Какое давление в трубе при вакууме

Содержание статьи:

1. Введение

При выборе вакуумного насоса (или компрессора) и оценке его пригодности для использования в той или иной технологии оперируют двумя главными характеристиками:

  • ДАВЛЕНИЕ
  • ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Вакуумный насос или компрессор, который в поиске у потенциального пользователя, должен, прежде всего, обеспечить требуемый уровень давления. Затем ставится задача получить это давление за определенный промежуток времени.

Быстрота получения заданного значения давления определяется производительностью (pumping speed) вакуумного насоса. При этом газовые компрессоры нагнетают газы и формируют давления выше атмосферного.

Вакуумные насосы генерируют давления ниже атмосферного, т.е. создают разрежение.

В этой статье речь пойдет о низком давлении, т.е. о ВАКУУМЕ, как об основной технической характеристике всех вакуумных насосов.

Создание или генерирование устройством вакуума – это динамический процесс понижения атмосферного давления в объеме и во времени.

При поисках и выборе вакуумного насоса по уровню вакуума обычно говорят о двух характеристиках вакуумного насоса, связанных с давлением:

  • предельное остаточное давление (или предельный вакуум, ultimate pressure)
  • рабочее давление (или рабочий вакуум, working pressure)

Предельное остаточное давление – это самое хорошее (высокое) значение вакуума, которое позволяет достигнуть конструкция этого вакуумного насоса.

Важно понимать, что когда вакуумный насос достигает этого предельного значения вакуума, производительность откачки газов становится равной нулю, т.е.

откачка прекращается, и в дальнейшем при работе насоса это значение предельного давления будет поддерживаться как некое достигнутое равновесное состояние системы «насос-откачиваемый объём».

Как правило, значение предельного остаточного давления достигается лишь при работе вакуумного насоса в режиме «сам на себя», т.е. при заглушенном входном патрубке.

Это объясняется довольно просто: при подключении к насосу технологических объемов (емкости, трубопроводы, стыки, камеры и др.

) всегда существуют течи (негерметичности) или явления газовой десорбции, которые не позволяют достичь в откачиваемом объеме максимальное значение вакуума, который способен создать сам насос.

Рабочее давление – это заданное значение вакуума, которое требуется обеспечить и поддерживать вакуумным насосом в той или иной технологии или техпроцессе.

При выборе вакуумного насоса его предельное остаточное давление должно быть немного лучше чем рабочее. Это как бы обеспечивает некий «запас прочности», т.е. гарантию того, что требуемое в техпроцессе давление будет достигнуто с помощью именно этого вакуумного насоса.

2. Давление газов в объёме. Атмосферное давление. Понятие «ВАКУУМ»

Давление газов в замкнутом объёме – это суммарное усилие, оказываемое ударами (толчками) постоянно движущихся молекул газов в стенки объёма, в результате их постоянного броуновского движения и сталкивания друг с другом и с твёрдыми стенками сосуда.

Основная единица измерения давления в системе СИ – это «Па» (Паскаль):

1 Па = 1 Н / м2 = 0,01 мбар [ 1 ]

Другие общепринятые единицы измерения давления и их соотношения приведены в Таблице 1:

Таблица 1
Единица измерения давления бар мбар мм.рт. ст. мвод. ст. Па кПа МПа атм. ат. кгс/см2 psi
Бар (bar) 1 1000 750 10,2 100 000 100 0,1 0,9869 1,02 1,02 14,5

Атмосферное давление – это давление, которое оказывает масса воздушного столба, как смесь газов, простирающихся на высоту более 1000 км от уровня поверхности земли и океана.

При этом надо понимать, что чем выше от поверхности моря находится точка измерения этого атмосферного давления, тем атмосфера менее сконцентрирована, тем смесь газов реже (как бы их масса разбавляется в огромном увеличивающемся с высотой объёме) и, как следствие, давление этой смеси газов падает с подъёмом на высоту (см. Рис.

2). Почему? Просто так издавна утроена планета Земля, вокруг которой существует атмосфера, как газовая аура вокруг шара. Благодаря этой атмосферной ауре живут организмы и проистекают самые жизненные реакции веществ, постоянно потребляющие кислород, и растения, которые этот кислород постоянно вырабатывают и восстанавливают т.н.

кислородный атмосферный баланс. Самые яркие примеры – это ветер, горение (как процесс окисления) и дыхание живых организмов, животных, людей.

Кривая изменения атмосферного давления до высоты 12 км над уровнем моря показана на Рис. 3.

Земная атмосфера. Принято считать, что это смесь 14 основных «земных» газов (см. Рис. 1), из которых три составляют львиную долю, в целом более 99% (азот – более 78%, кислород – более 20%, паров воды может быть более 1%).

Земная атмосфера делится на зоны по параметрам давления и температуры: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (см. Рис. 4).

Какое давление в трубе при вакууме

Вакуум – это всякое давление, величина которого ниже атмосферного. Нормальным атмосферным давлением в земных условиях принято считать абсолютное давление атмосферного столба на уровне поверхности мирового океана (моря). Это значение составляет 1013 мбар абс. «абс.

» — здесь имеется в виду абсолютное давление, которое равно нулю в том случае, когда в объеме нет ни одной молекулы газов. Т.к. на поверхности земли, в её недрах и в атмосфере всегда есть газообразные вещества и пары жидких веществ, то абсолютный вакуум недостижим в земных условиях.

Как бы быстро и хорошо не откачивались объемы современными вакуумными насосами, какими бы герметичными они бы ни были, в микроскопических шероховатостях стенок объемов всегда есть определенное количество молекул газов, которые невозможно удалить из этих микрорельефов.

Кроме того, при давлении на стенки сосудов извне всегда есть проскакивающие, как бы просачивающиеся сквозь сито, внутрь молекулы газов, даже сквозь твёрдые кристаллические решетки металлов. В закрытых объёмах всегда есть явления газовой десорбции, т.е.

выделения молекул газов со стенок объема вовнутрь, всегда есть микропоры и микротрещины, через которые газы проникают в зоны низкого давления. Всё это не позволяет получить абсолютный вакуум в земных условиях.

Какое давление в трубе при вакууме

Какое давление в трубе при вакууме Факты: Альпы – это горный массив, пересекающий границы шести стран. В самом их сердце возвышается знаменитая гора Монблан, находящаяся на границе Франции и Италии. Сами Альпы представляют собой горную гряду, которая тянется по Европе почти 1200 км, в самом широком месте между итальянской Вероной и немецким Гармиш-Партенкирхеном имеет ширину около 260 км, занимая общую площадь в 190 тыс. кв. км. Альпы полностью или частично находятся на территории 8 стран. По доле общей площади государства, приходящейся на Альпы, эти страны располагаются следующим образом: Лихтенштейн (100%), Монако (100%), Австрия (65%), Швейцария (60%), Словения (40%), Италия (17%), Франция (7%), Германия (3%).
Какое давление в трубе при вакууме Факты: Эверест, она же Джомолунгма – высочайшая вершина в мире, высота этой горы составляет 8848 метров. Эверест расположен в Гималайских горах, которые протягиваются по Тибетскому нагорью и Индо-Гангской равнине на территории нескольких стран: Непала, Индии, Бутана, Китая. Вершина Эвереста расположена на территории Китая, но сама гора находится на китайско-непальской границе.
Какое давление в трубе при вакууме Факты: В гражданской и военной авиации очень важно поддерживать атмосферное давление внутри самолета, т.к. при поднятии его на любую высоту от поверхности Земли, давление за бортом падает, а это влечет за собой отток воздуха из салона самолета во внешнюю среду. Чтобы этого не происходило требуется выполнение двух основных условий нормального полета с лётчиком или пассажирами внутри: — корпус самолета должен быть герметичен (max отсутствие утечек воздуха наружу); — в корпус необходимо подавать воздух компрессорами под избыточным давлением, чтобы компенсировать всегда существующие утечки и микро утеки воздуха наружу. Если в военных самолётах можно решить проблему утечек индивидуальными масками пилотов, то в гражданских самолётах, где много пассажиров, создают специальные автоматизированные системы поддержания атмосферного давления.

Какое давление в трубе при вакууме

Рис. 3. График снижения атмосферного давления с высотой над уровнем моря (от 0 до 12) км.

Какое давление в трубе при вакууме Рис. 4. Диаграмма распределения температуры воздуха в 4-х слоях атмосферного столба:

тропосфера (до 11 км), стратосфера (от 11 до 47 км), мезосфера (от 47 до 80 км), термосфера (свыше 80 км).

3. Градация вакуума по глубине (технические уровни вакуума)

Существует несколько методик по разбивке всей возможной шкалы низкого давления на различные интервалы (отрезки). Самые распространенные – это академическая градация и индустриальная градация.

Академический основан на оценке плотности (степени разрежения) газов по характеру движения их молекул в объёмах путем соизмерения длин пробега молекул между их столкновениями друг с другом и со стенками сосудов, т.е. соизмерения т.н. длин свободного пробега.

Чем больше средняя длина свободного пробега молекулы, тем лучше вакуум. Так, например, если молекула газа в объёме успевает пролететь от стенки к стенке не соударяясь с другими молекулами, то это показатель того, что в таком объёме достигнут сверхвысокий вакуум.

Так как мы специализируемся на поставках оборудования для промышленных применений, то рассмотрим в этой статье индустриальный подход к разбивке вакуума на 4 класса (интервала). Этот метод соответствует европейскому стандарту DIN 28400. Классы вакуума приведены в Таблице 2.

Таблица 2
Технические уровни вакуума (classes) Диапазон давлений (pressure range)
ФОРВАКУУМ (rough vacuum) (от 1000 до 1) мбар абс.
СРЕДНИЙ ВАКУУМ (fine vacuum) (от 1 до 10-3) мбар абс.
ВЫСОКИЙ ВАКУУМ (high vacuum) (от 10-3 до 10-7) мбар абс.
СВЕРХВЫСОКИЙ ВАКУУМ (ultrahigh vacuum) (10-7 и ниже) мбар абс.
Читайте также:  Детские комплексы из труб пвх

4. Базовые законы ФИЗИКИ ГАЗА и уравнение состояния идеального газа

Какое давление в трубе при вакууме Какое давление в трубе при вакууме Закон Бойля-Мариотта был установлен английским физиком Робертом Бойлем в 1662 г. и независимо от него французским ученым Эдмом Мариоттом в 1679 г. и звучит так: Для данной массы газа при неизменной температуре произведение его давления p на объем V есть величина постоянная: pV = const [ 2 ]

  • Этот закон также называется ЗАКОНОМ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.
  • Как пример:
  • при постепенном росте объёма определенного количества газа, чтобы сохранить его температуру неизменной, давление газа должно также постепенно снижаться.
Какое давление в трубе при вакууме Закон, связывающий объем газа V и его температуру T, был установлен французским ученым Жозефом Гей-Люссаком в 1802 г. Для данной массы газа при постоянном давлении отношение объёма газа к его температуре есть величина постоянная. VT = const [ 3 ]

  1. Этот закон еще называют ЗАКОНОМ ИЗОБАРНОГО ПРОЦЕССА.
  2. Как пример:
  3. при постепенном нагреве определенного количества газа, чтобы сохранить давление неизменным, газ должен также постепенно расширяться.
Закон, связывающий давление газа p и его температуру T, установлен Жаком Шарлем в 1787 году. Для данной массы газа в закрытом герметичном объёме давление газа всегда прямо пропорционально его температуре. pT = const [ 4 ]

  • Этот закон еще называют ЗАКОНОМ ИЗОХОРОГО ПРОЦЕССА.
  • Как пример:
  • при постепенном нагреве определенного количества газа в закрытом объёме, также постепенно будет расти и его давление.
Уравнение, позволяющее обобщить все три основных газовых закона термодинамики называется уравнением состояния идеального газа или уравнением Менделеева-Клапейрона. Оно дает взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа: давления p, объема V, температуры T,- и имеет вид: [ 5 ]

p ∗ V = Const = f, где f зависит от рода газа
T

или при записи в другом виде: [ 6 ]

  1. Где:
  2. p – давление газа, Па (Н/м2)
  3. V – объём газа, м3
  4. m – масса газа, кг
  5. μ – молярная масса газа
  6. R = 8,31 Дж/моль ∗ К – универсальная газовая постоянная,
  7. T – температура газа, °К (градусы абсолютной шкалы Кельвина).
  8. Под идеальным газом понимается газ, частицы которого являются не взаимодействующими на расстоянии материальными точками и испытывают абсолютно упругие соударения друг с другом и со стенками сосудов.
  9. Важно понимать, что все газовые законы работают для фиксированной массы (количества) газа.
  10. Законы эти хорошо работают для режимов вакуума и не приемлемы при очень высоких давлениях и температурах.

5. Конструктивные типы вакуумных насосов

  • Если говорить об уровне вакуума и его использовании в промышленных и исследовательских целях, то:
  • — в массовой мировой промышленности очень широко применяют форвакуум и средний вакуум;
  • — в более редких высоких технологиях используют форвакуум, средний и высокий вакуум;

— в лабораториях и исследованиях можно встретить все классы вакуума, в т.ч. и сверхвысокий.

Для получения всех классов в промышленности применяют различные конструкции вакуумных насосов, основные типы которых приведены в Таблице 3.

Таблица 3
  1. Мембранный вакуумный насос:
  2. — 1 ступень откачки — 2 ступени откачки — 3 ступени откачки
  3. — 4 ступени откачки
Соответственно работа в диапазоне: — от 100 мбар абс. до атмосферного давления — от 10 мбар абс. до атмосферного давления — от 2 мбар абс. до атмосферного давления- от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления
Вихревая воздуходувка от 600 мбар абс. до атмосферного давления
Двухроторнвя воздуходувка от 400 мбар абс. до атмосферного давления
Сухой пластинчато-роторный вакуумный насос от 150 мбар абс. до атмосферного давления
Водокольцевой вакуумный насос от 33 мбар абс. до атмосферного давления
Сухой кулачковый вакуумный насос от 20 мбар абс. до атмосферного давления
Пластинчато-роторный вакуумный насос с рецикркуляционной смазкой от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления
Сухой спиральный вакуумный насос от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления
Сухой винтовой вакуумный насос от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления
2-х ступенчатый пластинчато-роторный вакуумный насос с масляной ванной от 0,0005 мбар абс. до атмосферного давления
Сухой вакуумный насос Рутса (бустерный) от 0,001 до 25 мбар абс.
  • Высоковакуумные насосы:
  • — турбомолекулярные — диффузионные паромасляные — криогенные — магниторазрядные
  • — сорбционные, ионные и гетероионные
от 10-11 до 5 мбар абс.

В этом разделе основной акцент сделан на насосы для получения форвакуума, т.к. это самая востребованная ниша рынка вакуумного оборудования, и не только в России и странах СНГ, а и во всем мире.

Следует также знать, что высоковакуумные насосы не могут работать без вакуумных насосов фор- и среднего вакуума, т.к.

они стартуют в работу только с пониженных давлений (как правило, со среднего вакуума) и выхлоп у них должен происходить в зону вакуума, иначе высокий и сверхвысокий вакуум недостижим. Т.о.

форвакуумные насосы и насосы среднего вакуума востребованы во всех отраслях промышленности, высокотехнологичных сферах и в научных исследованиях.

Давление в Насосной Станции: Вопросы и Ответы, Нормативы | Гидро Гуру

Какое давление в трубе при вакууме

Насосная станция водоснабжения

Сегодня нам с уважаемым читателем предстоит разобраться в том, какое должно быть давление в насосной станции и что может стать причиной отклонений в ее работе. Мы разберем применяющиеся схемы подключения, типовые неисправности и ошибки монтажа оборудования.  Приступим.

Что это такое

  1. Как устроена насосная станция?

Она представляет собой комплекс смонтированного на общей станине оборудования, включающий:

  • Центробежный поверхностный насос;
  • Мембранный гидроаккумулятор;
  • Автоматическое реле включения насоса с датчиком напора.

Какое давление в трубе при вакууме

Устройство станции

Цена насосной станции зависит от мощности насоса, объема гидроаккумулятора и варьируется от 5 до 15 и более тысяч рублей.

Устройство работает так:

  • При подаче питания насос накачивает воду в мембранный бак. Напор в нем повышается до верхней границы настройки автоматического реле и поддерживается сжатием воздуха в воздушном отсеке гидроаккумулятора;
  • Как только давление в баке насосной станции достигает верхнего значения в настройках реле, насос отключается;
  • При расходе воды через сантехнические приборы напор обеспечивается сжатым в гидроаккумуляторе воздухом. При падении давления до нижней границы настройки реле оно включает насос, и цикл повторяется.

Обратите внимание: насос не должен работать постоянно или включаться с минимальной периодичностью. Например, для принадлежащей автору насосной станции Neoc lima GP 600/20n   производитель рекомендует режим работы с двадцатью и менее запусками в час.

Какое давление в трубе при вакууме

Станция Neoclima: оптимальный режим эксплуатации — не более 20 включений в час

Особый случай

У абсолютного большинства насосных станций всасывание воды обеспечивается только созданным во всасывающем патрубке разрежением. Соответственно, теоретический максимум глубины всасывания ограничен высотой водяного столба при избыточном давлении в одну атмосферу — 10 метрами. На практике для присутствующих на рынке устройств глубина всасывания не превышает 8 метров.

Какое давление в трубе при вакууме

Расчет высоты водяного столба для избыточного давления в одну атмосферу

Между тем, так называемые, двухтрубные станции с внешним эжектором способны поднять воду с глубины 25 и более метров.

Как? Разве это не противоречит законам физики?

Нисколько. Вторая опускающаяся в скважину или колодец труба подает к эжектору воду с избыточным напором. Инерция потока используется для того, чтобы вовлечь в движение окружающие эжектор массы воды.

Какое давление в трубе при вакууме

Устройство с внешним эжектором и глубиной всасывания 25 метров

Какое давление в трубе при вакууме

Схемы монтажа станций  с выносным эжектором

Функции

  1. Для чего используются насосные станции?

Вот список наиболее популярных сценариев применения этих устройств:

  • Автономное водоснабжение дома из открытого водоема, колодца или скважины;

Какое давление в трубе при вакууме

Схема водоснабжения дома с подачей воды из колодца

  • Резервное водоснабжение из накопительного бака. При отключении централизованной подачи воды и падении напора в локальном водопроводе станция включается автоматически. После возобновления водоснабжения емкость наполняется без участия владельца. Именно такая схема реализована в доме автора статьи;

Какое давление в трубе при вакууме

Резервное водоснабжение из емкости в доме автора

  • Увеличение напора воды в водопроводе. Насосные станции, повышающие давление воды популярны среди владельцев дач и загородных домов: состояние дачных водопроводов зачастую оставляет желать лучшего.

Какое давление в трубе при вакууме

Станция повышает напор на вводе водопровода в дом

Параметры работы

  1. Какое давление должно быть в насосной станции при ее штатной работе?

Оно определяется настройками автоматического реле. Как правило, нижняя граница его срабатывания устанавливается равной 1-1,5 атмосферам, верхняя — 3-4,5. Для вышеупомянутой Neoclima GP 600/20n заводские настройки реле — 3/1,5 кгс/см2.

Справка: свод правил СП 30.13330.2012 ограничивает максимальный напор воды в точках водоразбора жилых домов значением 45 метров, что соответствует 4,5 атмосферам.

Читайте также:  Ножовка по пенобетону:

При необходимости датчик давления для насосной станции может быть отрегулирован своими руками.

Инструкция по его настройке предельно проста:

  • Для регулировки необходимо снять крышку автоматического реле;
  • Под ней вы обнаружите две шпильки с пружинами и гайками: большая отвечает за настройку давления включения насоса, малая — его выключения;
  • Вращение гайки по часовой стрелке приведет увеличению интересующего нас параметра, против часовой стрелки — к уменьшению.

Какое давление в трубе при вакууме

Вскрытое реле. Вверху видны регулировочные гайки

Настройки реле контролируются по показаниям манометра в моменты включения и отключения насоса

Примечание автора: чем выше верхний порог настройки реле, тем больше воды сумеет вместить гидроаккумулятор,  и тем реже будет включаться насос. Тем не менее,  диапазон в 1,5-3 атмосферы позволяет абсолютно комфортно пользоваться любой бытовой техникой и сантехническим оборудованием.

  1. Какое давление в гидроаккумуляторе насосной станции считается нормой?

Оно должно быть на 10% меньше давления включения насоса. Для гидроаккумулятора с объемом 20-25 литров, типичным для устройств начального уровня, нормальное давление зарядки — 1,4 — 1,7 кгс/см2.

Штатное давление в мембранном баке

  1. Как измерить и настроить давление в ресивере насосной станции?

Измерение выполняется при отключенном питании и сброшенном водопроводе. Для этого достаточно подключить к ниппелю гидроаккумулятора манометр с резьбой под ниппель, автомобильный насос или компрессор с манометром. Теми же насосом или компрессором  можно накачать в мембранный бак воздух.

Обратите внимание: ниппель часто скрыт под пластиковой или металлической крышкой, препятствующей его загрязнению или случайному стравливанию воздуха.

Ниппель скрывается под отвинчивающейся пластиковой крышкой на торце бака

Подключение

  1. Как подключаются насосные станции повышения давления или автономного водоснабжения?

Вот основные правила их монтажа:

  • Всасывающий патрубок должен быть оборудован обратным клапаном. Если станция подает воду из колодца или скважины, клапан ставится на конце всасывающей трубы. У устройства, повышающего напор, или обеспечивающего резервное водоснабжение из емкости, его можно установить непосредственно на корпусе;

Обратный клапан на всасывающем патрубке насоса

Подсказка: без обратного клапана находящаяся в гидроаккумуляторе вода сольется в скважину, емкость или водопровод сразу после выключения насоса.

  • Диаметр всасывающей трубы не должен быть меньше диаметра патрубка насоса. Напорная труба на выходе может иметь меньший диаметр;

Обратите внимание на соотношение диаметров труб на входе и выходе насоса

  • Если к водопроводу подключается заливной клапан накопительной емкости резервного водоснабжения, отвод на него должен быть врезан до выхода насосной станции. Между врезками опять-таки монтируется обратный клапан. Он исключит переток воды в магистраль водоснабжения или в емкость.

Обратный клапан между врезками накопительной емкости и насосной станции на вводе водоснабжения

Схема водоснабжения с резервной емкостью с указанием положения обратных клапанов

Проблемы и решения

Вот список возможных причин неисправности, типичный для устройств всех производителей:

  • Отсутствие, загрязнение, неправильный монтаж или неисправность обратного клапана на всасывающем патрубке или на вводе водоснабжения. Стрелка на корпусе клапана должна указывать в сторону насоса, а сам он должен пропускать воду только в одном направлении;

Устройство пружинного обратного клапана

  • Отсутствие воздуха с избыточным давлением в воздушном отсеке мембранного бака. Чтобы убедиться в отсутствии или наличии этой неисправности, нажмите на шток ниппеля. Если оттуда не поступает ни воздух, ни вода — гидроаккумулятор нужно просто-напросто накачать;

Накачка гидроаккумулятора автомобильным компрессором

  • Разрыв мембраны гидроаккумулятора. В этом случае из ниппеля при нажатии на его шток начинает капать вода. Мембрана меняется на новую после отключения воды и вскрытия бака ресивера;

На фото — замена мембраны в гидроаккумуляторе насосной станции

  • Мощности насоса не хватает для создания напора, соответствующего настройкам автоматического реле. Признак наличия этой проблемы — непрерывная, без отключений, работа насоса. Проблема устраняется путем регулировки реле;
  • Утечки воды (прежде всего течи напроток сливных бачков в туалетах). При утечках насос периодически включается в отсутствие разбора воды через смесители. Проблема устраняется регулировкой, ремонтом или заменой заливных или сливных клапанов в бачках.

Регулировка арматуры сливного бачка

  1. Почему в систему водоснабжения с насосной станцией попадает воздух?

Вероятная причина — негерметичность всасывающей трубы (разрыв или неплотное соединение с всасывающим патрубком насоса или обратным клапаном). Проблема устраняется герметизацией соединений или заменой трубы.

Насос может засосать воздух при негерметичности соединения с всасывающей трубой

Кроме того: насос может всосать воздух при падении уровня воды в скважине или колодце ниже обратного клапана. Проблема решается удлинением всасывающей трубы или ограничениям расхода воды до более низкого по сравнению с дебитом источника.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю решить большинство проблем, так или иначе связанных с автономным и резервным водоснабжением. Видео в этой статье расскажет вам больше о том, как устроена насосная установка повышения давления. Успехов!

Давление в гидроаккумуляторе: оптимальные показатели, расчет и регулировка

Перейти к содержанию

Для поддержания стабильного давления в системе водоснабжения устанавливается гидроаккумулятор. Он представляет собой герметичную емкость, разделенную эластичной мембраной.

В баке накапливается жидкость, которая раздается в нужный момент. Какое значение давления воздуха должно быть в гидроаккумуляторах, устанавливает производитель.

При монтаже системы можно провести расчет оптимальных параметров и самостоятельно выполнить регулировку.

Значение давления в гидроаккумуляторе

Какое давление в трубе при вакуумеОптимальное давление в гидроаккумуляторе обеспечивает постоянный напор воды и предотвращает износ деталей системы

Внутри гидробака находятся две среды – воздух или газ и вода, заполняющая резиновую мембрану. Принцип работы устройства: при включении насоса жидкость поступает в растягивающуюся емкость. Газ сжимается, его давление увеличивается. Напор воздуха выталкивает воду из мембраны в трубы разводки. При достижении показателя, на который настроена автоматика, устройство отключается. Потребление воды происходит из запаса гидроаккумулятора. Уменьшение объема жидкости приводит к падению давления и повторному включению насоса. Работу гидравлического аккумулятора контролирует реле давления.

Основная функция давления в гидроаккумуляторе – создание оптимальных условий для работы насосной станции. Напор воздуха исключает включение и выключение механизма после каждого открывания крана. Установка в водопроводной системе накопителя решает и другие проблемы:

  1. Предотвращение скачкообразных изменений давления в трубопроводе (гидроударов), вызывающих повреждение труб и смесителей.
  2. Продление срока эксплуатации насосного оборудования, предупреждение износа деталей и узлов.
  3. Создание запаса воды внутри бака, который используется при отключении электричества.

Выбор объема бака зависит от мощности и типа насоса. Агрегаты с встроенным частотным преобразователем отличаются плавным пуском. Для них достаточно бака с минимальной емкости (24 л).

Недостаток механизмов высокая стоимость, в частных хозяйствах они используются редко. Распространенный вариант — бюджетные скважинные насосы, при запуске дающие максимальную мощность. Они быстро создают высокий напор в трубах.

Компенсировать его должен мембранный бак.

Стоимость гидроаккумуляторов на 24 литра

При эксплуатации поверхностных насосов мощностью до 1 кВт рекомендуется установка накопителя 24-50 л. Для погружных агрегатов мощностью 1 кВт требуется гидроаккумулятор на 50-100 л. Механизмы с профессиональными характеристиками комплектуются баками от 100 л. На размеры аккумулирующей емкости влияет средний расход водопотребления.

Стоимость гидроаккумуляторов на 50 литров

Виды гидроаккумуляторов

Какое давление в трубе при вакуумеГидроаккумуляторы используют в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения

Емкости различаются размерами, назначением, исполнением. Конструкция и функции баков остаются неизменными.

По назначению:

Отличие накопительных баков в материале, из которого изготовлена мембрана. В емкости, предназначенной для питьевой (холодной) воды, применяется безопасная для здоровья людей резина.

По исполнению:

Каждый тип устройств оборудован особым приспособлением для стравливания воздуха. В верхней части вертикальных гидробаков установлен клапан. Через него выпускают скопившийся воздух, предотвращая образование пробок в системе.

В емкостях горизонтального типа предусмотрен узел из труб и шаровых кранов. Слив выполняется в канализацию. В баках объемом меньше 100 л клапаны и узлы слива не устанавливаются.

Воздух удаляется во время профилактического обслуживания.

Накопители устанавливаются в отапливаемых помещениях. К приборам должен обеспечиваться свободный доступ для проведения ремонта и обслуживания.

Оптимальные показатели

Какое давление в трубе при вакуумеФункционирование водопроводной сети и ресурс накопителя зависят от нескольких факторов:

  • Правильность выбора максимального и минимального давления, при котором срабатывает автоматика включения насоса.
  • Грамотная установка уровня давления воздуха в баке.

При выполнении самостоятельной проверки и регулировки показателей следует придерживаться рекомендаций специалистов. Основное правило – давление воздуха в гидроаккумулирующем баке должно быть ниже минимального давления включения насоса.

Разница показателей составляет 10-12%. Соблюдение рекомендации позволяет сохранить небольшое количество воды до следующего включения агрегата. Пример: если насосная станция автоматически начинает работать при 2 бар, давление воздуха должно быть 2-0.

2=1.8 бар.

Напор воздуха в аккумулирующем баке не зависит от его объема. Средний показатель для емкостей размером 24-150 л составляет 1,5 бар, 200-500 л – 2 бар. Исходная заводская закачка воздуха в 1,5 атмосферы в условиях небольшого водопотребления одноэтажного строения может быть снижена до 1 атмосферы.

Низкий напор в трубах уменьшает износ системы, но ограничивает использование сантехнических приборов. Снижение давления до показателей менее 1 бар приведет к чрезмерному растягиванию резиновой груши. Возникнет соприкосновение мембраны с металлическим корпусом.

Контакт приведет к ускоренному износу резины.

Читайте также:  Калькулятор подсчета окраски труб

Избыточный напор воздуха (больше 1,5 бар) тоже не желателен. Он займет большую часть бака, сократив количество набираемой воды. Также возникнет повышенная нагрузка на трубы и узлы водопроводной системы.

Напор воды в мембране создается насосом. Его максимально допустимое значение указывается производителем. Распространенный показатель для бытовых моделей 10 бар. При подключении гидроаккумулятора в систему жидкость подается медленно, чтобы избежать повреждения мембраны.

Расчет давления

Для расчета оптимального давления воздуха в баке существует формула: P=(Hmax+6)/10, где

  • P – давление воздуха в атмосферах;
  • Hmax – расстояние до наивысшей точки домашней водопроводной сети.

Верхней точкой разбора является душ на последнем этаже здания. Измеряется расстояние от него до места установки напорной емкости. Чем больше промежуток, тем выше напор, требующийся для подъема воды.

Наглядности расчету добавит использование чисел. Для здания высотой в 2 этажа значение Hmax составит 7 м. Давление будет P=(7+6)/10=1,3 атмосферы. Для высоты в 10 м потребуется напор в 1,8 атмосферы.

Перед покупкой гидроаккумулятора проводится расчет объема устройства. Вычисления учитывают:

  • максимальный расход воды;
  • количество включений насоса в час;
  • давление воздуха в баке;
  • нижний и верхний предел давления для срабатывания насоса;
  • коэффициент, связанный с мощностью насоса.

После монтажа мембранного бака потребуется установить минимальный и максимальный порог срабатывания автоматики (реле давления).

От разницы между максимальным и минимальным показателем зависит объем воды, поступающей из гидравлического аккумулятора.

Увеличение параметра повышает эффективность устройства, но приводит к быстрому износу мембраны. Для частных домов рекомендуется разница в 1-1,5 бар.

Показатель минимального давления в мембране (Pmin) должен быть на 10% выше аналогичного показателя воздуха в полости бака. Для устойчивой работы системы перепад давления должен составлять 0,5 бар и выше. Это значение учитывается при расчете Pmin.

Верхний передел срабатывания (Pmax) вычисляется исходя из характеристик насоса – величину напора делят на 10. Расчетная величина не соответствует реальной из-за изменений заявленных параметров агрегата, связанных с износом.

Рекомендуется принимать показатель верхнего уровня на 30% меньше характеристики напора.

Способы проверки

Какое давление в трубе при вакууме

Для проверки давления можно использовать автомобильный манометр

Воздух, закачанный на заводе в емкость, постепенно уходит через каучуковую мембрану и ниппель.

Разрежение газовой полости приводит к чрезмерному растягиванию резиновой груши при заполнении ее жидкостью. Без сопротивления мембрана быстро изнашивается, может лопнуть. Замеры давления воздуха выполняется манометром.

Оптимальный вариант — автомобильный измерительный прибор.

В инструкции производителя указано количество проверок для модели устройства. Средний показатель — 2 раза в год. Перед началом процедуры измерения параметра необходимо спустить из бака всю жидкость.

Насос отключают от системы электропитания. На момент измерений бак должен быть пустой. Контроль необходим перед подключением устройства в систему. Во время хранения на складе из бака может просочиться часть воздуха.

Рабочее давление указано в паспорте изделия.

Для осуществления проверки откручивают декоративный колпачок, закрывающий ниппель. Узел расположен в верхней части корпуса. К золотнику подключают манометр. Прибор должен иметь минимальную погрешность. Рекомендуются электронные и автомобильные устройства.

Дешевые пластиковые манометры лучше не использовать, у них значительная погрешность показателей. Если уровень меньше заводских параметров, производится подкачивание воздуха с помощью компрессора. Гидроаккумулятор оставляют на сутки для контроля. После очередного замера, соответствующего норме, производится монтаж устройства.

Превышение оптимального напора устраняется стравливанием воздуха.

Количество проверок зависит от продолжительности использования водопроводной системы.

Для дачных участков, где коммуникации эксплуатируются в весенне-летний период, контроль показателей осуществляется перед началом сезона. Признаком уменьшения напора воздуха является частое включение и отключение насоса.

При любых отклонениях от нормы проводится внеплановая проверка. Незначительную потерю воздуха можно подкачать автомобильным насосом.

Как правильно отрегулировать давление в гидроаккумуляторе

Какое давление в трубе при вакууме

Настройка реле давления

Корректная работа насосной станции требует грамотной настройки трех основных параметров:

  1. Давление, при котором включается насос.
  2. Уровень отключения функционирующего агрегата.
  3. Напор воздуха в мембранном баке.

Первые два параметра регулирует реле давления. Прибор устанавливается на входном штуцере гидроаккумулятора. Его регулировка происходит опытным путем, для уменьшения погрешности действия выполняются несколько раз. В конструкцию реле входят две вертикальные пружины.

Они посажены на металлическую ось и закреплены гайками. Детали отличаются размерами: большая пружина регулирует включение насоса, маленькая требуется для выставления разницы верхнего и нижнего давления.

Пружины соединены с мембраной, замыкающей и размыкающей электрические контакты.

Настройка выполняется поворотом гайки при помощи ключа. Вращение по часовой стрелке приводит к сжатию пружины и увеличению порога включения насоса. Поворот против часовой стрелки ослабляет деталь и уменьшает параметр срабатывания. Процедура регулировки происходит по определенной схеме:

  1. Проверяется давление воздуха в баке, при необходимости подкачивается компрессором.
  2. Гайка большой пружины поворачивается в нужную сторону.
  3. Открывается кран для сброса воды. Напор падает, в определенный момент включается насос. Значение давления отмечается на манометре. При необходимости процедура повторяется
  4. Разница показателей и предел отключения регулируется малой пружиной. Она чувствительна к настройке, поэтому поворот осуществляется на половину или четверть оборота.
  5. Показатель определяется при закрытых кранах и включенном насосе. На манометре будет значение, при котором контакты разомкнутся и агрегат отключится. Если оно от 3 атмосфер и выше, следует ослабить пружину.
  6. Следует слить воду и снова запустить агрегат. Процедура повторяется, пока не будут получены необходимые параметры.

За основу берутся заводские настройки реле. Они указаны в паспорте устройства. Средний показатель запуска насоса – 1,4-1,8 бар, отключения – 2,5-3 бар.

Монтаж гидроаккумулятора в систему водоснабжения позволяет поддерживать напор в автономной сети и избегать гидроударов. Функционирующий накопитель снижает количество запусков и остановок насоса, предотвращая износ механизма. Своевременные проверки и регулировки давления воздуха в емкости обеспечат рабочее состояние системы в течение нескольких лет.

Какое давление в трубе при вакууме

Вам также может понравиться

Виды давления. Абсолютное, избыточное и вакууметрическое давление

В самых разнообразных областях техники и науки, в самых разных технических приборах и сооружениях требуется проводить измерения давления жидкостей или газов. В зависимости от назначения инженеры должны иметь возможность проводить измерения давления и использовать соответствующие единицы для точного отображения этих показаний, а также уметь правильно или оперировать.

Единицы измерения давления

Гидростатическое давление, как и напряжение, в системе СГС измеряется в дин/см2, в системе МКГСС — кгс/м2, в системе СИ — Па. Кроме того, гидростатическое давление измеряется в кгс/см2, высотой столба жидкости (в м вод. ст., мм рт.ст. и т. д.

) и, наконец, в атмосферах физических (атм) и технических (ат) (в гидравлике пока еще преимущественно пользуются последней единицей). Для перевода одних единиц измерения давления в другие Вы можете воспользоваться нашим конвертером давлений. В ней есть возможность перевести бар, Psi.

ат в Па, МПа в м.вод. столба или ртутного столба и т.д.

Абсолютное значение

Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от абсолютного нуля давления (абсолютного вакуума).

Избыточное давление

  • Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением pа называется избыточным давлением и обозначается ризб:
  • ризб = p — pа
  • или
  • ризб/γ = (p — pа)/γ = hп
  • hп в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой избыточного давления.

На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p0. Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное давление в точке А.

Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и ати.

Вакууметрическое давление

Вакуумметрическое давление, или вакуум, — недостаток давления до атмосферного (дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением:

  1. рвак = pа — p
  2. или
  3. рвак/γ = (pа — p)/γ = hвак

где hвак — вакуумметрическая высота, т. е. показание вакуумметра В, подключенного к резервуару, показанному на рисунке ниже. Вакуум выражается в тех же единицах, что и давление, а также в долях или процентах атмосферы.

Какое давление в трубе при вакууме

Из выражений последних двух выражений следует, что вакуум может изменяться от нуля до атмосферного давления; максимальное значение hвак при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) равно 10,33 м вод. ст.

Инфографика для лучшего запоминания и понимания.

Какое давление в трубе при вакууме

Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector