1.2.5 Висота всмоктування насоса

Максимально допустима висота всмоктування (рисунок 1.1) визначається як:

,

(1.18)

де – тиск в приймальному резервуарі, Па;

– тиск насичених парів, Па;

– допустимий кавітаційний запас, м;

– сумарні втрати напору у всмоктувальному трубопроводі, м.

Допустимий кавітаційний запас визначається як:

,

(1.19)

де – частота обертання насоса, об/хв;

– витрата, м³/с;

– безрозмірний коефіцієнт швидкості приймається від 800 до 1300.

Для насосів з двостороннім входом в робоче колесо у формулу (1.12) замість треба підставляти .

Сумарні втрати напору у всмоктувальному трубопроводі визначаються за формулою:

,

(1.20)

Приклад 1.1

Знайти фактичну продуктивність насосної установки при роботі її на трубопровід за наступними даними: насос 4К-12 має подати воду з заданою продуктивністю л/с на висоту м в напірний резервуар з надлишковим тиском кПа, довжина лінії всмоктування м, довжина лінії нагнітання м, тиск в приймальному резервуарі атмосферний Па. Схема установки приведена на рисунку 1.1.

Розв’язок

За формулами (1.3) та (1.4) визначаємо діаметри лінії всмоктування та нагнітання при швидкостях м/с, м/с.

м,

м.

За додатком 3 вибираємо найближчий зовнішній діаметр та товщину стінки: мм, мм, мм, мм.

Уточнені внутрішні діаметри будуть наступними:

мм,

мм.

За формулою (1.18) максимально допустима висота всмоктування:

.

За додатком 5 для води при : густина кг/м³, кінематична в’язкість м²/с, тиск насиченого пару кПа.

За формулою (1.19) допустимий кавітаційний запас:

м.

Згідно додатку 8 характеристика насоса 4К-12 задана таблично і приведена в таблиці 1.2.

Для визначення коефіцієнту гідравлічного опору визначаємо число Рейнольдса (формула 1.15)

.

Таблиця 1.2 – Характеристика насоса

Марка Насоса	Пара-метри	Числові параметри
4К-12 об/хв	Q, л/с	0	10,0	18,0	25,0	33,4
	Н, м	37,0	39,0	37,7	34,6	28,0
	η, %	0	53,0	72,0	78,0	74,5

Перехідні числа Рейнольдса за формулами (1.16), (1.17):

,

.

Оскільки , то коефіцієнт гідравлічного опору визначаємо за формулою (дивись таблицю 1.1):

.

Визначимо коефіцієнти місцевих опорів у всмоктувальній лінії за додатками 6 та 7:

1. для засувки, що повністю відкрита – ;

2. для плавного повороту на 90° – визначимо за формулою:

або

,

тоді

;

3. для всмоктувального клапана при мм – .

Тепер, визначимо суму коефіцієнтів місцевих опорів у всмоктувальному трубопроводі:

.

Знайдемо фактичну швидкість руху рідини у всмоктувальному трубопроводі за формулою (1.7):

м/с.

За формулою (1.20) визначимо сумарні втрати напору у всмоктувальному трубопроводі:

м.

За формулою (1.18) максимально допустима висота всмоктування:

м.

Для подальших розрахунків приймаємо м.

Характеристика трубопроводу згідно формули (1.1) матиме вигляд:

або

.

Визначимо коефіцієнти місцевих опорів для напірної лінії за додатками 6 та 7:

1. для засувки, що повністю відкрита – ;

2. для плавного повороту на 90° при – визначимо за формулою:

,

тоді

;

3. для зворотного клапана при мм – ;

4. для виходу із труби в резервуар – .

Визначимо суму коефіцієнтів місцевих опорів для напірного трубопроводу:

.

Сумарні гідравлічні втрати напору у всмоктувальному та напірному трубопроводах за формулою (1.13) складають:

або

.

Тоді характеристика трубопроводу матиме вигляд:

.

Тепер задаючись різними значеннями продуктивності л/с визначимо і розрахунок зведемо у таблицю 1.3.

Для розрахунку коефіцієнтів гідравлічного тертя необхідно визначити перехідні числа Ренольдса для напірного трубопроводу за формулами (1.16), (1.17) (для всмоктувального трубопроводу вони визначені вище):

,

.

У всіх випадках у таблиці 1.3 коефіцієнт гідравлічного тертя визначався за формулою:

,

у відповідності до таблиці 1.1.

За даними таблиць 1.2 та 1.3 побудуємо суміщену характеристику трубопроводу та насоса і визначаємо робочу точку А (рисунок 1.3).

Таблиця 1.3 – Результати розрахунку

, л/с	, м/с	, м/с			,	,
0	-	-	-	-	-	-	27,5
10	0,57	0,81	85500	101250	2,04	2,02	30,9
15	0,86	1,22	128250	151875	1,90	1,94	34,8
20	1,14	1,62	171000	202500	1,85	1,86	40,0

Рисунок 1.3 – Суміщена характеристика трубопроводу

та насоса

Для робочої точки А маємо: л/с, м, %.

Тоді корисна потужність насоса за формулою (1.9) складатиме:

Вт.

А спожита потужність з формули (1.10) матиме значення:

Вт.

Як бачимо фактична продуктивність л/с не співпадає з заданою л/с, то щоб досягти заданої продуктивності необхідно регулювати режим роботи насосної установки.