какое давление в пылесосе

Мощность всасывания: что это такое и как будем измерять

Содержание:

Определение

Мощность всасывания — это одна из ключевых характеристик любого пылесоса. Для эффективного удаления загрязнений пылесос должен засасывать как можно больше воздуха. Однако в месте соприкосновения щетки с очищаемой поверхностью создается повышенное сопротивление, которое нужно преодолеть, то есть создать достаточное разрежение, без существенного уменьшения воздушного потока. Только так можно поддержать скорость движения воздуха, которой будет достаточно для перемещения загрязнений с убираемой поверхности и далее до фильтров пылесоса.

Мощность всасывания (Вт) = поток (м 3 /с) × разрежение (Па)

Рассчитанную таким образом мощность всасывания можно сравнить с потреблением пылесосом электроэнергии (если это возможно) и определить эффективность всасывающей системы пылесоса.

Описание методики

Для определения разрежения мы использовали дифференциальный манометр с пределами измерения ±34 кПа. Входное отверстие для измерения давления имеет диаметр 1 мм и просверлено по диаметру в стенке стальной «дюймовой» трубы с гладкой внутренней поверхностью (внутренний диаметр трубы 28 мм, толщина стенок примерно 3 мм). Такая конфигурация, согласно изученным материалам, позволяет достаточно точно определять давление (разрежение) в потоке воздуха. К этому отверстию через переходник и гибкую трубку подключался второй (отрицательный) штуцер дифференциального манометра. Первый штуцер оставался не подключенным, то есть мы измеряем разрежение в трубе относительно окружающей среды.

Трубы, сочленения и крыльчатка анемометра уже создают некоторое сопротивление потоку воздуха, однако оно фиксированное и относительно небольшое, тогда как при реальном использовании пылесоса сопротивление меняется в зависимости от используемой насадки/щетки, от типа убираемой поверхности и т. д. Для создания переменного сопротивления стенд был дополнен задвижкой типового размера в 1 дюйм. Внешний вид конструкции в сборе показан на фотографии ниже:

В месте забора воздуха установлена крыльчатка анемометра ( 1 ), далее гибкий переходник-адаптер ( 2 ), затем жесткий пластиковый переходник ( 3 ), короткая дюймовая труба ( 4 ), задвижка ( 5 ), длинная дюймовая труба ( 6 ) с отверстием для подключения манометра, стыковка с трубой пылесоса ( 7 ). Герметизация соединений, там, где это необходимо, выполняется с помощь изоляционной ленты из ПВХ или с помощью отрезков велосипедной камеры. Приборы на фотографии слева направо: анемометр ( 8 ), манометр ( 9 ), ваттметр ( 10 ). Отметим, что при определении силы всасывания пылесос к стенду подключается без насадок и с минимальной рабочей конфигурацией входных патрубков и труб. В случае обычного пылесоса это означает подключение к торцу гибкого шланга (к нему уже, как правило, можно подключать рабочие щетки и насадки). Связано это с тем, что мы хотим определить мощность всасывания, которая может быть задействована непосредственно для уборки. При этом пылесос оснащается всеми штатными фильтрами (по возможности новыми, в крайнем случае, хорошо очищенными и/или вымытыми), пустым пылесборником, если пылесос без мешка для сбора пыли, или новым мешком для пыли в противоположном случае. Пример рабочей конфигурации приведен на фотографии выше.

Пример

π×(62/1000) 2 /4×16,87×4,36×1000 = 222 Вт

Эффективность (КПД) составляет 222/1303×100 = 17%

Проведем серию замеров. В первой точке задвижка открыта полностью, в следующих точках задвижка последовательно закрывается на 1/2-1/4 оборота штурвала вплоть до полного перекрытия.

Сначала рассмотрим график зависимости потока воздуха от разрежения (в качестве характеристики производительности вентиляторов обычно приводят зависимость разрежения/давления от потока воздуха, но наш вариант графика больше соответствует проведенному эксперименту):

Видно, что закрывая задвижку, мы увеличиваем сопротивление, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потока и увеличению разрежения. Поток монотонно уменьшается до некоторого предела разрежения, после которого, видимо, открывается предохранительный клапан (он же индикатор переполнения пылесборника) — это сопровождается резким уменьшением потока (воздух начинает подсасываться и через клапан) и некоторым уменьшением разрежения. Далее поток продолжает монотонно уменьшаться, и, когда задвижка полностью закрыта, поток уменьшается до нуля, а разрежение возрастает до максимума.

Теперь рассмотрим график зависимости мощности всасывания от разрежения:

Сначала обсудим крайние точки. Начало измерений: задвижка полностью открыта, мощность всасывания относительно низкая, так как сопротивление, которое измерительный стенд оказывает потоку воздуха, не очень велико и сопоставимо с сопротивлением остальной части пути, по которому проходит воздух, и на преодоление которого тратится мощность вентилятора пылесоса — гибкий патрубок пылесоса, мешок для сбора пыли, фильтры. Последняя точка замера параметров: задвижка полностью закрыта, поток воздуха равен нулю, то есть никакой полезной работы совершаться не может, соответственно и мощность всасывания по определению равна нулю. Между этими точками мощность всасывания выходит на максимум, так как увеличивается сопротивление движению воздуха через измерительный стенд, и большая доля мощности вентилятора пылесоса тратится на преодоление этого сопротивления. В реальных условиях эксплуатации именно эта доля задействуется на совершение полезной работы — на очистку. При этом максимум соответствует очень сильному перекрытию просвета в задвижке. После максимума (полезная) мощность всасывания уменьшается, так как разрежение сильно возрастает, поток воздуха через стенд уменьшается, а паразитный подсос через стыки в частях пылесоса на пути движения воздуха, наоборот, увеличивается (на что тоже тратится мощность вентилятора). Также с уменьшением потока воздуха, видимо, уменьшается и эффективность собственно вентилятора. Резкий излом на данном графике, связан, как мы предположили выше, с открытием предохранительного клапана.

Таким образом, мощность всасывания зависит от сопротивления чистящей насадки. Собственно, это согласуется и с житейским опытом: если хочется очистить что-то очень грязное и от очень прилипчивого мусора, то используется щелевая насадка, а не широкая щетка. Можно предположить, что в характеристиках пылесоса производитель указывает именно максимальную мощность всасывания. В случае данного пылесоса максимальная реальная мощность всасывания равна примерно 480 Вт (на максимум мы могли и не попасть). Это даже выше указанных 400 Вт, но не забывайте, что мы убрали выпускной HEPA-фильтр, который оказывал бы существенное сопротивление и значительно снизил бы полезную мощность всасывания.

Приведем график зависимости потребляемой из электросети мощности от создаваемого разрежения:

С ростом разрежения (что соответствует уменьшению потока воздуха — мы закрываем задвижку) уменьшается потребляемая мощность, что, видимо, является типичным поведением в случае центробежного вентилятора с рабочим колесом с радиальными лопастями (именно такие обычно используются в пылесосах).

На последнем графике приведен коэффициент полезного действия (КПД), или доля в процентах мощности всасывания от потребляемой от электросети мощности в зависимости от создаваемого разрежения:

Этот график похож на зависимость мощности всасывания от создаваемого разрежения, но так как потребляемая мощность уменьшается, то максимальный КПД достигается непосредственно перед изломом на графике.

Выводы

В данной статье дано определение мощности всасывания и показана важность этой характеристики в качестве одного из параметров, определяющих качество пылесоса как машины для уборки мусора. Приведено описание стенда, с помощью которого можно определять мощность всасывания при различном сопротивлении воздушному потоку. В качестве примера приведены и обсуждены результаты, полученные для типичного бытового напольного пылесоса. В дальнейшем определение мощности всасывания по описанной методике будет проводиться в рамках тестирования бытовых пылесосов.

Источник

Мощность всасывания: что это такое и как ее измерять

Содержание

Содержание

Количество нулей, указанное на корпусе пылесоса, способно вскружить голову неискушенному пользователю, однако оно не в полной мере характеризует способность устройства втягивать пыль. Больший интерес в характеристиках пылесосов представляет мощность всасывания. О ней и поговорим в материале.

Определение мощности всасывания

В общем понимании, мощность — это величина, характеризующая скорость передачи энергии (выполнения работы) в единицу времени. В механике, электротехнике, термодинамике и т. д. существуют свои определения мощности, но общего принципа физической величины это не меняет. К примеру, в механике под мощностью понимается работа, проделанная в единицу времени, в электротехнике — энергия, затраченная или полученная в течение все той же единицы времени.

Касательно вакуумных систем, а пылесосы относятся именно к ним, существует понятие мощности всасывания, т. е. способности пылесоса втянуть в себя какой-то объем воздуха в течение определенного времени. Согласно принципу работы пылесоса, для того, чтобы создать поток, который устремится внутрь корпуса, необходимо создать внутри разрежение (зону низкого давления). Чем выше разрежение, тем активнее туда устремятся воздух и пыль.

Таким образом, мощность всасывания является произведением потока (объема) воздуха на величину разрежения.

Мощность всасывания = Поток × Разрежение

Измеряется мощность всасывания, как и другие разновидности мощностей, в ваттах.

Есть и другие единицы измерения «воздушной мощности», именуемые аэроваттами. По сути, это та же самая физическая единица, но для простоты восприятия ее назвали несколько иначе. Поскольку аэроватты не входят в перечень физических единиц, включенных в международную систему единиц СИ, то технически правильнее будет измерять мощность в привычных ваттах.

Отличие мощности всасывания от электрической мощности

Как видно из данного выше определения, мощность всасывания характеризует работу вакуумной системы пылесоса. В то время, как под электрической мощностью понимается энергия, затрачиваемая на работу электродвигателя пылесоса.

Это абсолютно разные величины и абсолютно разные характеристики пылесоса!

Каждая из них важна для определения эффективности пылесоса, но всасывающую способность характеризует именно мощность всасывания.

Что касается порядка цифр для каждого вида мощности, дела обстоят следующим образом. Электрическая мощность — это не что иное как мощность электродвигателя пылесоса. Ее значения находятся в пределах 500–2000 Вт. Мощность всасывания — вычисляемая величина, на значение которой оказывает влияние множество факторов:

Как правило, значение мощности всасывания для пылесосов бытового назначения, находится в пределах 150-400 Вт. Чем выше этот показатель, тем лучше аппарат засасывает мусор и пыль.

Методика замера мощности всасывания

Методика определения мощности всасывания подразумевает измерение величины воздушного потока и разрежения, создаваемого в вакуумной системе. Один из вариантов измерительного стенда приведен на схеме.

Воздушный поток вычисляется путем умножения скорости воздуха (показания анемометра) на сечение магистрали, подключенной к прибору. Разрежение измеряется вакуумметром, или, как показано на схеме, дифференциальным манометром. Его использование более предпочтительно, поскольку прибор имеет два датчика для измерения (разрежения и избыточного давления). Датчик избыточного давления к системе не подключается. Он измеряет атмосферное давление, а его показания используют для вычисления разности между нормальным давлением и давлением в вакуумной системе. Разница показаний датчиков есть не что иное, как значение разрежения, создаваемого внутри корпуса.

Произведение измеренных величин потока и разрежения дает мощность всасывания.

Здесь важно понимать, что любое препятствие на пути воздушного потока (мешок для мусора, система фильтров и т. д.) снижает скорость воздушного потока и, как следствие, негативно сказывается на величине значения мощности всасывания, существенно снижая ее. Также недопустим паразитный подсос воздуха, вызванный неисправностями пылесоса (трещины в шланге, корпусе, неплотно закрытые крышки и т. д.), поскольку поступление воздуха извне снижает величину полезного потока.

Единого стандарта, в соответствии с которым определяют мощность всасывания, не существует. В настоящее время он находится в разработке. Поэтому производители пылесосов измеряют мощность в своих испытательных лабораториях, руководствуясь внутренними регламентами и процедурами. Причем далеко не всегда значения мощности всасывания у конкретной модели становятся достоянием общественности. Правил, предписывающих ее указывать, не существует.

Наличие этого параметра в техническом паспорте пылесоса — признак хорошего тона и уважительного отношения к потребителю.

Определяем мощность всасывания конкретных моделей пылесоса

Существует несколько типов внутреннего устройства пылесосов, в которых для очистки воздуха используются различные виды пылесборников:

Устройство и принцип действия пылесосов различных конструкций подробно рассмотрен в материале блога DNS.

Как уже говорилось ранее, значение электрической мощности и мощности всасывания важны для определения эффективности пылесоса, его коэффициента полезного действия (КПД).

КПД = Мощность всасывания / Электрическую мощность × 100, (%)

Для иллюстрации эффективности пылесосов различных систем, в рамках материала составим небольшой рейтинг, в который включим по одной модели каждого типа.

Выбор претендентов в каждой номинации предоставим пользователям, установив значение фильтра сортировки в положение «Сначала популярные», и рассчитаем соотношение мощностей для первой модели из сформированного списка.

Среди пылесосов с мешком, чести участвовать в нашем импровизированном рейтинге удостоилась модель Bosch BSGL3MULT3.

Отношение мощности всасывания к электрической мощности составляет 12,5 %, что объясняется наличием серьезного препятствия на пути прохождения воздуха — там установлен мешок для сбора мусора. По мере его заполнения КПД пылесоса будет дополнительно снижаться.

В качестве испытуемого среди пылесосов с аквафильтром, пользователи определили Thomas Twin Tiger.

Показатель его эффективности составляет:

КПД = 300 / 1600 × 100 = 18,75 %

В такой конструкции небольшое сопротивление потоку оказывают аквафильтр и система фильтрации, в частности HEPA-фильтр, особенно если он не новый и уже успел засориться.

Среди пылесосов с контейнером лидером по популярности среди пользователей стал Samsung SC4520.

Его эффективность составила 21,875 %, что объясняется минимальным количеством препятствий на пути прохождения воздушного потока.

Вне конкурса в рейтинг был включен еще один аппарат — Dyson Cinetic Big Ball Animalpro 2.

Его выбор не случаен. Во-первых, интересно посмотреть результаты от законодателя моды среди пылесосов циклонного типа. Во-вторых, любопытно узнать возможности устройства мультициклонного типа. Т. е. аппарата, функции по очистке воздуха в котором делегированы не одному циклону, а целому каскаду циклонных очистителей воздуха. Наличие нескольких циклонных фильтров позволяет существенно снизить мощность электродвигателя, действуя не в ущерб эффективности устройства, что и доказывает наш расчет.

КПД = 164 / 700 × 100 = 23,42 %

Источник

Какой вакуум создает пылесос: как определить разрежение и объем потока, что такое мощность всасывания

Трудно представить себе современную уборку без пылесоса. Бытовая техника способна справиться даже с самым мелким сором и устранить аллергены с любых поверхностей. Важнейшей характеристикой любого устройства для сухой и влажной уборки является то, какой вакуум создает пылесос. По факту этот показатель представляет собой высокое разрежение воздуха, по которому определяют мощностью всасывания в бытовой технике. Если рассматривать этот параметр с точки зрения точной науки физики, то это отрицательное давление, измеряемое, как правило, в Паскалях.

Определение вакуума и разрежения пылесоса

Ключевой характеристикой любого пылесоса является мощность всасывания. Чтобы прибор для уборки проводил более качественное удаление мусора, он должен захватывать больше воздуха, которое под силой давления тянет за собой пылевые частицы любой фракции.

Когда щетка пылесоса соприкасается с очищаемой поверхностью, возникает естественное сопротивление. Насколько хорошо его сможет преодолеть устройство, показывает мощность всасывания, по которой обычно выбирают бытовую технику для уборки. При этом, чем она выше, тем, как правило, больше потребление электроэнергии.

Для преодоления получившегося естественным путем сопротивления важно знать, какое разряжение создает пылесос. Однако процесс создания вакуума должен проходить без уменьшения потока захватываемого воздуха. Это, в свою очередь, позволит поддержать скорость движения, достаточную для передвижения захватываемой пыли к фильтрам устройства.

Таким образом, эффективность бытовой техники для уборки определяется следующими факторами:

Эти две величины и определяют мощность всасывания любой модели, которую производители предлагают в технических характеристиках устройства в ваттах.

Некоторые стандарты для пылесосов

Мощность всасывания, напрямую зависящая от того, какой вакуум создает пылесос во время эксплуатации, разнится, в зависимости от конструкции устройства. Чем мощнее пылесос, тем, соответственно, выше его стоимость из-за расширенных возможностей более качественной уборки.

Примерные стандарты для пылесосов, в зависимости от конструкции, следующие:

Как рассчитать мощность всасывания по разрежению

Рассчитывать мощность всасывания может по различным стандартам, предпочтительно для этого использовать следующую формулу:

Мощность всасывания (в ваттах)=разрежение (в Паскалях)*объем воздушного потока (в кубических метрах за секунду)

Полученную в результате величину можно сравнить с электроэнергией, которую пылесос потребляет при эксплуатации. Это, в свою очередь, позволяет определить эффективность планируемой к покупке модели.

Определить скорость воздушного потока можно с помощью ручного анемометра крыльчатого типа, полученную величину следует умножить на сечение трубы, в которую затягивается воздух.

Чтобы определить, какое разрежение создает пылесос, потребуется манометр, работающий по дифференциальному типу. При этом разрежение воздуха получится относительно среды, которая окружает устройство для уборки.

От чего зависит создаваемое разрежение

В характеристиках пылесоса производители обычно указывают максимальное значение разрежения и расхода воздушного потока во время работы. Соответственно, наибольшее разрежение возможно при нулевом расходе воздуха, и, наоборот, воздуха расходуется больше всего в тот момент, когда разрежение равно нулю.

Какое разрежение создает пылесос, зависит и от размера отверстия, через которое пропускается воздушный поток. Чем оно больше, тем меньше значение этой величины.

Высоким разрежением обычно обладают промышленные пылесосы, мощность всасывания которых рассчитана на частицы мусора большой фракции. Создается оно с помощью специальной вакуумной турбины. Большинство промышленных устройств снабжено специальным датчиком измерения уровня создаваемого вакуума.

Источник

Выбираем пылесос или как пересчитать Вт в кПа и мбар

Постараюсь привести реально значимые данные, отсеивая «маркетинговый шум».

Обновлено 8 мая 11:50

1. Определитесь с типом уборки. Считаю, что большинству подойдёт традиционный пылесос сухой очистки. Негативный опыт использования бюджетных моделей часто вынуждает искать принципиально другие, однако пылесосы для влажной уборки (моющие, паровые) скорее дополняют, нежели заменяют обычные из-за ряда специфических особенностей. Габариты, масса, дополнительное время для просушки очищенных поверхностей и сложность очистки самого пылесоса – всё это говорит не в пользу моющих моделей и не позволяет рекомендовать их для повседневной уборки. Скорее, они нужны для «генералки» или устранения проливов на ковры и мебель. Если в доме есть животные, маленькие дети или большие свиньи – моющий пылесос вам нужен, иначе – нет.
Роботизированные пылесосы способны повысить степень крутизны, но не чистоты дома. При стоимости десятка серьёзных моделей ручных пылесосов они уступают им по всем параметрам.

2. Решите для себя: брать пылесос с циклонным фильтром или пылесборником в виде мешка. Преимущество первого типа заключается в отсутствии расходных материалов и простоте первичной очистки самого пылесоса. Разделение пыли на крупную и мелкодисперсную в сочетании с вихревым направлением потока воздуха способствует сохранению силы всасывания в течение всего времени уборки. Плюсам второго типа являются изначально большая сила всасывания (при прочих равных параметрах) и, как следствие – более быстрая очистка без повторных проходов, особенно в начале уборки.
Если изготовитель не сильно увлекался дизайнерскими изысками, то найти подходящие одноразовые (бумажные) или многоразовые тканевые мешки труда не составит. Реально через год – полтора использования все фильтрующие элементы циклонных пылесосов стоит менять. При всех уверениях в «вечности», они забиваются тонкой пылью, разрушаются и становятся источником неприятного запаха. Их промывка либо невозможна в силу конструктивных особенностей, либо не даёт ожидаемых результатов. По затратам замена сложных (часто – многокомпонентных) фильтрующих элементов у циклонных пылесосов раз в год сопоставима с периодической заменой более простых мешков пылесборников.

4. Обратите внимание на технические параметры. Самый важный из них – создаваемое разряжение, также называемое «мощностью всасывания». С точки зрения физики это отрицательное давление, которое следует измерять в Паскалях или хотя бы внесистемных единицах. Однако с тяжёлой руки маркетологов, вместо кПа и мбар на коробках часто красуются «аэродинамические ватты», которые неизвестно как измеряются. Однозначного способа сопоставить эти «Ватты» Паскалям нет, однако с массой оговорок таблица соответствия могла бы выглядеть так:

Красным цветом выделены автомобильные, детские и субкомпактные пылесосы; жёлтым – компактные и моющие; синим – циклонные; зелёным – полноразмерные с мешком для сбора пыли. Строка внизу добавлена для удобства пересчёта произвольного значения «аэродинамических ватт» в единицы измерения давления.

5. Оцените качество сборки. Общий вид должен внушать надёжность, все крепления фиксироваться чётко и легко сниматься. Основная труба – телескопическая, металлическая (сталь, алюминий) или из композитного пластика. Шланг – достаточно гибкий, но при этом прочный и не сминающийся при перекручивании. Резиновые бортики на корпусе помогут уберечь от царапин как мебель, так и сам пылесос.

6. Посмотрите комплектацию и способ хранения принадлежностей. Турбощётка и щелевая насадка действительно необходимы, остальному же обычно легко найти замену. Первая позволит удалить волосы любовниц, шерсть любовников и нитки даже с длинноворсовых ковров, а вторая – пропылесосить плинтус, углы и стыки. Также щелевая насадка нужна для эффективной работы в режиме выдува и отлично подходит для бесконтактной очистки внутреннего пространства системного блока.
Обратите внимание на то, что продающиеся отдельно «универсальные» турбощётки сильно уступают фирменным. Поэтому вариант доукомплековать пылесос самостоятельно – довольно сомнительный.
Фильтр тонкой очистки просто должен быть. Его тип (HEPA, водяной, электростатический) принципиального значения не имеет. Любой из них улавливает как мельчайшую пыль, так и углеродные частицы, появляющиеся в выдуваемом воздухе из-за износа щёток электродвигателя. Вопрос лишь в проценте её улавливания, и здесь стоит заглянуть в выписку из стандарта DIN EN 1822-1:1998.

Источник