Почему общая высота всасывания поверхностного насоса не более 8 метров?

Давление, создаваемое атмосферой на все тела, которые в ней находятся, а так же на земную поверхность, называют атмосферным давлением. Как измерить атмосферное давление, первым догадался итальянский ученый Торричелли. Предложенный им опыт был сделан в 1643 году.

В этом опыте была использована запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной 1 м. Её заполнили ртутью, а потом, закрывши открытый конец, перевернули отверстием вниз и погрузили в широкий сосуд с ртутью.

После того как трубку открывали, часть ртути из нее выливалась в сосуд, а в верхней части трубки образовывался вакуум. При этом высота столба ртути в трубке была 760 мм. Ученый установил, что сила, которая не дает возможности ртути, против её природного свойства, падать вниз, есть внешняя сила.

Атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. (Закон Паскаля). Т.е давление атмосферы можно измерить высотой соответствующего ртутного столба. Его высоту измеряют в миллиметрах.

Так все же, с какой глубины можно поднять воду поверхностным насосом?

Плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Ртуть в трубке поднимается на 760 мм. Тогда вода поднимется на высоту в 13,6 раза больше. Это значение будет 10 336 м. Поэтому, поверхностный насос может качать воду с глубины до 10 м.

Поверхностные насосы способны гарантировано поднять воду с 8-ми метровой глубины.

8 метров – это не просто общая высота всасывания, сюда входит непосредственно перепад высот между местом установки насоса и динамическим уровнем воды, потери напора по длине всасывающей трубы и все местные потери. Т.е. если насос находится на расстоянии например 40 метров от скважины, где уровень воды находится на отметке - 8 метров, насос не сможет поднять воду при таких условиях либо будет работать в режиме кавитации, так как общие потери на всасывании в этом случае будут около 9,5 метров (безусловно это значение зависит от диаметра трубопровода).

Как известно, теоретическая максимальная высота подъема жидкости центробежным насосом составляет около 10,3 метра (при нормальном атмосферном давлении в 101325 Па). В реальной жизни существуют потери на трение по длине водоподъемной трубы, местные потери в приемном клапане, поворотах, задвижках и т.п., плюс атмосферное давление не постоянно. Также на параметры всасывания влияет температура жидкости (повышается давление насыщенных паров). С учетом вышесказанного, мы и приходим к заявленной большинством производителей насосов цифре – 8 метров. На практике случается, что насосы действительно могут работать, подавая воду с большей глубины. Но нет никакой гарантии, что насос не станет в определенный момент работать в режиме кавитации, или близкому к нему, что приведет к быстрому выходу его из строя.

Существует еще один класс поверхностных насосов, способных поднять воду с глубины до 40 метров. Это насосы с погружным (выносным) эжектором. В данном случае в скважину (колодец) от насоса будет идти две трубы, в конце которых и устанавливается эжектор. По одной трубе вода будет подниматься наверх к насосу, а по второй трубе часть этой воды будет поступать обратно к эжектору и смешиваться с основным потоком жидкости в профилированном канале, в котором создается дополнительный локальный перепад давления. Этим обеспечивается подсос в восходящий поток новой порции жидкости из колодца, с передачей ему части кинетической энергии вернувшейся жидкости. Таким образом, возможно поднять воду с глубины более чем 8 метров, но так как часть воды возвращается обратно, то расход таких насосов невелик и находится на уровне от 0,4-1,5 м³/ч.