В реальных проектах вопрос “струйный насос против центробежного” не является учебным - это решение о покупке.
Основные выводы
- Выберите центробежный насос Если вам нужна высокая эффективность и большой расход для неглубоких источников воды или повышения давления.
- Выберите струйный насос если источник воды находится глубоко (более 25 футов) или если вам нужен насос, который легко справляется с воздухом во всасывающей линии (самовсасывающий).
- Обслуживание: Центробежные насосы проще в обслуживании благодаря меньшему количеству внутренних компонентов.
Домовладельцы с колодцами, фермеры, использующие подземные резервуары, владельцы бассейнов и инженеры - все они рано или поздно сталкиваются с одним и тем же вопросом:
Какой насос мне следует использовать: струйный или обычный центробежный?
На первый взгляд, эти два устройства похожи. У обоих есть крыльчатка, оба приводятся в движение мотором и оба перемещают воду из одного места в другое. Но как только вы посмотрите на то, как они ведут себя на стороне всасывания, как работают с воздухом и грунтом, различия становятся очень очевидными.
В этом руководстве мы рассмотрим все на практическом языке:
- как на самом деле работает центробежный насос и где он испытывает трудности
- как струйный насос добавляет струйный эжектор для решения проблем всасывания
- Почему самовсасывание является главным преимуществом струйных насосов
- современные типы струйных насосов, включая поверхностные струйные насосы из нержавеющей стали и струйные насосы для бассейнов
- Когда каждый тип имеет смысл использовать в реальных установках
Цель проста: прочитав эту статью, вы должны знать, какой тип насоса подходит для вашей работы, а не гадать, основываясь только на картинках в каталоге.
Что общего между струйными и центробежными насосами？
Прежде чем сравнивать различия, необходимо понять, что струйный насос не является совершенно другим видом насосов, нежели центробежный.
И струйные, и центробежные насосы относятся к семейству ротодинамических насосов. В обеих конструкциях вращающееся рабочее колесо придает жидкости энергию скорости. Затем эта скорость преобразуется в давление при прохождении жидкости через корпус насоса.
У них много общих компонентов:
- крыльчатка
- корпус или спираль
- вал и подшипники
- механическое уплотнение или сальник
- всасывающие и нагнетательные патрубки
Важный момент заключается в следующем:
Струйный насос создан на основе технологии центробежных насосов. По сути, это центробежный насос с дополнительной системой струйных эжекторов, улучшающей подъемную силу всасывания и самовсасывание.
Как работает центробежный насос？
Центробежный насос - самый простой и наиболее распространенный тип насоса в системах водоснабжения. Вода поступает в центр вращающегося рабочего колеса, проходит через лопасти рабочего колеса и под действием центробежной силы выбрасывается наружу. По мере того как жидкость разгоняется, ее скорость увеличивается. Когда она достигает волюты или диффузора в корпусе, эта скорость частично преобразуется в давление. В результате давление на выходе повышается.
Этот процесс работает очень хорошо, пока корпус насоса и линия всасывания полностью заполнены жидкостью (залиты) и внутри не заперт воздух. Если воздух присутствует, он легко сжимается, и рабочее колесо просто взбалтывает смесь, не создавая полезного давления нагнетания.
На практике центробежные насосы обычно устанавливаются с затопленным всасыванием - например, насос размещен ниже уровня резервуара или бассейна, или на всасывании имеется положительное давление от другого источника. При хороших условиях всасывания центробежные насосы очень эффективны, бесшумны и надежны.
Почему центробежные насосы испытывают трудности с подъемом всасывания？
Центробежный насос не “всасывает” воду вверх, как многие себе представляют. На самом деле воду поднимает атмосферное давление, действующее на поверхность воды. Задача насоса - создать область пониженного давления, чтобы атмосферное давление могло выталкивать воду вверх по всасывающей трубе и в корпус.
Однако атмосферное давление ограничено. Абсолютный теоретический максимум подъема всасывания на уровне моря составляет около 10,3 метра (около 34 футов). В реальных установках потери во всасывающей линии, давление паров жидкости, температура, фитинги и трение труб означают, что надежный подъем всасывания обычно ограничивается примерно 7-8 метрами - и даже это требует очень тщательного проектирования.
Если статический уровень воды глубже этого значения, стандартный центробежный насос на поверхности будет работать с трудом:
- может быть трудно заправлять
- он может неоднократно терять свою первоначальную стоимость
- он может кавитировать и издавать шум
- производительность будет нестабильной
Именно здесь на помощь приходят струйные насосы: они разработаны для работы в более сложных условиях всасывания и автоматического восстановления производительности.
Что такое струйный насос?
Струйный насос - это, по сути, центробежный насос плюс струйный эжектор. Эжектор состоит из сопла и вентури (сужающийся, а затем расширяющийся участок трубы).
Часть нагнетаемого насосом потока направляется обратно через сопло с высокой скоростью. Когда эта высокоскоростная струя проходит через вентури, она создает область низкого давления. Это низкое давление помогает втягивать воду со стороны всасывания - часто ниже уровня насоса, как в колодцах, подземных резервуарах или заглубленных цистернах.
Такая конструкция имеет два больших эффекта:
- увеличивает практическую высоту всасывания по сравнению с обычным центробежным насосом
- позволяет насосу работать со смесью воздуха и воды во время запуска, что делает возможным **самовсасывание**.
Другими словами, струйный насос берет лучшие части центробежного насоса и добавляет гидравлического “помощника”, чтобы насос мог самостоятельно поднимать воду и удалять воздух из всасывающей линии.
Важно отметить, что технически струйный насос - это специализированный тип центробежного насоса, в котором для создания вакуума и подъема воды используется трубка Вентури (эжектор).
Самовсасывание: ключевая функция струйных насосов
Основное функциональное преимущество струйного насоса - самовсасывание.
Самовсасывание означает, что насос может:
- автоматическое удаление воздуха из всасывающей трубы
- заполните корпус и всасывающий трубопровод водой после первоначальной заливки
- восстанавливать прайм после слива или открытия системы
- справляются с периодически возникающими воздушными прослойками без полной потери производительности
В переводе на повседневный язык это означает:
- меньше необходимости вручную заполнять корпус насоса водой
- меньше беспокойства по поводу небольших утечек воздуха на стороне всасывания
- Легкий перезапуск после технического обслуживания или длительных остановок
Именно поэтому многие пользователи не рассуждают в терминах "центробежный" и "струйный", а просто спрашивают своего поставщика:
“Может ли этот насос самостоятельно заправляться?”
Если ответ должен быть положительным, то решением обычно является струйный, а не обычный центробежный насос.
Современные типы струйных насосов
В старых статьях струйные насосы часто называют “колодезными”. Так было раньше, когда большинство струйных насосов предназначались только для неглубоких скважин. Современное производство расширило семейство. Сегодня существует несколько важных подтипов струйных насосов, предназначенных для различных областей применения.
Поверхностные струйные насосы из нержавеющей стали
Одна из наиболее распространенных современных конфигураций - поверхностный струйный насос из нержавеющей стали.
Эти насосы:
- устанавливаются на землю или на основание насоса
- не погружены в жидкость
- используйте нержавеющую сталь (чаще всего SUS304 или SUS316) для корпуса насоса или важных смачиваемых частей
- сочетают в себе центробежную гидравлическую ступень со встроенным струйным эжектором
Типичные области применения включают:
- Повышение уровня воды для бытовых нужд из небольших резервуаров
- полив сада из подземных или заглубленных хранилищ
- системы сбора дождевой воды
- Системы мойки и очистки для легкой промышленности
Преимущества поверхностных струйных насосов из нержавеющей стали:
- хорошая коррозионная стойкость, особенно в слабоагрессивной или хлорированной воде
- гигиеничный внешний вид, подходит для систем питьевого водоснабжения
- Компактная структура и чистый дизайн подходят для установки внутри помещений
- сильная самовсасывающая способность для всасывающих труб, расположенных немного ниже уровня насоса
Для пользователей это означает, что они могут разместить насос над землей, подсоединить всасывающую трубу к нижнему баку или цистерне и положиться на то, что насос будет автоматически поднимать воду после первой заправки.
Струйные насосы для бассейнов
Еще одна важная категория - струйные насосы для бассейнов.
Системы для бассейнов и спа часто имеют:
- сложные трубы, проложенные вокруг корпуса бассейна
- всасывающие трубопроводы с высокими точками и запертым воздухом
- корпуса фильтров, которые часто открываются для очистки
- хлорированная вода или слабые химические вещества
Несамовсасывающий центробежный насос требует тщательной ручной заправки после каждой операции по обслуживанию. Струйный насос для бассейна, напротив, сконструирован таким образом, чтобы автоматически восстанавливать уровень наполнения после заполнения системы.
Типичные характеристики струйных насосов для бассейнов включают:
- материалы, совместимые с хлорированной водой бассейна
- большие встроенные сетчатые корзины для сбора листьев и мусора
- самовсасывающая гидравлическая конструкция, которая удаляет воздух из всасывающих линий
- Возможность непрерывной работы в режиме длительной циркуляции
Именно поэтому самовсасывающие струйные насосы широко используются в бассейнах, спа-центрах, декоративных фонтанах и подобных циркуляционных системах.
Струйные насосы для мелких и глубоких скважин
Традиционные области применения струйных насосов - бытовое водоснабжение из мелких и глубоких скважин - по-прежнему очень распространены.
В струйных насосах для неглубоких скважин сопло и вентури устанавливаются на корпусе насоса или рядом с ним, и насос используется для скважин и цистерн с относительно небольшой глубиной всасывания.
В глубинных струйных насосах струйная установка располагается внизу в скважине и соединена трубами с поверхностным агрегатом. Насос на поверхности направляет часть нагнетаемого потока вниз к струе; затем струя поднимает воду и направляет смесь обратно вверх. Такой подход позволяет пользователям забирать воду с более глубоких уровней, сохраняя при этом двигатель и основной корпус насоса на поверхности, где легче проводить техническое обслуживание.
Струйный насос и центробежный насос: сравнение бок о бок
Взгляд на эти два типа рядом друг с другом помогает прояснить различия.
- **Дизайн**
- Центробежный насос: только рабочее колесо + корпус.
- Струйный насос: центробежный насос + сопло + сборка струи Вентури.
- **Всасывающий лифт**
- Центробежные: практически ограничены неглубокими подъемами и затопленным всасыванием.
- Струйный насос: может выдерживать большую высоту всасывания, которая была бы непосильной для центробежного насоса.
- **Самоочищение**
- Центробежные: обычно не самовсасывающие; быстро теряют производительность при попадании воздуха.
- Струйный насос: предназначен для самовсасывания и удаления воздуха из всасывающей линии.
- **Эффективность**
- Центробежные: обычно более энергоэффективны, если всасывание происходит легко.
- Струйный насос: более низкий гидравлический КПД, поскольку часть энергии тратится на привод струи.
- **Сложность и стоимость**.
- Центробежные: более простая конструкция, меньшее количество внутренних компонентов, более низкая стоимость.
- Струйный насос: более сложная гидравлика и более высокая стоимость, но более гибкое поведение всасывания.
- **Типичное использование**
- Центробежные: системы с положительным напором всасывания, промышленная циркуляция, передача орошения, HVAC.
- Струйный насос: колодцы, подземные резервуары, бассейны, бытовые насосы с требованием самовсасывания.
| Характеристика | Центробежный насос | Реактивный насос |
|---|---|---|
| Всасывающий подъемник | Ограниченный (мелкий) | Superior (глубокие скважины) |
| Самоподпитка | Обычно нет | Да (ключевая особенность) |
| Эффективность | Высокий | Ниже (потери на рециркуляцию) |
| Идеальное использование | ОВК, большой полив | Жилые колодцы, бассейны |
Где центробежные насосы являются лучшим выбором
Центробежные насосы обычно являются правильным выбором, когда:
- источник воды находится на уровне или выше уровня подъема насоса
- положительное давление на всасывании
- Требуется высокая скорость потока при умеренном напоре
- Эффективность и низкая стоимость электроэнергии имеют большое значение
- систему можно держать загруженной и без воздуха
Они доминируют в:
- Циркуляция охлажденной воды и горячей воды HVAC
- охлаждение промышленных процессов
- крупные оросительные магистрали
- Станции перекачки воды из резервуара в резервуар и дожимные станции
- многие системы водоснабжения заводов и фабрик
В таких ситуациях добавление струйного эжектора не приносит пользы - оно только снижает эффективность и увеличивает сложность.
Где струйные насосы являются лучшим выбором
Струйные насосы обычно являются лучшим выбором, когда:
- насос должен находиться выше уровня воды
- всасывающая труба спускается в подземный резервуар, цистерну или колодец
- существует опасность попадания воздуха во всасывающий трубопровод
- Грунтовка должна быть автоматической и удобной для пользователя
- пользователь не хочет вручную заправлять насос после технического обслуживания
Поверхностные струйные насосы из нержавеющей стали особенно хорошо подходят для бытовых и легких промышленных систем, где вода поступает из наземных резервуаров или сборных баков на крыше. Струйные насосы для бассейнов подходят для циркуляционных систем, где часто встречаются воздушные карманы и предполагаются частые перезапуски.
Короче говоря, когда самовсасывание и гибкость всасывания важнее максимальной эффективности, струйный насос обычно является правильным решением.
Эффективность и использование энергии
С точки зрения энергопотребления центробежные насосы обычно более эффективны, поскольку они преобразуют электроэнергию непосредственно в расход и давление с меньшими внутренними потерями. Они лучше всего подходят для систем с положительным давлением всасывания и чистыми, стабильными условиями эксплуатации.
Струйные насосы намеренно уступают в эффективности, чтобы получить самовсасывание и дополнительный подъем всасывания. Часть нагнетаемого потока насоса повторно используется для приведения в движение струи, что требует затрат энергии. Во многих глубоководных скважинах или системах с затрудненным всасыванием современный погружной насос может быть более эффективным, чем поверхностный струйный или поверхностный центробежный насос. Однако там, где приоритетом является установка на поверхности и простота обслуживания, струйные насосы остаются очень привлекательными.
Различия в обслуживании
Модели технического обслуживания также различаются между двумя типами насосов.
Центробежные насосы отличаются простотой конструкции. Обычные задачи включают проверку соосности насоса и двигателя, замену торцевых уплотнений, осмотр подшипников и очистку от мусора, попавшего в рабочее колесо. При установке с залитым всасыванием и хорошей фильтрацией они могут работать в течение многих лет при минимальном внимании.
Струйные насосы требуют внимания:
- чистота сопла и каналов вентури
- состояние обратных и донных клапанов
- герметичность и целостность всасывающего трубопровода
- скопление накипи или минералов в узких каналах струи
Однако у струйных насосов есть одно неоспоримое практическое преимущество: в большинстве конструкций все доступно с поверхности. В скважинах и подземных резервуарах возможность обслуживать насос, не доставая оборудование с большой глубины, позволяет значительно сэкономить время и средства.
Распространенные ошибки при выборе
К распространенным ошибкам относится установка стандартного центробежного насоса в систему, которая действительно нуждается в самовсасывании, что приводит к постоянным жалобам на “насос теряет воду” или “не всасывает должным образом”. С другой стороны, установка струйного насоса в простую систему с затопленным всасыванием приводит к потере мощности и усложнению системы. Еще одной ошибкой является завышение размера насоса любого типа. Слишком большие насосы могут привести к короткому циклу работы напорных систем, работать далеко от точки наилучшего КПД, вызывать проблемы с вибрацией или кавитацией. Правильный выбор всегда начинается с понимания рабочей точки - требуемого расхода, напора, условий всасывания и компоновки системы, а не просто с выбора наибольшей доступной мощности.
Заключение
В общем, ключевое различие между струйным и центробежным насосом заключается в том, как они работают со всасыванием и заливкой.
Центробежный насос - это простая и эффективная машина, которая лучше всего работает, когда условия всасывания просты и насос может оставаться полностью заправленным. Он идеально подходит для всасывания при затоплении, большого расхода и чувствительных к энергии приложений.
Струйный насос - это центробежный насос со струйным эжектором, предназначенный для самовсасывания и всасывания воды ниже уровня насоса. Современные линейки струйных насосов включают поверхностные струйные насосы из нержавеющей стали для бытового и легкого промышленного использования, струйные насосы для бассейнов, циркуляционных систем и спа, а также мелководные и глубоководные насосы для подачи грунтовых вод.
Если ваш приоритет - максимальная эффективность и идеальное всасывание, то центробежный насос обычно является правильным выбором. Если же приоритетом является надежное самовсасывание, возможность расположения насоса над источником воды и щадящий режим всасывания, то струйный насос - особенно в конфигурации с нержавеющей поверхностью или бассейном - обычно является лучшим решением.
Правильный выбор типа насоса позволит сократить количество неисправностей, сэкономить электроэнергию в долгосрочной перспективе и обеспечить более стабильное водоснабжение дома, фермы, бассейна или промышленной системы.