Vzorce pro výpočet tlaku a výkonu vodního čerpadla

Dopravní výška čerpadla je energie, kterou čerpadlo přenáší do kapaliny, aby překonalo hydraulický odpor systému. Dopravní výška se měří v metrech (m) a vypočítává se podle vzorce:

• P₂ —P₁ — rozdíl tlaku na výstupu a vstupu čerpadla (Pa);
• ρ — hustota kapaliny (kg/m³);
• g — tíhové zrychlení (≈ 9,81 m/s²);
• v₂, v₁ — rychlost kapaliny na výstupu a vstupu čerpadla (m/s);
• z₂ -z₁ — výškový rozdíl mezi výstupem a vstupem čerpadla (m);
• h_pot — tlaková ztráta v systému (m).

Pro zjednodušený výpočet tlaku můžete použít vzorec:

Kde P je tlak vytvářený čerpadlem (Pa).

Výkon čerpadla (Q)

Výkon čerpadla je objem kapaliny, který čerpadlo přečerpá za jednotku času. Výkon se měří v m³/s, l/s nebo m³/h a vypočítává se pomocí vzorce:

• A — plocha průřezu potrubí (m²);
• v — rychlost proudění tekutiny (m/s).

U odstředivých čerpadel lze výkon odhadnout také pomocí vzorce:

• V — objem čerpané kapaliny (m³);
• t — doba čerpání (s).

Výkon čerpadla (N)

Výkon čerpadla souvisí s tlakem a kapacitou a vypočítává se pomocí vzorce:

• N — výkon čerpadla (W);
• ρ — hustota kapaliny (kg/m³);
• g — tíhové zrychlení (≈ 9,81 m/s²);
• Q — výkon čerpadla (m³/s);
• H — dopravní výška čerpadla (m).

Účinnost čerpadla (η)

Účinnost čerpadla ukazuje, jak efektivně čerpadlo přeměňuje dodanou energii na užitečnou práci:

• N_užitečné = ρ · g · Q · H — užitečný výkon;
• N_dodáváno — energie spotřebovaná čerpadlem.

PŘÍKLAD VÝPOČTU PRO VÝBĚR VHODNÉHO ČERPADLA

Zdrojová data:

• Hloubka studny (výška vodního zdvihu): H_stoupat = 50 m;
• Počet odběrných míst vody: 7.
• Průměrná spotřeba vody na bod: q = 0.2 l/s (přibližně 0.0002 m³/s).
• Celkový průtok (výkon čerpadla): Q = 7×0.2 = 1.4 l/s = 0.0014 m³/s.
• Tlaková ztráta v potrubí: h_pot = 10 m.
• Požadovaný výstupní tlak: P_out = 2.5 baru = 250000 XNUMX Pa (standardní tlak pro domácnosti).
• Hustota vody: ρ = 1000 kg/m³.
• Gravitační zrychlení: g = 9.81 m/s².

Výpočet dopravní výšky čerpadla (H):

Tlak čerpadla se vypočítá pomocí vzorce:

H = H_vzestup + (P_out / (ρ · g)) + h_pot
H = 50 + (250000 / (1000 9.81)) + 10
V = 50 + 25.48 + 10 = 85.48 m

Zaokrouhlete nahoru na H = 86 m.

Výpočet výkonu čerpadla (Q):

Výkon čerpadla byl již vypočítán:

Q = 1.4 l/s = 0.0014 m³/s

Výpočet výkonu čerpadla (N):

Výkon čerpadla se vypočítá pomocí vzorce:

N = ρ · g · Q · H
N = 1000 9.81 0.0014 86
N = 1180.5 W = 1.18 kW

S ohledem na účinnost čerpadla (η ≈ 0.7):

N_skutečný = N / η = 1.18 / 0.7 = 1.69 kW

Zaokrouhlete nahoru na N_skutečný= 1.7 kW.

Konečné parametry čerpadla:

• Hlava čerpadlaV = 86 m.
• Kapacita čerpadlaQ = 1.4 l/min nebo 84 l/min nebo 5.04 m³/h.
• Výkon čerpadlaN = 1.7 kW.

Doporučení:

• Vyberte čerpadlo s charakteristikami blízkými vypočítaným (například tlak 90 m³, průtok 5 m³/h, výkon 1.5–2 kW).
• Pro minimalizaci tlakových ztrát vezměte v úvahu průměr potrubí a materiál potrubí.
• Nainstalujte hydraulický akumulátor pro stabilizaci tlaku a snížení frekvence aktivace čerpadla.