Температура на участке 4 – 5:

t_4-5 = 17.5 °С - из расчёта на участке 1 – 2;

υ, μ, ρ - из расчёта на участке 1 – 2;

Коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости:

v_4-5 = μ_4-5/ ρ_4-5; [1, стр.15]

v_4-5 = 1080∙10^-6/998.801 = 1.081∙10^-6 м²/с;

Критерий Рейнольдса:

Re = c_4-5∙d_4-5/ v_4-5; [3, стр. 18]

Re = 2.0∙0.125/1.081∙10^-6 = 231267;

Исходя их критерия Рейнольдса, получаем турбулентный режим. Область гидравлически-гладких труб: 4000 <Re< 3∙10⁶. Тогда коэффициент гидравлического трения будем рассчитывать по формуле Кольбрука:

λ = (1.8∙lgRe – 1.52)^-2; [3, стр. 18]

λ_4-5 = (1.8∙lg231267– 1.52)^-2 = 1/66.18 = 0.0151.

Рассчитаем сопротивления на участке 4 – 5:

Сопротивление в вентиле:

Возьмём вентиль прямоточного типа, так как он обладает более низким сопротивлением. При полном открытии D₀ = 0.125 м:

ξ₃ =5.2/ D₀^0.5 ; [2, стр.430]

ξ₃ = 0.46.

Сопротивление сильфона:

₄ = 2.

Сопротивление на участке 4 – 5:

L_4-5 = L₂ = 5.0 м; [3, табл. 1]

ξ_4-5 = λ_4-5∙ l_4-5/d_4-5 + ξ₃ + ξ₄; [3, стр. 19]

ξ_4-5 = 0.0151∙5.0/0.125 + 0.46 + 2 = 3.064.

Найдём потери напора на участке 4 – 5:

H_4-5 = ξ_4-5∙c_4-5²/2; [3, стр. 19]

H_4-5 = 3.064∙2.0²/2 = 6.128 (Дж/кг = м²/с²);

Напор в точке 5 будет найден по формуле:

H₅ = H₄ + H_4-5; [3, стр. 19]

Тогда напор в точке 5 будет равен:

H₅ = 375.888+ 6.128 = 382.016 (Дж/кг = м²/с²).

Участок 5 – 6

Расчёт потерь всасывающей магистрали

Найдём напор на участке 5 – 6

Q_5-6 = Q₀ = 0.025 м³/с; [3, табл. 1]

Найдём диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (конденсатный – приёмный)

с_5-6 = 0.5÷1.0 м/с [3, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учётом этих скоростей:

d_5-6 = √(4∙ Q_5-6/π∙ c_5-6); [3, стр.15]

d_{5-6 max} = √(4∙0.025/3.14∙0.5) = 0.252 м;

d_{5-6 min} = √(4∙0.025/3.14∙1.0) = 0.178 м.

Стандартный приемлемый диаметр равен: d_4-5ф = 0.250 м.

Скорость с учётом уточнённого диаметра:

c_5-6ф = 4∙Q_5-6/3.14∙d_5-6ф²; [3, стр. 18]

c_5-6ф = 4∙0.025/3.14∙0.25² = 0.51 м/с²;

Фактическая скорость не выходит за принятые пределы скорости в трубопроводе (конденсатный - напорный), поэтому диаметр на участке 5 –6

d_5-6 = 0.250 м. [3, стр.15]

Температура на участке 5 – 6:

t_5-6 = 17.5 °С - из расчёта на участке 1 – 2;

υ, μ, ρ - из расчёта на участке 1 – 2;

v_5-6 = μ_5-6/ ρ_5-6; [1, стр.15]

v_5-6 = 1080∙10^-6/998.801 = 1.081∙10^-6 м²/с;

Критерий Рейнольдса:

Re = c_5-6∙d_5-6/ v_5-6; [3, стр. 18]

Re = 0.51∙0.25/1.081∙10^-6 = 117946;

Исходя их критерия Рейнольдса, получаем турбулентный режим. Область гидравлически-гладких труб: 4000 <Re< 3∙10⁶. Тогда коэффициент гидравлического трения будем рассчитывать по формуле Кольбрука:

λ = (1.8∙lgRe – 1.52)^-2; [3, стр. 18]

λ_5-6 = (1.8∙lg117946 – 1.52)^-2 = 1/57.89 = 0.0173.

Рассчитаем сопротивления на участке 4 – 5:

Сопротивление при резком сужении:

ξ₁ = ξ_м + ξ_тр¹; [2, стр. 151]

ξ₁ = 0.5∙(1 – F₀/F₁)^3/4 + λ∙l₀/D_г;

D_г = 4∙F₀/П₀; П₀ = π∙d_5-6 =3.14∙0.250 = 0.785;

Предположим что l₀ = 1 м, а F₀/F₁ = 0.2;

F₀ = π∙d_5-6²/4 = 3.14∙0.250²/4 = 0.049 м²;

D_г = 4∙0.049/0.785 = 0.25;

ξ₁ = 0.5∙(1 – 0.2)^3/4 + 0.0173∙1/0.25 = 0.492.

Сопротивление на повороте:

ξ₂ = ξ_м + ξ_тр ;

ξ_тр = 0.0175∙R₀/D₀∙δ∙λ; [2, стр.259]

ξ_м = A₁∙B₁∙C₁; [2, стр. 260],

где: A₁ = 1, так как A₁ = f(δ), а δ = 90°;

C₁ = f(a₀/b₀), при круглом сечении C₁ = 1;

B₁ = f(R₀/D₀), R₀/D₀ = 3 (для плавных криволинейных труб);

B₁ = 0.21/√( R₀/D₀); [2, стр. 260]

B₁ = 0.21/√3 = 0.12;

ξ_м = 1∙0.12∙1 = 0.12;

Тогда сопротивление поворота равно:

ξ₂ = 0.12 + 0.0175∙3∙90∙0.0173= 0.202.

Сопротивление в вентиле:

Возьмём вентиль прямоточного типа, так как он обладает более низким сопротивлением. При полном открытии D₀ = 0.250 м:

ξ₃ = 0.32, [2, стр.436]

Сопротивление сильфона:

₄ = 2.

Сопротивление на участке 5 – 6:

L_5-6 = L₁ = 3.25 м, [3, табл. 1]

ξ_5-6 = λ_5-6∙ l_5-6/d_5-6 + ξ₃ + ξ₄ + ξ₁ + 2∙ξ₂, [3, стр. 19]

ξ_5-6 = 0.0173∙3.25/0.250 + 0.32 + 2 + 0.492 + 2∙0.202 = 3.441.

Найдём потери напора на участке 4 – 5:

H_5-6 = ξ_5-6∙c_5-6²/2; [3, стр. 19]

H_5-6 = 3.441∙0.51²/2 = 0.448 (Дж/кг = м²/с²);

Для обеспечения надёжной работы насоса в гидравлической системе необходимо выполнение следующего условия: избыточное давление в трубопроводе должно быть больше или равно величине допускаемого кавитационного запаса энергии для данного насоса.

P₀ – P_s – ∆P_вс.пот – ρ∙g∙H_вс >= ρ∙g∙h_доп, [3, стр. 26]

где: P₀ – давление на поверхности жидкости;

P_s – давление насыщения при заданной температуре;

∆P_вс.пот – потери давления во всасывающем патрубке;

H_вс – геометрическая высота всасывания;

h_доп – допускаемый кавитационный запас энергии (в диапазоне 2÷4 м).

Для системы:

P₀ = P_s; H_вс = 2.45 м.

∆P_вс.пот = H_5-6∙ρ_5-6;

∆P_вс.пот = 0.448∙998.801 = 447.462 Па

– 447.462 – 998.801∙(– 2.45)∙9.8 > 998.801∙2∙9.8

23533.75 > 19576.5

Неравенство верно, то есть насос работает без перебоев.