Система циркуляции (состоящая из труб или шлангов, перепадов высот, фильтра) создает сопротивление напору воды, для преодоления которого жидкостью совершается работа. Потеря напора в системе коррелирует с подачей.
Их зависимость друг от друга называют гидравлической характеристикой системы.
Рабочая точка
Самой сложной для понимания, и в то же время самой важной, характеристикой является рабочая точка, которая обозначается как производительность (подача) насоса на определенном напоре. Что это значит?
Производительность насоса - объем жидкости передаваемый насосом по трубам в единицу времени.
Напор - удельная механическая работа передаваемая насосом жидкости. Зависимость этих двух величин друг от друга называют гидравлической характеристикой насоса.
Точку пересечения этих двух зависимостей называют рабочей точкой системы — точкой равновесия между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой водопроводной системой.
В идеале, рабочая точка должна располагаться посередине гидравлической характеристики насоса. Выход рабочей точки за пределы характеристики насоса приводит к его поломке.
Теперь перейдем от теории к практике, а именно к подбору подходящей модели насоса. Итак, мы знаем, что у каждой модели насоса есть своя гидравлическая характеристика, выраженная в соответствующем графике. Но даже если такого графика нет, любой насос характеризует рабочая точка, выраженная определенной производительностью на заданном напоре. Именно на нее стоит ориентироваться при выборе насоса.
Если производитель не предоставляет ни гидравлической характеристики, ни даже рабочей точки, ограничиваясь лишь указанием производительности — следует воздержаться от покупки «темной лошадки». Ведь информация о производительности насоса имеет смысл лишь тогда, когда указан напор, при котором она достигается.
Как же узнать, какая нам потребуется производительность и при каком напоре?
Проще объяснить на примере. Возьмем самый распространенный случай с подбором насоса для системы фильтрации бассейна. Перепад высот между уровнем установки насоса и уровнем подачи воды примем равным 1 метру.
Сперва требуется рассчитать производительность. Она подбирается в зависимости от предназначения и объема бассейна. В нашем примере производительность насоса Q примем равной 25 м3/ч.
Теперь осталось определиться с потерями напора в системе.
Измеряются они в метрах водного столба или в барах (1 бар равен 10 метрам водного столба). Потеря напора для системы фильтрации складывается из потерь в трубах, потерь на фильтре и потерь на преодоление перепада высот. Hобщ = Hтруб + Hфильтра + Hперепад высот. Длину трубопровода примем равной 20 метрам.
Потери напора в трубопроводе можно посмотреть на графике, они зависят от диаметра труб. Потери будут минимальными, если скорость движения воды по трубам в системе фильтрации будет меньше или равна 2 метрам в секунду.
Точка пересечения требуемой производительности со скоростью даст нам оптимальный диаметр трубопровода, а также покажет потерю напора на ста метрах прямой трубы. Зная общую длину труб и прибавляя по 10 метров за каждый их поворот на 90 градусов, мы можем рассчитать суммарные потери на трение в прямой трубе.
В нашем случае, потери на 100 метров прямой трубы составляют 5 метров водного столба, но так как у нас трубопровод всего 20 метров, то потери в трубах составят лишь 1 метр.
Потери напора в фильтре зависят от его загрязненности. Грязь повышает давление внутри, а значит создает лишнее сопротивление току воды. Давление в чистом фильтре колеблется в пределах 0.5-0.6 бар (то есть потеря напора будет равна 5-6 метрам).
Давление в сильно загрязнившемся фильтре может доходить до 1.0-1.5 бар, что сильно сместит рабочую точку насоса и может привести к поломке (поэтому фильтр рекомендуется регулярно промывать). Но для расчета потерь при выборе насоса мы рекомендуем ориентироваться на потерю в 8 метров.
Потеря напора на преодоление разницы высот самая прозрачная. Преодоление разницы высот в 1 метр дает потерю напора равную 1 метру. Значит, в нашем примере, суммарные потери в системе (Нобщее) составляют Нтрубы (1м) + Нфильтра (8м) + Нперепад высот (1м). Получается, что нам нужен насос, который прокачивает 25 м3/ч при напоре 10м. Так что нам нужно найти такую модель, у которой рабочая точка (25 м3/ч при 10м напоре) располагается как можно ближе к середине гидравлической кривой.
Модели и характеристики насосов для бассейнов тут)