Или, почему насосы не могут забрать жидкость с глубины более 9-10 метров.
Пришел вопрос, от одного товарища (рассматривается вода)
Если, вкратце, он установил самовсасывающий насос, который должен был, по его разумению, качать воду из колодца. Расстояние, от зеркала воды в колодце - до оси насоса по вертикали (высота) 12,5 м. Хотя, напор насоса в районе 25 м.в.ст.
Насос гудит, но не качает.
А, ведь такая ситуация уже происходила в 1640 году - в Италии.
Когда герцог тосканский, пожелал устроить у себя фонтан - на террасе дворца. Все было подготовлено:
-построен трубопровод
- собран и смонтирован насос.
Понятно, что насос и все сопутствующее, делалось по спец. заказу.
В итоге, насос создавал столб воды (расстояние от поверхности до верхней точки) чуть более 10 м.
Пригласили ученых мужей, в итоге ученик Галилео Галилея, - Эванджелист Торричелли высказал правильную мысль, что вода в системе, поднимается под действием силы тяжести атмосферы, которая давит на поверхность озера и на всех существ, находящихся на поверхности Земли.
Иными словами, столб воды высотой в 10,3 м в точности уравновешивает это давление, и поэтому вода дальше ( выше) не поднимается. Дополнительно, он провел опыт с трубкой и ртутью, подтверждающий свои слова.
Причем, даже производители указывают эту высоту в своих инструкциях
Выводы такие:
Насос создает разряжение на всасе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос, именно, атмосферным давлением.
Давление столба жидкости (Р) равно произведению ускорения свободного падения (g), плотности жидкости (ρ) и высоты столба жидкости (h):
P = ρ * g * h
Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разряжение создаёт насос и плотность жидкости по формуле:
h = P / (ρ * g) − Р потери- Р нас.паров,
где P — атмосферное давление, Па;
ρ — плотность жидкости, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, 9.81 м/с2;
h — высота столба жидкости создаваемого насосом, м;
Р потери – гидравлические потери на линии всасе, м.в.ст.;
Р нас.паров - давление насыщенных паров воды, м.в.ст.
Понятно, что данные приведенные в таблице нужно из бар перевести в м.в.ст.
Данная таблица, также показывает, что при температуре +100 градусов давление насыщенных паров будет 1бар, т.е. равно атмосферному.
По этому в горах - кипение воды, происходит при температуре ниже 100 градусов.
Например, если Рбар=0,9 бар, то вода закипит уже при +97.
Для определения Р нас.паров можно воспользоваться пособием Грундфос "Теоретические основы гидравлики".
Исходя из формулы, понятно, что чем больше плотность жидкости, тем меньше высота всасывания.
Далее, при увеличении температуры воды, высота всасывания уменьшается.
Это можно увидеть при кипячении воды. Сначала, появляются маленькие пузырьки, потом они увеличиваются, и происходит кипение.
Ну, а человеку задающему вопрос, остается либо, заменить насос на погружной, либо установить,
существующий насос на какой-то площадке, в колодце - ближе к зеркалу воды, причем, тут нужно учитывать максимальный уровень (чтобы насос не затопило) и минимальный уровень после откачки (чтобы не получить кавитацию и поломку насоса).
В следующей статье, будем разбираться с расчетами - напора, высоты всасывания и кавитационного запаса.
Продолжение следует...