Что же такое Дебит скважины и как подобрать под него насос
Существующие системы фильтрации и обеззараживания
водоснабжение типовые схемы
Что же такое Дебит скважины и как подобрать под него насос
Дебит скважины и производительность насоса
Дебит(фр. debit — сбыт, расход) — объём жидкостиводы стабильно поступающий из некоторого естественного или искусственного источника в единицу времени. Дебит является интегральной характеристикой источника (буровой скважины, трубы, колодца и т. п.), опеределяющий его способность генерировать продукт, при заданном режиме эксплуатации, зависящей от его связей с прилегающими водоносными слоями, истощения этих слоев, а также сезонных колебаний (для грунтовых вод).
Дебит водных скважин измеряется в кубических метрах в единицу времени (м³/с, м³/час, м³/сутки).
Эксплуатационные требования определяются из расчета пропускной способности одновременно работающих точек системы водопотребления. Так, нормативные расходы санитарных приборов (м3/час): умывальник, биде, унитаз - по 0,4; мойка на кухне, посудомоечная машина, стиральная машина, душ - по 0,7; ванна - 1,1; поливочный кран на улице - 1,5. Сумма водопотреблений от каждого объекта, умноженная на коэфф. одновременности 0,7 и составляет желаемую производительность скважины, возможности которой будет ограничивать только выбранный диаметр скважины, а более точно - диаметр обсадной трубы (колонны).
Диаметр обсадной трубы, доходящей до водоносного известнякового слоя - одна из основных характеристик, определяющая в дальнейшем производительность скважины или Дебит скважины.
Эти значения в сумме, как и множество других, также определяют и выбор насоса:
Дебит, производительность кубометров в час |
1 |
1,5 |
3,0 |
5,0 |
8,0 |
Диаметр обсадной трубы (колонны), мм |
100 |
114 |
133 |
152 |
168 |
Наряду с Дебитом скважины и Диаметром обсадной трубы (колонны) правильный подбор насоса определяют Статический уровень воды и Динамический уровень воды.
Статический уровень воды в скважине - исходное расстояние от поверхности земли до уровня подземных вод (зеркала воды) в скважине, не нарушенное откачкой или наливом.
Динамический уровень воды в скважине - расстояние от поверхности земли до уровня подземных вод (зеркала воды), установившееся в скважине во время откачки воды при непрерывной работе насоса, а также, при естественном сезонном колебании уровня воды.
А теперь рассмотрим расчет водопотребления и выбор насоса на примере:
В загородном 2-х этажном коттедже проживает семья из 4 человек.
- Скважина расположена в 10 м от дома;
- Диаметр обсадной трубы скважины - 133 мм;
- Дебит скважины, или ее производительность - 3 м3/час;
- Динамический уровень - 35 м;
- Высота от "0" земли до наивысшей точки водоразбора (душ на 2-м этаже) - 5,5 м;
- Расстояние от скважины до гидроаккумулятора 200л. (1 этаж) - 15 м;
- Глубина скважины 60 метров.
1. Определение водопотребления
Водопотребление или производительность скважинного насоса (м3/час) определяется двумя основными параметрами - Дебитом (производительностью скважины) и пиковым водоразбором потребителей.
Дебит известен и указан в паспорте скважины - 3м3/час.
Пиковый водоразбор определяется из расчета пропускной способности одновременно работающих точек системы водопотребления, это в свою очередь зависит от количества проживающих.
Так, нормативные расходы санитарных приборов (м3/час) следующие: умывальник, биде, унитаз - по 0,4; мойка на кухне, посудомоечная машина, стиральная машина, душ - по 0,7; ванна - 1,1; поливочный кран на улице - 1,5. Сумма водопотреблений от каждого объекта и составляет пиковый водоразбор. Но в связи с не одновременностью использования всех точек водопотребления, полученную сумму умножаем на коэффициент 0,7.
Пусть, в нашем случае:
Пиковый водоразбор (Q) - душ, унитаз, стиральная машина, мойка на кухне, умывальник, ванна.
Суммируем водопотребление от каждого объекта: Q=0,7+0,4+0,7+0,7+0,4+1,1=4,0 м3/час.
Умножаем полученный результат на коэффициент одновременности 0,7 и получаем необходимый расход воды: 4,0*0,7=2,8 м3/час.
Это значение не должно превышать дебит скважины, у нас: 2,8 м3/час < 3,0 м3/час. (Собственно дебит можно обозначить еще на этапе планирования скважины – он напрямую зависит от диаметра скважины и ее обсадной трубы.
2. Определение напора
Под напором понимают возможность насоса повышать давление жидкости, выражаемое высотой столба жидкости над выбранным уровнем отсчёта в линейных единицах.
В нашем случае: напор - возможность насоса повышать давление воды, выражаемое высотой столба воды от этого насоса к выбранной точке водоразбора в метрах.
Давление воды (бар) выражается в метрах водяного столба (м H2O). На каждый бар приходится 10,197 метров водяного столба.
Напор рассчитывается по формуле:
H [m] = Ptap x 10,197 + Hgeo + Hf ,
Ptap - Давление [бар] в точке водоразбора, к которой нужно создать напор от насоса в метрах водяного столба (m H2O).
Hgeo - Геометрическая высота [м] от уровня установки насоса до выбранной точки водоразбора.
Hf - Суммарные гидравлические потери напора в трубопроводе от насоса к выбранной точки водоразбора, которые состоят из потерь напора в трубах (данные приведены в таблице 1.) и потерь на местных сопротивлениях (углах, тройниках, задвижках...). Местные потери обычно принимают равными 15% от потерь напора в трубах, поэтому уместно упростить: Hf =(потери напора в трубах)*1,15
В нашем примере:
• Ptap = 3,5 бар, заранее установленный (с помощью реле давления уровень давления в гидроаккумуляторе 200л., при котором насос отключается.
Логично предположить, что создать давление необходимо в самой высокой точке водоразбора (к примеру, душ находится на 2-м этаже) и рассчитать давление напора следует именно к ней, но если в системе установлен гидроаккумулятор (мембранный бак) то расчет напора производится к нему, как к резервуару поддерживающему постоянный напор всех точек водоразбора в трубопроводе коттеджа. Мы выбрали давление в 3,5 бар, которое является средним приблизительным для этого объема гидроаккумулятора в 200л. Стоит учесть, что это давление на входе в систему водоснабжения коттеджа и в самой высокой точке (душ на 2-м этаже) оно уже будет немногим ниже. Для сравнения в городской сети в среднем от 2 до 2,5 бар. Также гидроаккумулятор является не только хранилищем резервного запаса воды и сокращает количество включений-выключений насоса, но и гасит скачки давления в трубопроводе - гидравлические удары.
• Hgeo = 35 м + 5 м + 1,5 м = 41,5 м
Геометрическую высоту составляют:
Вертикальное расстояние от насоса к "0" земли, который погружен на 5 метров ниже динамического уровня воды - 35 м + 5 м = 40 м
Вертикальное расстояние от "0" земли к гидроаккумулятору на первом этаже, в среднем - 1,5 м.
• Hf = 7,15 м
Общая длина трубопровода от насоса к гидроаккумулятору, равная сумме геометрической высоты и расстояния от скважины к гидроаккумулятору, составляет 56,5 м: 41,5 м + 15 м = 56,5 м.
Пусть трубопровод, к примеру, представляет собой пластиковую трубу ПНД Ø32.
При этом получается:
Hf = (Значение из таблицы1. для Ø32 в объеме 2,8 м3/час(=>3 м3/час) / 100 x Длину трубопровода)*1,15
Hf = (11 / 100 x 56,5 м)*1,15 = 7,15 м
Итак, H [m] = Ptap x 10,197 + Hgeo + Hf = 3,5 x 10,197 + 41,5 м + 7,15 = 84,34 м
Выбрано при Qср = 2,8 м3/час, H = 84,34 м
Tаблица 1.Потери напора (Hf) в пластиковых трубах и металлических водопроводных трубах, на отрезок прямой трубы длиной 100 м:
Количество воды |
Полимерные трубы |
Металлические водопроводные трубы |
|||||||||
м3/ч |
л/мин |
Номинальный диаметр трубы в мм |
Номинальный диаметр трубы в дюймах |
||||||||
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
1/2 |
3/4 |
1 |
1,1/4 |
1,1/2 |
||
0,6 |
10 |
7,8 |
1,8 |
0,66 |
0,27 |
0,09 |
9,91 |
2,41 |
0,78 |
|
|
0,9 |
15 |
15,5 |
4 |
1,14 |
0,6 |
0,18 |
20,11 |
4,86 |
1,57 |
0,42 |
|
1,2 |
20 |
27,6 |
6,4 |
2,2 |
0,9 |
0,28 |
33,51 |
8,04 |
2,59 |
0,68 |
0,35 |
1,5 |
25 |
43,8 |
10 |
3,5 |
1,4 |
0,43 |
49,93 |
11,91 |
3,83 |
1 |
0,51 |
1,8 |
30 |
57,5 |
13 |
4,6 |
1,9 |
0,57 |
69,34 |
16,5 |
5,28 |
1,38 |
0,7 |
2,1 |
35 |
73 |
16 |
6 |
2,4 |
0,7 |
91,54 |
21,75 |
6,95 |
1,81 |
0,91 |
2,4 |
40 |
|
22 |
7,5 |
3,3 |
0,93 |
|
27,66 |
8,82 |
2,29 |
1,16 |
3 |
50 |
|
33 |
11 |
4,8 |
1,4 |
|
41,4 |
13,14 |
3,4 |
1,72 |
3,6 |
60 |
|
42 |
15 |
6,5 |
1,9 |
|
57,74 |
18,28 |
4,72 |
2,38 |
4,2 |
70 |
|
50 |
18 |
8 |
2,5 |
|
76,49 |
24,18 |
6,23 |
3,13 |
4,8 |
80 |
|
|
25 |
10,5 |
3 |
|
|
30,87 |
7,94 |
4 |
3. Выбор насоса
Итак, необходимы: напор 84,34 м и подача 2,8 м3/час.
Исходя из этих параметров и выбираем требуемый насос у конкретного производителя.
При бурение скважин в Суворовском районе и всей Тульской области мы обычно сами выбираем скважный насос исходя из требуемых параметров, но можем установить насос выбранный непосредственно заказчиком.