So berechnen Sie die Wasserpumpe-Leistung: 14 Schritte (mit Bildern)

Eine Pumpe ist eine grundlegende, aber wichtige mechanische Vorrichtung, die die Kraft liefert, um Flüssigkeit mit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit zu bewegen. Wie jedes Gerät, das funktioniert (transferiert Energie in der Ferne), wird seine Wirksamkeit in der Macht gemessen. Obwohl Watt und Kilowatt stärkere Einheiten der Leistungsmessung sind, wird die Leistung immer häufig für elektrische Geräte mit hoher Ausgabe in den Vereinigten Staaten verwendet. In diesem Zusammenhang ist 1 PS von 746 Watt.

Schnelle Formel

Wasserleistung = Mindestleistung erforderlich, um die Wasserpumpe auszuführen
TDH = Total Dynamic Head = Vertikalabstand Flüssigkeitsreife (in Füßen) + Reibungsverlust vom Rohr
Q = Flussrate der Flüssigkeit in Gallonen pro Minute
SG = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit (dies entspricht 1, wenn Sie Wasser pumpen)
Wasserspfage = $T D H * Q * S G 3960$ ${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$
Tatsächliche Leistung erforderlich = (Wasserleistung) / (Pumpeffizienz).

Effizienz als Dezimalstelle schreiben (50% → 0.5).

Schritte

Methode 1 von 2:

Berechnen der Wasserspfage für ein geplantes Projekt

1. Entscheiden Sie sich für den gewünschten Flussraten. Die Anforderungen Ihres Projekts bestimmen die notwendige Flussrate von Flüssigkeit von der Pumpe. Schreiben Sie diesen Wert in Gallonen pro Minute (GPM). Sie werden diesen Wert nicht sofort benutzen, sondern ermittelt, welche Pumpen und Rohre Sie betrachten.

Beispiel: Ein Gärtner hat einen Bewässerungsplan, der eine Flussrate von erfordert 10 Gallonen pro Minute.

Bildtitel Berechnen Sie die Wasserpumpe für Wasserpumpe Schritt 2

2. Messen Sie die Höhe, dass das Wasser reisen muss. Dies ist der vertikale Abstand von der Oberseite des Wassertisches (oder der Oberseite des Wasserstandes im ersten Tank) zum Endziel des Wassers. Ignorieren Sie alle horizontalen Entfernung. Wenn sich der Wasserstand im Laufe der Zeit ändert, verwenden Sie den maximal erwarteten Abstand. Dies ist das "Abpumpen" Ihre Pumpe muss generieren.

Beispiel: Wenn der Wassertank des Gärtners nahezu leer ist (der niedrigste erwartete Niveau) ist sein Wasserstand 50 Fuß unter dem Bereich des Gartens, der bewässert wird.

Bildtitel Berechnen Sie die Wasserpumpe für Wasserpumpe Schritt 3

3. Schätzung der Reibungsverluste aus der Pfeife. Neben dem Mindestdruck, der erforderlich ist, um Wasser einen bestimmten Abstand zu bewegen, muss Ihre Pumpe auch die Reibungskraft überwinden, wenn sich das Wasser durch das Rohr bewegt. Die Reibungmenge hängt vom Material des Rohrs, des Innendurchmessers und der Länge des Rohrs sowie von der Art der verwendeten Biegungen und Anschlüsse ab. Schauen Sie sich diese Werte auf ein Rohrreibungsverlustdiagramm wie Dieses hier. Schreiben Sie den gesamten Reibungsverlust in den Füßen des Kopfes auf (dh die Anzahl der Füße, die Sie "verlieren" von Ihrem Pumpaufzug wegen Reibung).

Beispiel: Der Gärtner beschließt, 1 zu verwenden" Durchmesser Kunststoffrohre und Bedürfnisse 75 ft Rohrsumme (einschließlich horizontaler Längen). Ein Rohrreibungsverlust-Diagramm sagt ihm, dass 1" Kunststoffrohre verursachen einen Verlust von 6.3 ft Kopf für alle 100 ft Rohrlänge.

75 F T * 6.3 F T H E ein D 100 F T Hat 4.7 F T_{H E ein D}

$75ft * { frac {6.3ft _ {{head}}} {100ft}} = 4.7ft _ {{{head}}$
Er sucht auch den Reibungsverlust von jedem Anbringen in der Pfeife. Für 1" Kunststoff, ein 90º-Ellenbogenverbinder und drei Gewindearmaturen tragen einen Gesamtverlust von 15 ft bei.
Das gesamte Zusammenfügen der gesamten Reibungsverlust beträgt 4.7 + 15 = 19.7 ft., oder ungefähr 20 ft.

Diese Diagramme umfassen häufig auch eine Schätzung der Wassergeschwindigkeit, basierend auf der Flussrate und den von Ihnen verwendeten Rohren. Es ist am besten, die Geschwindigkeit unter 5 ft / s zu halten, um zu verhindern "Wasserhammer," Die wiederholte Klopfschwingung, die Ihre Ausrüstung beschädigen kann.

4. Fügen Sie den Pumplift und den Reibungsverlust zusammen hinzu. Das vertikale Abstandswasser muss mit den Reibungsverlusten aus der Pfeife fahren "Totaler dynamischer Kopf" oder tdh. Dies ist die Gesamtdruckbelastung, die die Pumpe überwinden muss.

Beispiel: TDH = vertikaler Abstand + Reibungsverlust = 50 ft + 20 ft = 70 ft.

Bildtitel Berechnung Wasserpumpe Puteware Schritt 5

5. Schauen Sie sich die spezifische Schwerkraft nach, wenn Sie etwas außer Wasser pumpen. Die grundlegende Wasser-PS-Formel setzt voraus, dass Sie Wasser pumpen. Wenn Sie eine andere Flüssigkeit pumpen, schauen Sie nach "spezifisches Gewicht" online oder in einem technischen Referenzbuch. Flüssigkeiten mit einer höheren spezifischen Dichte sind dichter und erfordern mehr Leistung, um das Rohr durchzusetzen.

Beispiel: Da der Gärtner Wasser pumpe, muss er nichts aussehen. Das spezifische Gewicht des Wassers ist gleich 1.

6. Geben Sie diese Werte in die Wasserleistungsformel ein. Die Wasserleistung oder minimale Leistung, die zur Ausführung der Pumpe erforderlich ist, entspricht

T D H * Q * S G 3960

${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$ , Wenn TDH der totale dynamische Kopf in Füßen ist, q ist der Flussrate in GPM, und SG ist das spezifische Gewicht (1 für Wasser). Geben Sie alle Werte ein, die Sie in dieser Formel gefunden haben, um die Wasserleistung für Ihr Projekt zu finden.

Beispiel: Die Gartenpumpe muss eine TDH von 70 ft überwinden und eine Flussrate q von 10 gpm erzeugen. Da es Wasser pump ist, ist der SG gleich 1.
Wasserspfage =

T D H * Q * S G 3960 Hat 70 * 10 * 1 3960 Hat

${ frac {tdh * q * sg} {3960}} = { frac {70 * 10 * 1} {3960}} =$ ~0.18 PS.

7. Teilen Sie die Leistung durch Pumpeffizienz. Jetzt wissen Sie, wie viel Leistung Sie benötigen, um Ihre Pumpe auszuführen. Es ist jedoch kein mechanisches Gerät bei der Übertragung der Leistung von 100% effizient. Nachdem Sie eine Pumpe ausgewählt haben, überprüfen Sie die Informationen des Herstellers für die Effizienz der Pumpe und schreiben Sie es als Dezimalzahl. Teilen Sie das Wasser mit diesem Wert auf, um die tatsächliche Leistung des Motors zu finden, den Sie für Ihre Pumpe benötigen.

Beispiel: 0. 0.18 PS der Arbeit, eine Pumpe mit 50% (oder 0.5) Effizienzbewertung würde tatsächlich erfordern

\frac{0.18}{0.5} Hat

${ frac {0.18} {0,5}} =$ ein 0.36 PS Motor-.

Die meisten modernen Pumpen liegen zwischen 50% und 85% effizient, wenn sie wie beabsichtigt verwendet werden. Wenn Sie keine Effizienzleistung für Ihre Pumpe finden können, können Sie annehmen, dass die tatsächliche motorische Leistung benötigt wird

W ein T E R H P 0.5

${ frac {waterhp} {0,5}}$ und

W ein T E R H P 0.85

${ frac {waterhp} {0.85}}$

Methode 2 von 2:

Messen eines Pumpenwassers PS

1. Überprüfen Sie den Wasserstand im Base-Reservoir-Tank. Dies ist der Tank, der Wasser für Ihre Pumpe liefert. Der Wasserstand im Tank entspricht auch dem Wasserstand in der Rohrleitung, so dass dies der Pegel der Pumpe ist, der sich derzeit zeichnet.

Wenn Sie von einem Brunnen pumpen, messen Sie entweder die Tiefe direkt oder suchen Sie nach einer Schätzung der Wassertabellenstufen in Ihrer Nähe (zu dieser Jahreszeit). Regierungsbehörden wie die USGS können diese Informationen oft bereitstellen.

2. Leer das Zielreservoir. Das Zielreservoir ist ein zweiter Tank, an dem die Pumpe Wasser aus dem Basisreservoir überträgt. Stellen Sie sicher, dass es leer ist und ordnungsgemäß mit der Pumpe verbunden ist.

Wenn Sie hier normalerweise keinen Tank haben, legen Sie einfach einen großen Eimer auf, um das Wasser für diese Messung zu sammeln. Verwenden Sie einen Eimer bekannter Größe in Gallonen.

Bildtitel Berechnen Wasserpumpe PS-PS-Schritt 10

3. Messen Sie den vertikalen Abstand zwischen den beiden Standorten. Messen Sie mit einer Skala oder einem Lineal den vertikalen Abstand zwischen dem Wasserstand im Basispanspruch und dem Wassereingang am Zielbehälter. Schreiben Sie den Abstand in den Füßen auf.

Sagen Sie beispielsweise den Wasserstand im ersten Tank 120 Fuß in der Höhe niedriger als der Zielreservoir.

Für diesen Schritt spielt es keine Rolle, wie viel horizontaler Entfernung das Wasser reist.

4. Schalten Sie die Pumpe ein. Schalten Sie das Gerät ein, und es beginnt mit dem Pumpen von Wasser. Starten Sie eine Stoppuhr zur gleichen Zeit.

5. Messen Sie den Durchfluss. Sobald Ihre Pumpe arbeitet, können Sie den volumetrischen Flussrate messen: Das Wasservolumen pro Zeiteinheit transportiert. Beachten Sie diese Rate in Gallonen pro Minute.

Beispielsweise dauert Ihre Pumpe 30 Sekunden, um einen 10-Gallonen-Behälter zu füllen. Dies bedeutet, dass die Flussrate ist

10 G ein L L Ö n S 30 S E C Ö n D S * 60 S E C Ö n D S M ich n u T E Hat 20 G ein L L Ö n S M ich n u T E

${ frac {10 Gallons} {30 Sekunden}} * 60 { frac {sekunden} {Minute}} = 20 { frac {Gallons} {Minute}}$ . Das ist normalerweise geschrieben 20 gpm, zum "Gallonen pro Minute".

6. Suchen Sie das spezifische Gewicht der Flüssigkeit nach. Spezifische Gewicht ist eine Dichtemessung: Je dicht ist eine Flüssigkeit, desto mehr Strom braucht es, um sich zu pumpen. Wasser hat ein spezifisches Gewicht von 1. Wenn Sie eine andere Flüssigkeit pumpen, schauen Sie auf einen bestimmten Gravity Engineering-Tisch.

Dieses Beispiel verwendet Wasser, sodass das spezifische Gewicht 1 ist.

7. Erhöhen Sie die Leistung von diesen Werten. Die Wasserleistung der Pumpe ist ungefähr gleich

H * Q * S G 3960

${ frac {h * q * sg} {3960}}$ , Wo H der vertikale Abstand ist, fährt das Wasser in Füßen, q ist die Flussrate in Gallonen pro Minute, und SG ist das spezifische Gewicht des Fluids.

In diesem Beispiel arbeitet die Pumpe bei

120 F T * 20 G P M * 1 3960 Hat

${ frac {120ft * 20gpm * 1} {3960}} =$ 0.65 PS.

In Wirklichkeit verwenden Sie wahrscheinlich mehr Leistung als diese auf Ihrer Pumpe. Ihre Pumpe überwindet auch die Reibungskraft in den Rohren, und etwas Strom ist aufgrund der Ineffizienz des Motors verschwendet. Sie können dieses Ergebnis für eine grobe Schätzung des Stromverbrauchs verdoppeln oder die tatsächliche Menge an Kraftstoff oder Strom verfolgen, die Ihren Motor verwendet, oder beziehen Sie sich auf die vollen Berechnungen.

Tipps

Für die meisten Flüssigkeiten lässt sich das spezifische Gewicht leicht durch Betrachten der Physik-Tabellen finden. Sie können jedoch auch auch Messen Sie das spezifische Gewicht mit einem Hydrometer.

Es gibt mehrere mechanische Instrumente, die die Flussrate einer Flüssigkeit messen können. Dazu gehören das Venturi-Röhrchen und die Pitot-Röhre.

Denken Sie daran, dass 1 Einheit von PS von 746 Watt entspricht. Je nach Ihren Umständen müssen Sie möglicherweise von einer dieser Messungen auf den anderen umwandeln.

Wie Pumpen sind Motoren selbst nicht zu 100% effizient. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Motor mit auswählen Ausgabe Leistung, die den Anforderungen Ihrer Pumpe erfüllt. Wenn Sie die Mindestleistung, die Sie (oder äquivalente Watts von Elektrizität) an Ihren Motor berechnet haben, gelangen, dürfen Verluste aufgrund von Ineffizienz die Motorleistung unter dem Mindestwert fallen.

Sie können benutzen "3956" Anstatt von "3960" in der PS-Formel für ein etwas genaueres Ergebnis. Online-Water Porspewer-Taschenrechner können je nach Wert, den sie verwenden, zwei leicht unterschiedliche Antworten geben.

Warnungen

Pumpen können nur eine bestimmte Höhe des Wassers ziehen (obwohl es dann so viel nach oben drücken kann, wie seine Macht erlaubt). In der Praxis beträgt diese maximale Höhe etwa 22.5 Fuß auf dem Meeresspiegel und rund 1 Fuß weniger für jeweils 1.000 ft der Höhe über dem Meeresspiegel. Stellen Sie sicher, dass sich die eigentliche Saugkomponente der Pumpe in diesem Abstand über dem Wasser befindet.

Leistungsstarke Pumpensysteme können sehr hohe Druck- und Hochspannungskomponenten umfassen. Installieren Sie sie nur unter erfahrener Überwachung.