Трохи теорії про самовсмоктувальні насоси

     Часто замовники запитують і сперечаються: «Чому ж це самовсмоктуючі насоси не можуть працювати для подачі води з глибини більше 9 метрів?». Вони плутають самовсмоктуючий насос і самовсмоктуючий насос з виносним ежектором.
     Насоси з виносним ежектором більш складні за конструкцією. При виносному пристрої ежектора окремо від насоса встановлюється додатковий бак, в який поступає вода. В ньому створюється необхідний тиск для роботи й додаткове розрядження, щоб полегшити навантаження насоса. Сам ежектор підключається в зануреній частині трубопроводу. Для його роботи необхідно прокладати дві труби в свердловину, що накладає деякі обмеження на мінімально допустимий діаметр свердловини.

	Насоси з вбудованим або виносним ежектором: Pedrollo JDW (дивитися файл pdf. >>> ) Calpeda NG (дивитися файл pdf. >>> ) Speroni AP-APM 75-100 (дивитися файл pdf. >>> ) Speroni AP-APM 150-200 (дивитися файл pdf. >>> ) Speroni CAM 150-200 (дивитися файл pdf. >>> )

     Таке конструктивне рішення знижує ККД системи до 30-35%, однак дозволяє добувати воду з глибоких свердловин до 50 метрів, а також суттєво знижує шум насосної станції.
     Але повернемося  до самовсмоктуючих насосів. З історії відомо, що в 1640 році італійський герцог Тосканський вирішив спорудити фонтан на при своєму палаці. Для подачі води з озера був побудований трубопровід і насос великої довжини, яких до цього ще не будували. Але виявилося, що система не працює — вода в ній піднімалася тільки до 10,3 м над рівнем водойми.

     Ніхто не міг пояснити, чому так відбувається, поки учень Галілея — Е. Торічеллі не висловив думку, що вода в системі піднімається під дією тяжкості атмосфери, яка давить на поверхню озера. Стовб води висотою в 10,3 м в точности врівноважує цей тиск, і тому вище вода не піднімається. Торічеллі взяв скляну трубку з одним запаяним кінцем і другим відкритим і заповнив її ртуттю. Потім він зажав отвір пальцем і, перевернув трубку, опустив її відкритім кінцем в посуд, наповнений ртуттю. Ртуть не вилилася з трубки, а тільки трохи опустилась. Стовп ртуті в трубці встановився на висоті 760 мм над поверхнею ртуті в посуді. Вага стовпа ртуті перетином в 1 см2 дорівнює 1,033 кг, т. е. в точності дорівнює вазі стовпа води такого ж перетину висотою 10,3 м. Саме з такою силою атмосфера давить на кожний квадратний сантиметр будь-якої поверхні, в тому числі й на поверхню нашого тіла.
Так само, якщо в досліді з ртуттю замість неї в трубку налити води, то стовп води буде висотою 10,3 метра.
     З фізики відомо:
     тиск стовпа рідини (Р) дорівнює добутку прискорення вільного падіння (g), щільності рідини (ρ) і висоти стовпа рідини (h):
                                             P = ρ x g x h

З цієї формули видно, що чим менше атмосферний тиск (P), тем на меншу висоту може піднятися рідина (т.е. чим вище над рівнем моря, наприклад в горах, тим з меншої глибини може всмоктувати насос). Також з цієї формули видно, що чим менше щільність рідини, тим з більшої глибини можна її викачувати, і навпаки, при більшій щільності глибина всмоктування зменшиться.

     Чому ж в розрахунках отримали стовп рідини висотою 10,3 м, а насоси всмоктують тільки з 9 метрів?
Відповідь достатньо проста:
- по-перше, розрахунок виконаний при ідеальних умовах,
- по-друге, будь-яка теорія не дає абсолютно точних значений, так як формули емпіричні.
- і по-третє, завжди існують втрати: у всмоктуючій лінії, в насосі, в поєднаннях.
Виходячи з цього  - не можливо у звичайних водяних насосах створити розрядження, достатнє для того, щоб вода піднялася вище 9 метрів.

      Отже, які висновки з всього цього можна зробити:
1. Насос не всмоктує рідину, а лиши створює розрядження на своєму виході (т.е. зменшує атмосферний тиск у всмоктуючій магістралі). Вода видавлюється в насос атмосферним тиском.
2. Чим більше щільність рідини (наприклад, при великому вмісті в ній піску), тим менше висота всмоктування.
3. Розрахувати висоту всмоктування (h) можна, знаючи, яке розрядження створює насос й щільність рідини за формулою:

                                           h = P / ( ρ* g) - x,

де P – атмосферний тиск, ρ - щільність рідини. g – прискорення вільного падіння, x – величина втрат (м).

     Ця формула може використовуватися для розрахунку висоти всмоктування при нормальних умовах й температурі до +30°С.
Також хочемо звернути увагу, що висота всмоктування залежить
- від в'язкості рідини,
- довжини і діаметра трубопроводу
- температури рідини.

Якщо збільшити температуру рідини до +60°С, висота всмоктування зменшиться в два рази, так як зростає тиск насичених парів в рідині. В будь-якій рідині завжди присутні бульбашки повітря. Мабуть, всі бачили, як при закипанні спочатку з'являються маленькі бульбашки, які потім збільшуються, й відбувається кипіння. Тобто при кипінні, тиск в бульбашках повітря стає більше, ніж атмосферне. Тиск насичених парів і є тиском в бульбашках. Збільшення тиску насичених парів приводить до того, що рідина закипає при більш низькому тиску. А насос, як раз і створює в магістралі знижений атмосферний тиск.
Тобто при всмоктуванні рідини при високій температурі, існує можливість її закипання в трубопроводі. А ніякі насоси не можуть всмоктувати киплячу рідину.

Міський: 044 2213696, МТС - 095 1017755 , Київстар - 098 1017788, Life  - 093 1017788,

електронна адреса gidromash@ukr.net