Выбор насоса для гидропонной установки

Гидротаранный насос, приводящий в действие фонтан в Центре альтернативных технологий (Уэльс)
Гидротаранный насос

или
гидравлический таран
(фр. bélier hydraulique, англ. hydraulic ram) — механическое устройство для подъёма воды выше своего уровня (сверхъединица). Энергию для работы насос получает из потока воды, перетекающего под действием силы тяжести из т. н. «питающего» резервуара (например, из запруды на реке) по «питающей» трубе в какой-либо нижерасположенный сток (например, в ту же реку ниже по течению), благодаря чему устройство можно применять в местности, где нет электроснабжения или других источников энергии.

Пропуская через себя бо́льшую часть воды с небольшой высоты h

(разница высот между стоком и уровнем воды в питающем резервуаре) насос поднимает меньшую часть воды на бо́льшую высоту
H
(разница высот между верхней точкой отводящей трубы и уровнем воды в питающем резервуаре).

Термины не являются устоявшимися. Например, питающая труба нередко именуется «напорной» и т. п.

Работа

Начальное состояние: отбойный клапан Б открыт и удерживается в таком положении пружиной или грузом или т. п. Сила этой пружины превышает силу давления статического

столба воды в питающей трубе на
закрытый
отбойный клапан. Возвратный клапан В закрыт. Воздушный колпак заполнен воздухом.

По питающей трубе А поступает вода, разгоняясь до некой скорости, при которой отбойный клапан Б, увлекаемый потоком воды, преодолевает усилие своей пружины и закрывается, перекрыв сток. Инерция резко остановленой в питающей трубе воды создает гидроудар — резкий скачок давления, величина которого определяется длиной питающей трубы и скоростью потока. Давление гидроудара преодолевает давление столба воды в отводящей трубе Д, возвратный клапан В открывается и часть воды из питающей трубы А проходит через него и поступает в отводящую трубу но, главным образом, в воздушный колпак Г, поскольку инерция массы воды в отводящей трубе Д препятствует такому быстрому, импульсному поступлению. Вода в питающей трубе остановлена, давление падает и приходит к статической величине, возвратный клапан закрывается, отбойный клапан открывается. Вода в питающей трубе начинает двигаться, постепенно ускоряясь, а в это время под давлением воздуха, поджатого в воздушном колпаке, поступившая в него порция воды продавливается в отводящую трубу. Таким образом система возвращается в исходное состояние и начинает новый цикл работы.

Дренажные насосы

Makita PF1110

Makita PF1110 фото

Достаточно производительный насос, который способен работать даже с сильно загрязненной водой – через него будут с легкостью проходить твердые частицы размером 35 мм. Однако следует учитывать, что такая конструкция отличается повышенной мощностью – 1100 Вт, ни один из прежних насосов не потреблял такое большое количество энергии. В минуту устройство может пропускать порядка 250 литров воды. Мощности оборудования вполне достаточно для того, чтобы поднимать воду с глубины до 10 метров.

Ещё: ТОП-10 лучших затирок для плиточных швов, какую выбрать

Минимальный уровень столба, при котором устройство способно нормально функционировать, составляет 50 см. Обеспечивается средний напор – не более 10 м. В конструкции предусмотрен выключатель поплавкового типа, есть система защиты от перегрузки. Насос оснащен довольно длинным проводом – 10 метров. Масса изделия составляет 6,7 кг, причем при необходимости его будет очень легко отключить и транспортировать в другое место.

Преимущества:

  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Способность работать даже с водой, в которой содержится большое количество крупных примесей;
  • Высокая производительность;
  • Хорошее качество изготовления.

Недостатки:

  • Патрубок изготовлен из пластика, поэтому, если планируется откачивать грязную воду, следует его сразу заменить на металлический;
  • Достаточно дорого стоит.

Karcher BP 1 Barrel

Karcher BP 1 Barrel фото

Не очень много весит – масса изделия составляет всего чуть больше 5 кг. Шнур питания обладает длиной 10 м, на нем имеется кольцо из липучки, что повышает удобство эксплуатации. Соединительный шланг обладает высоким уровнем прочности, к тому же он армированный. При необходимости его можно снять с насоса и промыть от скопившихся загрязнений. Клипса, соединяющая его с корпусом устройства, весьма массивная и надежно смотрится. Стоит отметить, что насос способен функционировать как в ручном, так и в автоматическом режиме. Шнур поплавка закрепляется на корпусе при помощи специальной прорези. Его длину закрепляют так, чтобы при снижении уровня воды в колодце или емкости, поплавок находится под углом от 45 до 0 градусов по отношению к ее плоскости. Это позволит автоматике сработать и прекратить работу мотора.

При использовании ручного режима поплавок размещается в специальном гнезде в надводной части изделия, а также закрывается специальной крышкой. Класс защиты устройства IPX8, что позволяет устройству выдерживать полное и длительное погружение в воду на глубину до полутора метров. Величина напора составляет порядка 8 метров, производительность тоже достаточно высокая, хотя и ниже по сравнению с некоторыми другими моделями – порядка 0,5 кубометра, причем этот параметр можно при необходимости отрегулировать. Донная часть мотора оборудована специальным фильтром из поролона, благодаря чему разного рода загрязнения будут на нем задерживаться и не проникать под корпус. При необходимости этот фильтр можно снять и промыть.

Преимущества:

  • Универсальная дренажная конструкция;
  • Обладает незначительной массой, которая составляет всего лишь порядка 3 кг;
  • Можно использовать для полива, опрыскивания деревьев и так далее;
  • Немецкое качество сборки изделия.

Недостатки:

  • Приходится регулярно прочищать фильтр из поролона.

1. Grundfos Unilift KP 150-A1

Grundfos Unilift KP 150-A1 фото

Превосходно подходит для откачивания значительных объемов сильно загрязненной воды в том числе из затопленных подвалов, погребов, бассейнов, мелких водоемов. Кроме того, его разрешается использовать для того, чтобы понизить уровень грунтовых вод. Корпус модели изготавливается из высококачественной нержавеющей стали, снабженной ребрами жесткости, благодаря чему он будет в течение всего срока службы сохранять свою первоначальную форму. Через насос такого типа можно пропускать разного рода твердые примеси, величина которых достигает 10 мм. Двигатель весьма мощный, что обеспечивает превосходную производительность – она составляет порядка 9 кубометров в час. Габаритные размеры невелики, что позволяет устанавливать конструкцию даже в весьма ограниченном пространстве. В большинстве своем пользователи довольно лестно отзываются о качестве производства данного оборудования.

Конструкция подойдет как для стационарной, так и передвижной откачивающей установки. Рабочее колесо здесь полуоткрытое, изготавливается из материалов, устойчивых по отношению к износу, что как раз и позволяет пропускать через насос крупные частицы. В зависимости от комплектации насос поставляется как вместе с реле контроля, так и без него. Напорный патрубок располагается в верхней части корпуса, также выполнен из нержавеющей стали. Силовой кабель и реле, отвечающее за контроль за работой устройства, подключены через хорошо загерметизированный штепсель. Двигатель однофазный, синхронных, также обладает высокими показателями герметичности, кроме того, у него имеется надежная защита от перегрузки.

Преимущества:

  • Очень легко использовать;
  • Выполнен исключительно из высококачественных материалов;
  • Потребляет не очень много электроэнергии;
  • Немного весит;
  • Надежная и долговечная конструкция.

Недостатки:

  • В конструкции не предусмотрен фильтр для задержки примесей, а также отсутствует обратный клапан, поэтому его придется покупать отдельно и устанавливать самостоятельно.

Принцип действия

Стиль этого раздела неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка.

Следует раздел согласно стилистическим правилам Википедии.

Этот механизм действует при помощи запаса механической работы, содержащегося в воде, текущей по трубе. В оригинальном приборе Монгольфье, устроенном в Сен-Клу, близ Парижа, вода притекает по длинной трубе A B {\displaystyle AB} (рис. 1) из невысоко расположенного пруда и может свободно вытекать через край K {\displaystyle K} , пока клапан V {\displaystyle V} опущен.

Рис. 1. Гидравлический таран Монгольфье

С того момента, как вода, наполняющая A B {\displaystyle AB} , получила возможность течь, работа силы тяжести пойдет на увеличение её скорости до некоторой наибольшей величины, обусловленной высотой h {\displaystyle h} уровня воды в пруде над отверстием K {\displaystyle K} , размерами и свойством (см. ниже) трубы A B {\displaystyle AB} . Вместе с тем будет возрастать и гидравлическое давление воды на нижнюю поверхность клапана V {\displaystyle V} , вес которого так подобран, чтобы он поднялся и закрыл выходное отверстие, как только скорость воды в трубе достигнет своей наибольшей величины. В этот момент гидростатическое давление воды на внутреннюю поверхность трубы A B {\displaystyle AB} и её продолжения C S {\displaystyle CS} станет возрастать, так как движение воды будет замедляться, пока весь запас работы, заключенный в её массе в виде живой силы, не истратится на растяжение этих стенок, на сжатие самой воды и на внутреннее трение. Но часть этих стенок сделана подвижною: в колоколообразном придатке S {\displaystyle S} замкнуто водой некоторое количество воздуха и помещены клапаны W {\displaystyle W} , открывающиеся в колокол R {\displaystyle R} , тоже содержащий воздух над водой и снабженный подъемной трубой D E {\displaystyle DE} . Поэтому после закрытия клапана V {\displaystyle V} живая сила воды начинает сжимать воздух в S {\displaystyle S} , пока не поднимутся клапаны W {\displaystyle W} ; тогда вода станет входить в R {\displaystyle R} , частью сжимать находящийся в нём воздух, а частью подниматься по трубе D E {\displaystyle DE} на высоту H {\displaystyle H} . На все это скоро истратится вся живая сила воды, давление в R {\displaystyle R} перевесит давление в S {\displaystyle S} , клапаны W {\displaystyle W} закроются, V {\displaystyle V} откроется, и весь процесс начнется снова. Возрастание давления будет тем больше, чем быстрее захлопывается клапан V {\displaystyle V} и чем неподатливее стенки сосуда, заключающего воду в движении. Такого «гидравлического удара» тщательно стараются избегать при устройстве водопроводов, чтобы не лопались трубы, поэтому Монгольфье и устроил колпак S {\displaystyle S} ; упругая податливость воздуха, в нём заключенного, ослабляет силу удара; воздух же в колпаке R {\displaystyle R} служит регулятором для трубы D E {\displaystyle DE} и поддерживает в ней движение воды в тот период, когда клапаны W закрыты. При повышенном давлении в воде растворяется больше воздуха, чем при атмосферном давлении, поэтому количество воздуха в S {\displaystyle S} и R {\displaystyle R} уменьшалось бы во время непрерывной работы. Чтобы пополнять эту убыль, служит клапан H {\displaystyle H} , отворяющийся внутрь: как только клапаны W {\displaystyle W} захлопнутся, упругость воздуха в S {\displaystyle S} заставит воду в C B A {\displaystyle CBA} отхлынуть назад; с приобретенною скоростью она перейдет своё положение равновесия и произведет на очень короткое время под S {\displaystyle S} давление, меньшее атмосферного. В этот момент через H {\displaystyle H} входит немного воздуха.

В продаже существуют готовые типы таран, английские фирмы Дулас, французские Декер и др. При испытании в Парижской консерватории искусств и ремёсел таран, устроенные Декером (Decoeur), дали полезное действие от 0,6 до 0,9. На рисунке 2 видны особенности его устройства: оба клапана расположены один над другим и снабжены пружинами и винтами, чтобы регулировать их натяжение во время самой работы, изменяя число ударов от 40 при падении в 0,3 м до 220 при падении в 2 м; высота подъёма во всех опытах была 9м 15 см.

Рис. 2. Гидравлический таран Декера

При впускании воздуха через боковой клапан, не изображённый на рис. 2, таран работает без шума, но полезное действие и наибольшая возможная высота подъёма уменьшаются. Хорошие результаты действия Таранa настолько зависят от своевременного закрывания выпускного («стопорного») клапана, что для больших машин Персалль (Pearsall) нашёл выгодным устроить для этой цели особую машину, приводимую в движение сжатым воздухом из-под колпака. Такой тип Таранa действует совершенно плавно, дает большой коэффициент полезного действия и может быть устроен в больших размерах. На том же принципе, Персалль устраивает гидравлический Таран для получения струи сжатого воздуха.

Колодезные насосы

Техноприбор Ручеек-Техноприбор 1

Техноприбор Ручеек-Техноприбор 1

Представляет собой конструкцию вибрационного типа, предназначенную для работы с водой, температура которой составляет не более 35 градусов. Как утверждает производитель, конструкция универсальна, однако пользователи не рекомендуют использовать ее в скважинах, гораздо лучше помещать ее в колодцы или же в открытые водоемы, где вероятность заиливания дна значительно ниже. В горизонтальной плоскости вода может подаваться на расстояние до ста метров. Конструкция разработана таким образом, что электропривод изделия надежно защищен от перегрева благодаря постоянному охлаждению водой. Насос оборудован термодатчиком, способным выключать питание устройства при возникновении разного рода перегрузок. П

Ещё: Гипс строительный и гипсобетон — применение в строительстве

При необходимости может в полном объеме выкачивать воду из какой либо емкости – бочки или бака. Вращающихся и трущихся друг об друга деталей здесь не предусмотрено, что позволяет обеспечивать продолжительный срок работы данного устройства. Насос соответствует всем действующим государственным стандартам в плане электробезопасности. Вода при прохождении через сопло намагничивается, что позитивно сказывается на урожайности огорода. Достаточно продолжительный период гарантийного обслуживания – 2,5 года.

Преимущества:

  • Высокий уровень прочности корпуса;
  • Не предусмотрены лопасти и иные движущиеся детали, подверженные истиранию;
  • Довольно дешевая продукция;
  • Хороший уровень надежности.

Недостатки:

  • Из-за вибрации со дна будет подниматься много ила – это обязательно следует учитывать.

ДЖИЛЕКС Водомет ПРОФ 55/50 А

ДЖИЛЕКС Водомет ПРОФ 55/50 А фото

Оборудован механическим выключателем поплавкого типа. Данная модель характеризуется высокой производительностью, которая может достигать почти 3,5 кубометра воды в час, при этом создается напор до 50 метров. Диаметр корпуса составляет всего 98 мм, поэтому конструкцию разрешается устанавливать и в скважины. Насос может использоваться для создания систем автоматического водоснабжения. Рабочее колесо плавающее, поэтому изделие может перекачивать даже достаточно грязную воду, в которой содержание песка достигает 2 кг на один кубометр. В комплекте поставляется конденсатор и кабель. Непосредственно с двигателем соединено термореле, способное отключить устройство при недостатке или полном отсутствии воды в колодце. Имеются специальные дренажные каналы, которые будут понижать нагрузку на электродвигатель во время запуска и останови.

Производитель говорит, что непосредственно на насосе следует устанавливать обратный клапан. Если же такой возможности не предусмотрено, то это следует сделать на расстоянии не более 7 метров от устройства. Чтобы поплавковый выключатель корректно функционировал, необходимо определенное количество свободного пространства – 50х50 см. Кроме того, не следует погружать насос чересчур глубоко в толщу воды – не более 30 метров от ее поверхности, также он не должен быть слишком близко к дну: нужно соблюдать расстояние хотя бы 20 см. Если в системе электроснабжения наблюдаются скачки напряжения, то подключать к сети необходимо через стабилизатор.

Преимущества:

  • Отличается наиболее низкой стоимостью;
  • Эффективно работает;
  • Продолжительный период эксплуатации;
  • Может нормально перекачивать даже сильно загрязненную воду;
  • Качественная система защиты от перегрузки и холостого хода.

Недостатки:

  • Придется дополнительно приобретать стабилизатор напряжения.

DAB DIVERTRON 1200

DAB DIVERTRON 1200 фото

Это лучший погружной насос года для колодцев. Его основной отличительной чертой является наличие специальной электронной системы, обеспечивающей автоматическое включение и выключение модели, благодаря чему изделие разрешается использовать для создания автономного водоснабжения без установки расширительного бака. В конструкции предусмотрено не только термореле, но и так называемый датчик потока, за счет которых обеспечивается надежная защита от работы в режиме холостого хода. На всасывающем отверстии располагается фильтр грубой очистки, который превосходно защищает все движущиеся элементы двигателя от попадания крупных твердых частиц. Данная функция в значительной степени повышает надежность устройства.

Конструкция рассчитана на применение в колодцах, диаметр которых составляет 80 см и более. Рабочие колеса, внешний и гидравлический корпусы выполнены из технополимерных материалов, которые устойчивы по отношению к возниковению коррозионных процессов и способны долгое время выдерживать значительные нагрузки. Всасывающая решетка и кожух двигателя, а также все элементы крепежа изготавливаются из нержавеющей стали. Вал оснащен уплотнителем, представляющим собой масляную камеру с двумя сальниками. Работает модель абсолютно бесшумно, отличается высокой производительностью, которая может достигать порядка 5,7 кубометра в час.

Преимущества:

  • Конструкция из разряда «установил и забыл»
  • Легко устанавливать и подключать;
  • Нет необходимости использовать расширительный бак;
  • Удается с легкостью смонтировать систему автоматического водоснабжения.

Недостатки:

  • Первые несколько секунд выдает повышенное давление.

Насос автомат DAB DIVERTRON мини обзор, вскрытие покупки

Расчёт

Расчёт коэффициента полезного действия гидравлического таранa очень прост, если ограничиться главными обстоятельствами явления. Пусть из пруда вытекает в единицу времени V 1 {\displaystyle V_{1}} единиц объёма воды и падает с малой высоты h {\displaystyle h} . А поднимаются в резервуар водопровода V 2 {\displaystyle V_{2}} единиц на большую высоту H {\displaystyle H} . Обозначим η {\displaystyle \eta } коэффициент полезного действия машины. Он равен отношению работы, совершённой машиной к работе падающей воды:

η = V 2 H V 1 h {\displaystyle \eta ={\frac {V_{2}H}{V_{1}h}}}

Для определения η {\displaystyle \eta } в разных случаях было сделано много опытов ещё в 1805 г. Эйтельвейном, позднее Мореном и др. Выяснилось, что коэффициент этот тем больше, чем ближе к единице отношение H : h {\displaystyle H:h} . По Эйтельвейну, когда H {\displaystyle H} в 20 раз больше h {\displaystyle h} , η = 0 , 2 {\displaystyle \eta =0,2} ; при H = 8 h {\displaystyle H=8h} η = 0 , 5 {\displaystyle \eta =0,5} ; при H = 3 h {\displaystyle H=3h} η = 0 , 7 {\displaystyle \eta =0,7} . По данным начала XX века, полезное действие больше при больших падениях, чем при малых; так, при малых h {\displaystyle h} η = 0 , 4 {\displaystyle \eta =0,4} , при средних 0,55, а при больших 0,7. Влияние же отношения высоты падения к высоте подъёма воды признается малым. Поэтому из V 1 = 20 {\displaystyle V_{1}=20} (литров) можно рассчитывать, например, поднять 2 л на 7 метров, 1 л на 14 метр, и только пол-литра на 28 м, если при данном H {\displaystyle H} η {\displaystyle \eta } = 0,1 для взятого тарана, труба, приводящая воду, должна быть достаточной длины, чтобы масса заключающейся в ней воды была значительна: по Эйтельвейну, она должна превышать H {\displaystyle H} на число футов, равное отношению H {\displaystyle H} к h {\displaystyle h} , и во всяком случае быть не короче, чем пятикратная высота подъёма, так что при коротких расстояниях её приходится намеренно изгибать. Диаметр клапана б

должен быть равен диаметру приводной трубы, а этот последний в футах равен 2 60 ( V 1 + V 2 ) {\displaystyle 2{\sqrt {60(V_{1}+V_{2})}}} , где V 1 {\displaystyle V_{1}} и V 2 {\displaystyle V_{2}} даны в кубических футах. Объём колпака
г
делают равным объёму приводной трубы. Оба клапана должны быть как можно ближе один к другому. В настоящее время гидравлический таран употребляется довольно часто для поднятия небольшого количества воды для хозяйственных целей.

Изменение давления определяется по формуле Жуковского: Δ p = ρ ( v 0 − v 1 ) v {\displaystyle \Delta p=\rho (v_{0}-v_{1})v} ,

где ρ — плотность жидкости, v 0 {\displaystyle v_{0}} и v 1 {\displaystyle v_{1}} — средние скорости воды до и после закрытия клапана, v — скорость распространения ударной волны в жидкости. Эту скорость можно рассчитать по формуле:

v = 1 ρ β + D ρ E d , {\displaystyle v={\frac {1}{\sqrt {\rho \beta +{\frac {D\rho }{Ed}}}}},} ,

где E — модуль упругости стены, β {\displaystyle \beta } — сжимаемость жидкости, d — толщина стен трубы, а D — её диаметр.

Коэффициенты упругости различных материалов:

  • вода — 2⋅109 Н/м²;
  • чугун — 100⋅109 Н/м²;
  • сталь — 200⋅109 Н/м²;
  • медь — 123⋅109 Н/м²;
  • алюминий — 71⋅109 Н/м²;
  • полистирол — 3,2⋅109 Н/м²;
  • стекло — 70⋅109 Н/м²;

Предел значения V равен 1414 м/с (скорость звука в воде).

КПД гидротаранного насоса зависит от отношения H/h, где h — высота попадающей в резервуар А воды, а H — требуемая высота поднятия.

История

В 1772 году англичанин Джон Уайтхёрст изобрёл и построил «пульсирующий двигатель», прообраз гидравлического тарана, и спустя три года опубликовал его описание. Устройство Уайтхёрста управлялось вручную. Первый автоматический гидротаранный насос изобрёл знаменитый француз Жозеф-Мишель Монгольфье совместно с Ами Арганом (A. Argand) в 1796 году. В 1797 году при помощи своего друга Мэтью Боултона Монгольфье получил британский патент на своё изобретение. В 1816 году сыновья Монгольфье запатентовали доработанную версию этого насоса.

В США гидротаранный насос впервые запатентовали Серно (J. Cerneau) и Халлет (S.S. Hallet) в 1809 году. В 1834 году американец Строубридж (H. Strawbridge) начал производство гидротаранных насосов.

В 1930 году профессор С. Д. Чистопольский в работе «Гидравлический таран» опубликовал метод теоретического расчёта таких устройств, основанный на теории гидравлического удара, созданной профессором Н. Е. Жуковским в 1897—1898 годах.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: