Расчёт полного динамического напора.
Напор насоса — это энергия на единицу веса жидкости, которую насос должен сообщить потоку для перемещения жидкости из всасывающего резервуара к нагнетанию; выражается в метрах или футах столба жидкости. Данный калькулятор вычисляет полный динамический напор из разности геодезических отметок, перепада давления, скоростного напора и потерь на трение по уравнению Бернулли в установившемся режиме, позволяя выбрать рабочую точку насоса на пересечении с характеристикой системы.
Уравнение Бернулли: H = (P₂ − P₁) / (ρg) + (v₂² − v₁²) / (2g) + (z₂ − z₁) + h_п, где члены — статический напор (давление), скоростной напор, геодезический напор и потери на трение. Скоростной напор в промышленных системах обычно пренебрежимо мал, если только один конец не открыт в атмосферу. Потери на трение h_п получаются из потерь давления по Дарси–Вейсбаху, пересчитанных в напор: h_п = ΔP_трение / (ρ × g). Калькулятор выдаёт напор в метрах столба жидкости; перевод в бар: H_м × ρ × g / 10⁵; перевод в psi: H_фут × удельный_вес / 2,31. Мощность на валу насоса P = (Q × H × ρ × g) / η_н, где η_н — полный КПД насоса, обычно 60–80% для центробежных насосов.
Инженер-механик подбирает циркуляционный насос для подъёма жидкости на высоту 30 м, давления нагнетания 3 бар и потерь на трение 12 м в трубопроводной сети протяжённостью 50 м/м³, получая суммарный напор 75 м при расходе 200 м³/ч, и выбирает вертикальный встроенный насос мощностью 200 кВт по каталогу.
Технолог, проверяющий перекачивающий насос из атмосферного резервуара в приёмник под давлением 6 бар, вычисляет: 60 м — статический напор давления + 8 м — геодезический + 5 м — потери на трение = 73 м полного напора, и подтверждает, что существующий насос обеспечивает необходимую рабочую точку с запасом 10%.
Начальник ремонтной службы, оценивающий напор дренажного насоса для вертикального подъёма 7 м, применяет уравнение энергии, учитывая потери на трение при расходе 200 л/мин, и подтверждает, что характеристика имеющегося насоса обеспечивает рабочую точку.
Напор не зависит от плотности жидкости, поэтому насос, развивающий 30 м напора, создаёт 30 м столба воды, 30 м столба масла или 30 м столба гликоля при одинаковой частоте вращения вала. Это упрощает подбор по каталогу.
Давление (бар) = напор (м) × относительная плотность / 10,2. Или давление (psi) = напор (фут) × относительная плотность / 2,31. Вода имеет ρ_отн = 1,0; лёгкое масло — 0,85–0,9; тяжёлое масло — 0,95.
Потери на трение пропорциональны v² (а при фиксированном диаметре трубы скорость линейно зависит от расхода), поэтому удвоение расхода увеличивает потери на трение в четыре раза. Именно так формируется характеристика системы, которая пересекает характеристику насоса в рабочей точке.