Трубопровод с насосом
Трубопровод, с помощью которого насос подает воду из водоема в резервуар, расположенный на берегу, представлен на рис. 6.7. Он состоит из всасывающей трубы I и трубы II, подающей воду от насоса в резервуар. Такой трубопровод начинает действовать при включении насоса, когда вся система заполнена водой. Поэтому на входе во всасывающую трубу устанавливают обратный клапан, который закрывает вход в трубу, если вода начинает вытекать из нее в водоем после остановки насоса. Кроме того, вход во всасывающую трубу оборудуют сеткой, предотвращающей попадание в нее плавающего мусора и рыб. На трубе II устанавливают задвижку, которая закрывается после остановки насоса. Если обратный клапан не удержал воду в трубе I, то перед началом работы насоса, открыв задвижку, можно через насос заполнить трубу I из резервуара.
Будем полагать, что диаметры, длины и шероховатости труб заданы, и определим, какова должна быть разность напоров на выходе и входе в насос (т.е. Ннас), чтобы обеспечить подачу расхода Q в резервуар. Зададим четыре сечения и плоскость сравнения так, как показано на рис. 6.7, и запишем уравнение Бернулли для сечений 1 — 1 и 2—2:
Нe1 =Не2 + hкл + hl1 + hп + hl2, (6.27)
где Hei = zi + pi/γ + αivi2/2g — гидродинамическии напор в i-м сечении;
hкл, hl1 hп, hl2 — потери напора в клапане, по длине вертикального участка, на поворот и по длине горизонтального участка, соответственно.
|
Для сечений 3—3 и 4—4, согласно уравнению Бернулли,
|
|
|
Не3 = Не4 + hl3 + hд + hвых (6.28)
где hl3, hд и hвых — потери напора по длине, на задвижке и на выход в резервуар. Кроме того, при прохождении через насос гидродинамический напор увеличивается на величину Ннас, следовательно
Не2 + Ннас =Нe3. (6.29)
Принимая во внимание, что
z1 = 0, p1 = р4 = р3, z2 = z3 = a, z4 = а + b, v1 = 0 и v4 = 0, (6.30) из системы уравнений (6.27), (6.28) и (6.29) найдем
Ннас = hкл + hl1 + hп+hl2+hl3+ hд + hвых + a + b = Hтp + a + b,
где значения потерь напора при заданном расходе Q вычисляются по формулам Вейсбаха-—Дарси и Вейсбаха, а Нтр — суммарные потери напора в трубопроводе. Пьезометрическая и напорная линии для рассматриваемой задачи представлены на рис. 6.7.
Для обеспечения устойчивого режима работы насоса и трубопровода необходимо, чтобы вакуум в трубе и, в частности, на входе в насос не превышал значения (hвак)max = (6...7) м вод. ст. Значение максимального вакуума в данном случае на входе в насос найдем из уравнения (6.27), которое представим в виде
z1 + p1/γ + α1v12/2g = z2 + p2/γ + α2v22/2g + hкл + hl1 + hп+hl2.
Подставляя значения слагаемых из (6.30), получим (hвак)max = (pa – p2) / γ= a + α2v22/2g + hкл + hl1 + hп+hl2. (6.31)
Для уменьшения значения (hвак)max, если оно превышает (hвак)доп следует увеличить диаметр всасывающей трубы или понизить отметку оси насоса, т.е. уменьшить расстояние а, называемое высотой всасывания.
|
|
|
Если выразить средние скорости в трубопроводе через расход Q, то необходимый рабочий напор, создаваемый насосом, можно представить в виде Ннас = a + b + Hтp(Q), где Hтp(Q) ~ Q2.
Пусть для перекачивания воды используется центробежный насос, который оснащен асинхронным электрическим двигателем, имеющим значительный запас мощности и, следовательно, практически постоянную
|
скорость вращения. Рабочая характеристика такого насоса представляет собой зависимость Ннас =fнac(Q). Она является паспортной характеристикой насоса и приводится в каталоге насосов. Если нанести зависимости для Ннас и Нтр на один график (рис. 6.8), то точка пересечения соответствующих кривых определяет рабочую точку гидравлической системы, представленной на рис. 6.7. При подборе насоса для этой системы следует иметь в виду, что его номинальный расход должен быть не меньше необходимого расхода Qтр, а номинальный напор близок к значению (Ннас)раб, соответствующему рабочей точке; при этом коэффициент полезного действия ηнас насоса будет максимальным.
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!