие на газе,
    мазуте или твердом топливе, а также проточные водонагреватели. К ним также относятся электрические накопительные водонагреватели с центральным нагревом воды, станции централизованного теплоснабжения и тепловые насосы.
    Система теплопередачи и теплораспределе- ния включает трубопроводы, распределительные и накопительные станции и, конечно,
    циркуляционный насос. Напор насоса системы отопления следует рассчитывать только по общему сопротивленю системы.
    Высота здания в рассмотрение не берется,
    поскольку вода, которую насос нагнетает в прямой трубопровод, возвращается к нему из обратного трубопровода.
    Расширительный мембранный бак обеспечивает компенсацию меняющегося в зависимости от рабочей температуры объема воды в системе отопления, одновременно поддерживая постоянное давление.
    Потребители тепла это поверхности нагрева, расположенные в обогреваемых помещениях (радиаторы, конвекторы, отопительные панели и т. д. Тепловая энергия перетекает из точек с более высокой температурой в точки с более низкой температурой и чем выше разность температур, тем интенсивнее тепловой поток. Эта теплопередача осуществляется посредством трех разных физических процессов:
    • теплопроводности;
    • конвекции;
    • излучения.
    В наши дни ни одну техническую задачу невозможно решить без хорошей системы управления. Таким образом, совершенно естественно, что блоки управления входят в состав каждой системы отопления. Наиболее простыми из них являются термостати- ческие радиаторные клапаны, помогающие поддерживать постоянную комнатную температуру. Современные тепловые котлы,
    смесители и, конечно, насосы оснащаются современными механическими, электрическими и электронными устройствами управления.
    См. главу Примерный расчет
    параметров насоса
    для стандартных систем
    отопления” нас. 41
    Примечание:
    Высота здания при расчете напора насоса
    не учитывается, поскольку
    вода, которую насос
    нагнетает в прямой
    трубопровод, возвращается к нему из
    обратного трубопровода
    Насосная азбука Вода как средство транспортировки
    В системах водяного отопления вода используется для передачи тепла от его генератора к потребителю. Наиболее важными свойствами воды являются:
    • теплоемкость;
    • изменение объема при нагреве и при охлаждении;
    • характеристики кипения при изменении внешнего давления;
    • кавитация.
    Рассмотрим данные физические свойства воды.
    Важным свойством любого теплоносителя является его теплоемкость. Если выразить ее через массу и разность температур теплоносителя, то получится удельная тепло- емкость.
    Она обозначается буквой и имеет размерность кДж/(кг Удельная теплоемкость — это количество тепла, которое необходимо передать 1 кг вещества (например, воды, чтобы нагреть его на 1 °C. И наоборот, вещество отдает такое же количество энергии при охлаж- дении.
    Среднее значение удельной теплоемкости воды в диапазоне между 0 °C и 100 °C составляет = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг Количество поглощаемого или выделяемого тепла, выраженное в Дж или кДж, зависит от массы m
    , выраженной в кг, удельной теплоемкости и разности температур
    ⌬␽
    ,
    выраженной в K. В системах отопления
    ⌬␽ — это разность температур в прямом и обратном трубопроводе. Полученная формула
    Q = m • c •
    ⌬␽
    m = V •

    V = Объем воды в м Плотность в кг/м
    3
    Масса m
    — это объем воды
    V
    , выраженный в м, умноженный на плотность

    воды,
    выраженную в кг/м
    3
    . Таким образом, формулу можно представить в следующем виде = V •
    ␳ • c (␽
      1   2   3   4   5   6
    написать администратору сайта