2. Напір насосу.

Рис. Схема насосної установки: 1- прийомна ємність; 2- напірна ємність; 3- насос; М- манометр; В- вакуумметр

Введемо позначення: Н_н – висота нагнітання; Н_вс. – висота всмоктування; Н_г – геометрична висота подачі рідини; h – висота по вертикалі між рівнями розміщення манометра М і вакуумметра В; р₀ – тиск в ємності 1, з якої насосом засмоктується рідина; р₂ – тиск в напірній ємності 2; р_вс – тиск у всмоктуючому патрубку насоса; р_н – тиск в напірному патрубку насоса.

Приймаємо за площину відліку рівень рідини в ємності 1 і на ділянці всмоктування напишемо рівняння Бернуллі для площин 0-0 і 1´- 1´.

Рівняння Бернуллі на ділянці нагнітання для площин 1´´-1´´ і 2-2, якщо за площину порівняння взяти площину 0-0

₀ і ₂ – швидкості рідин в ємностях 1 і 2 відповідно в січеннях 0-0 і 2-2.

h_вт.вс. i h_вт.н – втрати напору у всмоктуючій і нагнітальній лініях. Можна прийняти, що швидкості в ємностях дуже малі в порівнянні зі швидкостями рідини в трубопроводах і прийняти, що: ₀ 0 і ₂  0.

р_вс і р_н – відповідно тиски всмоктування і нагнітання на вході в насос і на виході з нього.

Напір насосу Н визначається як різниця між питомою енергією на виході з насосу Е_вих і на вході Е_вх

Визначення напору насосу під час його роботи

(6)

Якщо (коли діаметри трубопроводів всмоктування і нагнітання однакові), тоді напір визначається по формулі

Враховуючи, що і повний напір H може бути визначений за показами манометра р_м і вакуумметра р_в:

(7)

Напір працюючого насосу визначається сумою показів манометра і вакуумметра (в м стовпа рідини, що перекачується) і віддалі по вертикалі між точками розміщення цих приладів h.

Для розрахунку напору насосу різницю H=E _вих - E _вх можна визначити з вище наведених рівнянь іншим способом.

Враховуючи ,що ; H _Г=H _вс+h+H_н ; h _вт.=h _вт.н.+h _вт.вс.

(8)

Повний напір насосу витрачається на підйом рідини на повну геометричну висоту Н_г , подолання різниці тисків в напірній і вихідній ємностях і компенсацію втрат напору у всмоктуючому і нагнітаючому трубопроводах( використовують в проектних розрахунках).

Якщо тиски р₀=р₂, то повний напір рівний:

При перекачуванні по горизонтальному трубопроводу Н_г=0 і

У випадку, коли р₂=р₀ і Н_г=0 то повний напір рівний Н=h_вт.

3.Визначення висоти всмоктування

Всмоктування рідин насосом відбувається під дією перепадів тисків у вихідній ємності р₀ і в насосі р_вс або під дією різниці напорів:

Висота всмоктування може бути визначена з рівняння Бернуллі, написаного для площини 0-0 і 1´-1´.

Приймаючи до уваги, що .

Таким чином висота всмоктування насосу збільшується із зростанням тиску Р₀ у вихідній ємності і зменшується із збільшенням тиску Р_вс , швидкості рідини _вс і втрат напору у всмоктуючому трубопроводі h_вт.вс.

Якщо рідина перекачується з відкритої ємності, то тиск р₀ =р_атм. Тиск на вході в насос р_вс повинен бути більшим тиску насиченої пари рідини р_t, що перекачується, при температурі всмоктування, оскільки рідина почне кипіти. Інакше в насосі утворюється пара і виникає розрив потоку, а висота всмоктування падає до нуля. Таким чином

(9)

Якщо температура рідини рівна температурі кипіння, то Н_вс 0.

Тому при перекачуванні гарячих рідин насос встановлюють нижче рівня рідини, щоб створити певний тиск на лінії всмоктування. Теоретична висота всмоктування не може бути більше висоти стовпа рідини, який рівний атмосферному тискові і залежить від місця розміщення насоса (на рівні моря чи високо в горах), оскільки від цього залежить величина атмосферного тиску.

При розрахунку висоти всмоктування крім втрат напору на тертя і місцеві опори необхідно також врахувати інерційні втрати напору (для поршневих насосів h_н), або вводити кавітаційну поправку для відцентрових насосів h_к. В поршневому насосі має місце нерівномірність подачі, внаслідок чого стовп рідини, що рухається у всмоктуючому трубопроводі переміщається із змінним прискоренням, а сила інерції направлена в протилежну сторону рухові рідини. Кавітація виникає при великих швидкостях робочих коліс відцентрових насосів, при перекачуванні гарячих рідин, коли проходить інтенсивне випаровування рідини в насосі. Бульбашки пари попадають в область високих тисків в нагнітаючому трубопроводі і миттєво конденсуються. Рідина заповнює об‘єми газу, які значно більші за об‘єми рідини, це призводить до гідро ударів і супроводжується шумом і вібрацією насосу. Кавітація призводить до швидкої поломки насосу за рахунок гідро ударів і корозії, яка має місце в період пароутворення. При кавітації продуктивність і напір насосу різко падають.

Тому розрахункову висоту всмоктування зменшують на величину h_к. для попередження виникнення в насосі кавітації.