Сепаратор водокольцевого насоса: как, зачем и сколько?

Сепаратор используется в обвязке водокольцевых насосов. Он вам обязательно понадобится, если вы хотите создавать вакуум в сложных промышленных условиях, где без водокольцевых насосов не обойтись. 

… зачем?

Отделять воду от воздуха. Из водокольцевого насоса выходит не только откачанный воздух, но и отработанная вода. Воздух нам не нужен, а вот за воду мы платим, так что не хотелось бы ее выливать после однократного использования. 

… как? 

В сепараторе вода оседает вниз, а воздух поднимается вверх. В устройстве сепаратора нет никакой магии — это просто бочка, в которую мы подаем водо-воздушную смесь из насоса. Само-собой, что уже через пару секунд пузырьки воздуха всплывают вверх и в бочке остается одна вода, которую мы можем подавать обратно в насос. 

… так просто?

 

Да. Никакой магии в сепараторах водокольцевых насосов нет. На их роль сгодится любая емкость подходящего размера. 

… какого размера? 

А вот тут начинаются сложности. 

Самый простой способ, вообще без расчетов

Проще всего взять бочку литров на сто и поставить ее на уровне насоса. Выходящий из насоса шланг закидываем в бочку сверху. Снизу в бочке делаем отверстие и через кран подключаем его к отверстию подачи воды в насос. Заливаем воду, и — готово. Вода будет подаваться в насос с небольшим подпором, а значит насос никогда не будет работать без воды. На выходной линии тоже почти не будет сопротивления, а значит насос не будет тратить энергию впустую. 

Большинство водокольцевых насосов работают именно по такому методу. Но есть один нюанс: вода в такой бочке будет греться. И греться ощутимо. Большой насос согреет такую бочку градусов на 20 за полчаса. 

Если горячая вода вас смущает (ведь чем горячее вода, тем хуже вакуум), то стоит либо взять бочку побольше (и тогда она согреется не так быстро) или рассмотреть вариант с радиатором. 

Радиатор или теплообменник

Не будем пока катить бочку побольше — оставим нашу маленькую. Но между выходом воды с бочки и насосом поставим радиатор. Например, старую батарею отопления из офиса начальника. Или современный алюминиевый многорёберный радиатор. Или даже профессиональный теплообменник. В любом из этих случаев горячая вода из бочки будет проходить через радиатор и охлаждаться. А мы ведь помним, что чем холоднее вода — тем лучше вакуум. 

Какой радиатор взять? Тут все просто: на каждом радиаторе указана его рассеиваемая мощность. Посмотрите на мощность двигателя вашего насоса: вам нужно подобрать радиатор равный хотя бы половине этой мощности (больше — лучше). 

Обратите внимание, что обычно у радиаторов есть кривая производительности: чем больше разница температур между окружающей средой и жидкостью внутри, тем больше тепла радиатор рассеивает. Вам же нужно подобрать радиатор, который рассеивает максимальное количество тепла при минимальной разнице температур. Лучше всего с этой задачей справляются теплообменники с вентиляторами. 

Если вы подобрали радиатор правильно, то большую часть года у вас в насосе будет достаточно холодная вода. Но если в вашем городе иногда случается лето — радиатор вам не поможет, и придется смотреть в сторону частичной рециркуляции. 

Обвязка с частичной рециркуляцией

В чем проблема радиаторов? Они могут охладить воду только до температуры окружающей среды. А если у вас в помещении под +40 °С? В этом случае ни один водокольцевой насос вам хорошего вакуума не обеспечит, придется что-то изобретать. Не строить же ради насоса холодильник?

К счастью, водопроводная вода почти всегда холодная. Во всяком случае — холоднее июльского воздуха. Этой водой мы и будем разбавлять нашу теплую.

Бочка у нас по-прежнему остается та же — литров 100 для любого насоса (хотя точный объем тут не важен). Сверху в нее по-прежнему заходит шланг из насоса. Снизу — как и раньше — подключен кран подачи воды в насос. Но добавляются еще два патрубка: 

1. Сверлим бочку на уровне сантиметров 20 от верхнего края, и врезаем туда трубу, которая уходит в канализацию (для того, чтобы не было запаха, можно установить гидрозатвор или приобрести обычный сантехнический сифон). Через эту трубу лишняя вода будет самотеком утекать из бочки в канализацию. 

2. В нижней части бочки, сантиметрах в 10 от дна, подсоединяем трубу, по которой будет подаваться свежая вода из водопровода. 

3. Помните кран, который у вас подавал воду в насос? Где-то возле него (в бочке) нужно будет установить датчик температуры, который будет управлять релюшкой, открывающей кран подачи холодной воды. 

Работать все это великолепие должно так: вы заливаете воду в бочку и включаете насос. Через какое-то время вода в бочке нагревается, и датчик температуры открывает подачу холодной воды. Холодная вода остается внизу бочки, а горячая вода поднимается вверх. Воды в бочке становится больше, и лишняя вода выливается через трубу-перелив из пункта 1. Так как сверху сливается именно горячая вода, очень быстро температура воды в бочке падает. Датчик температуры замечает, что теперь в насос подается холодная вода и закрывает кран подачи холодной воды. Какое-то время насос работает на имеющейся воде, а затем процесс повторяется заново. 

Кстати, в эту схему можно добавить и радиатор! 

Я уже вижу, как при упоминании датчиков и автоматических кранов моего читателя начинает душить жадность и сомнение: а нельзя ли обойтись без датчиков и автоматики? Что ж, попробуем. 

Рециркуляция без автоматики

Сделаем всё то же самое, но только без датчика температуры и автоматического крана. Мы же помним (помним же?), что каждый грамм воды нагреваясь на один градус Цельсия потребляет 4,18 Дж тепловой энергии? Помня, что один ватт — это 1 джоуль в секунду, нетрудно посчитать, сколько воды нужно добавлять в бочку каждую минуту, для того, чтобы поддерживать заданную температуру воды. 

Для тех, кто затрудняется выполнить это преобразование в уме, ниже расположен онлайн-калькулятор объема подмеса воды в сепаратор водокольцевого насоса. 

Поздравляю, теперь вы знаете все о сепараторах водокольцевых насосов!