Чем отличается вихревой насос от центробежного и какой лучше купить

Почему один насос подходит для инженерной системы, а другой – нет? Порой даже у насосов со схожими техническими характеристиками разные шансы на обеспечение достаточного напора в сетях водоснабжения. В этой статье разберемся, вихревой или центробежный насос – какой лучше для разных систем водоподготовки.

Отличия принципов работы

Отличие вихревого насоса от центробежного и наоборот прежде всего заключается в принципе подачи воды.

Центробежные насосы

Здесь для поднятия давления воды применяется центробежная сила. Основным рабочим механизмом является колесо с лопатками (крыльчаткой), которое крепится на ведущий от мотора вал. Поток воды, попадая в корпус, проходит через лопатки колеса и сдвигается из центра к стенкам насоса на периферию. В это время вода под действием кинетической энергии вращается и начинает движение к выходному патрубку. Энергия движения в спиральном диффузоре преобразуется в давление, жидкость покидает пределы корпуса и движется в трубы.

При движении воды на выход в принимающем (входном) патрубке образуется разрежение. Благодаря получившемуся вакууму, в насос поступает новая порция перекачиваемой воды.

В такой системе нет сопротивления потоку, создаваемое давление будет зависеть лишь от силы, с которой электродвигатель вращает колеса.

Принцип позволяет использовать такие насосы в быту регулярно с минимальными ограничениями в отличие от аналогов. Однако важно обращать внимание на класс энергопотребления, чтобы эксплуатация была дешевле. 

Вихревые насосы

Лопатки рабочего колеса насоса расположены радиально. Поступившая через входной патрубок жидкость проходит через лопатки несколько раз. За счет этого вода набирает энергию, которая также переходит в давление и передается в систему водоснабжения. Патрубки располагаются по касательной линии к механизму.

У обоих типов насосов присутствует обратный клапан, препятствующий попаданию воздуха в камеру. Принципиальное отличие заключается в количестве проходов воды через рабочий механизм: при однократном прохождении воды в центробежном насосе, вихревой пропускает жидкость несколько раз. Это помогает создавать большее давление и уменьшить расход энергии.

Разница устройства и конструкции

Исходя из различий в принципе работы, логично предположит и конструкционную разницу приборов.

Центробежные насосы

Корпус центробежного насоса имеет цилиндрическую форму и достаточно узок. Изготавливается из нержавеющей стали, устойчивого к повреждениям высокопрочного чугуна или полимерных материалов.

Данные устройства отличаются надежным и в то же время простым лопастным механизмом. Механизм подключен к двигателю через вал, это дает высокую эффективность работы. Работа начинается, как только ток от розетки электропитания достигает головки. При этом центробежный насос конструктивно проще, его просто обслуживать и ремонтировать из-за доступа к рабочим узлам.

Различия между конкретными моделями могут быть в особенностях воды, для перекачивания которой они предназначены.

Для пресной воды подходит колесо закрытого типа, где лопасти находятся между двумя пластинами. В полузакрытой конструкции крыльчатка крепится к диску только с одной стороны, эта схема прохождения воды наиболее эффективна для жидкостей с мелкими частицами.

Наконец в изделиях открытого типа при перекачке через крыльчатку поступающая жидкость не встречает препятствий. Поэтому такие насосы выбирают для грязной воды.

По расположению значимых частей они также бывают консольными, моноблочными, консольно-моноблочными, секционными, дисковыми.

Модели промышленного назначения для рядовых и специфических производств оснащаются ротором, фланцами у входного и выходного отверстия. Электропривод питается от трехфазной сети.

Вихревые насосы

Чем отличается вихревой насос от центробежного насоса, так это наличием в конструкции манометра и фильтрующей системы на входе. Здесь также присутствует колесо (импеллер), создающее поток, патрубки, различные уплотнители и двигатель. В зависимости от масштабов и особенностей назначения вместо простых уплотнителей в насосе могут быть установлены магнитные муфты. Для машин промышленного назначения или перекачки больших объемов воды характерна установка на насос двигателя внутреннего сгорания.

Сравнение характеристик

Какой насос лучше: центробежный или вихревой, можно лучше понять по характеристикам, которые дают оборудованию конструктивные особенности.

Характеристические кривые

На отличие вихревого и центробежного насоса оказывают влияние особенности использования.

Различия областей применения

Исходя из разницы вихревых и центробежных насосов, их используют в узконаправленных сферах, где с подобной техникой легче всего добиться желаемого результата.

Центробежные насосы

• Системы отопления и кондиционирования In-Line работают от центробежных насосов повышенной надежности и КПД.
• Охлаждение в промышленных масштабах: оборудование обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в промышленных машинах и кондиционерах.
• Чем отличаются центробежные насосы от вихревых, так это тем, что они идеальны для организации водоснабжения в высотных зданиях.
• Распространены на местах транспортировки канализационных стоков.

Вихревые насосы

• За счет допустимого содержания газообразных примесей, насосы подходят для работы с бензином и нефтепродуктами.
• Отлично качают вязкие и высокотемпературные субстанции вроде битума.
• В чем разницы вихревого и центробежного насоса? Первые способны перекачивать сжиженные газы с углеводородным составом.
• Самовсасывающая функция помогает насосам справляться с конденсатом от пара.
• Хорошо создаю вакуум.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Плюсы

• Значительный КПД.
• Минимум вибрации от двигателя и пульсации потока.
• У моделей большой диапазон производительности.
• Простая и износостойкая конструкция.
• Низкая шумность.
• Низкие эксплуатационные затраты.
• Служат до 25 лет.
• Способен перекачивать загрязненную жидкость и воду с примесями.
• Простота установки.
• Обеспечивает бесперебойную подачу жидкости.
• Устойчивость к поломкам.

Минусы

• Нет возможности самовсасывания у простых моделей.
• При смене некоторых факторов КПД может снижаться.
• С трудом обеспечивает большой напор в простых системах.
• Очень ограниченно используются с вязкими жидкостями.
• Допускают перекачивания жидкости лишь с минимальным включением газа.
• Недопустим сухой старт насоса.
• Требует полной герметизации.
• Ограничен диапазон рабочих температур.

Преимущества и недостатки вихревых насосов

Плюсы

• Энергоэффективность.
• Самовсасывание с больших глубин.
• Создание высокого давления воды при низких затратах.
• Небольшие габариты.
• Поддерживает характеристики даже при сопротивлении разных факторов.
• Работает при большом количестве газовых примесей.
• Не требует заливки воды перед запуском.
• Работает с вязкими жидкостями.

Минусы

• Чувствительность к примесям в воде.
• Имеет низкий КПД.
• Малая производительность.
• Быстро изнашиваются механизмы.
• Дороже выходит ремонт и обслуживание.
• Меньший срок службы.

Рекомендации по выбору

Центробежный или вихревой насос выбрать будет проще, если точно известно, где и как оборудование будет использоваться.

Когда лучше выбрать центробежный насос

• Прибор поможет в том случае, если нужна высокая производительность. Чем центробежный насос отличается от вихревого, так это тем, что способен обеспечить водой дом с несколькими точками водоразбора, работать на полив дачного участка.
• Если вы не хотите тратить много денег на электроэнергию при высокой производительности.
• Центробежный насос отлично справится с мало и сильнозагрязненной водой, но не применим для составов с большой вязкостью и примесью газов.
• Что лучше – центробежный или вихревой насос, когда важна тишина и низкий уровень вибрации. Выбор лучше сделать в пользу первых.
• В систему без самовсасывания.

Когда лучше выбрать вихревой насос

• Изделия – оптимальны вариант для многоступенчатых систем, поскольку обеспечивают большое давление.
• Есть необходимость работать с самовсасыванием.
• Если в системе требуются частые запуски и остановки. Двигатель оборудования обладает большой стойкостью к износу.
• Нужен небольшой по размеру агрегат.
• В случае, когда нужны стабильные характеристики при изменениях в системе.

Центробежно-вихревые насосы

Принимая в расчет различие вихревого и центробежного насоса современные производители решили сочетать положительные свойства обеих моделей в новом оборудовании.

Поскольку вихревые агрегаты сильно шумят, о их использование приемлемо далеко не везде. Чтобы решить эту проблему были придуманы центробежно-вихревые насосы.

Особенность конструкции в том, что к стандартному вихревому насосу перед рабочей камерой добавляется центробежное колесо. За счет своей работы оно помогает ускорить движение воды на входе в основной механизм.

При создании завихрений в этом случае не образуется больших вибраций, а КПД насоса в целом возрастает.

У комбинированного насоса есть и существенный недостаток – высокая стоимость.

Инженерные расчеты

В чем отличие центробежного насоса и вихревого уже было подробно рассказано ранее. Чтобы не ошибиться с конкретными характеристиками. Предлагаем примеры расчетов под каждый вид оборудования.

Расчет параметров центробежного насоса

• Напор считается по формуле H = (u₂²/g) × ψ.

u₂ – скорость жидкости на периферии корпуса;

g – ускорение свободного падения (постоянная величина);

ψ – коэффициент напора. Для быстронапорных он равен от 0,4 до 0,6.

• Скорость движения по окружности измеряется следующим способом:

u₂ = π × D₂ × n / 60. 

В этой формуле D₂ – внешний диаметр колеса (в метрах), а n – частота оборотов вала.

• Потребляемая мощность. P = ρ × g × Q × H / (η × 1000).

P – мощность в киловаттах;

ρ – плотность жидкости в килограммах на кубический метр;

Q – показатель подачи насоса (м3/с);

H – показатель напора насоса (м);

η – КПД насоса.

Расчеты параметров вихревого насоса

• Напор. H = (u₂²/g) × k × z

k – эмпирический коэффициент (0,3 — 0,5);

z – количество циклов циркуляции.

• Мощность. P = ρ × g × Q × H / (η × 1000), где η составляет от 0,25 до 0,45.

Пример сравнительного расчета

При знании некоторых исходных данных, взятых из технических характеристик насоса, можно сделать расчет затрат на использование оборудования в одинаковых условиях.

Например, при необходимости подачи в 10 кубов, напора в 50 метров, исходной плотности жидкости 1000 кг/м³ и частоте оборотов в минуту 2 900, получим.

Как видно, для решения задачи подойдет вихревой и центробежный насос, отличия будут в расходах. На примере этого расчета хорошо видна та экономия, которую получает пользователь при покупке центробежного насоса при его КПД.