9.3.2 Высота всасывания.

Всасывание жидкости насосом происходит под действием разности давлений в приемной емкости р₀ и на входе в насос р_вс, или под действием разности напоров .

Высота всасывания может быть определена из уравнения (9-8):

9-15

Принимая во внимание, что практически скорость , получим

9-16

Таким образом, высота всасывания насоса увеличивается с возрастанием давления р₀ в приемной емкости и уменьшается с увеличением давления р_вс, скорости жидкости w_вc и потерь напора во всасывающем трубопроводе.

Если жидкость перекачивается из открытой емкости, то давление р₀ равно атмосферному р_а. Давление на входе в насос р_вс должно быть больше давления p_t насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре всасывания (р_вс > pt), так как в противном случае жидкость в насосе начнет кипеть. При этом в результате интенсивного выделения из жидкости паров и растворенных в ней газов возможен разрыв потока и уменьшение высоты всасывания до нуля. Следовательно

9-17

Из уравнения (9-17) следует, что высота всасывания зависит от атмосферного давления, скорости движения и плотности перекачиваемой жидкости, ее температуры (и соответственно – давления ее паров) и гидравлического сопротивления всасывающего трубопровода.

При перекачивании из открытых резервуаров высота всасывания не может быть больше высоты столба перекачиваемой жидкости, соответствующего атмосферному давлению, которое зависит от высоты места установки насоса над уровнем моря. Так, например, при перемещении воды при 20° С высота всасывания даже теоретически не может быть более 10 м на уровне моря и 8,1 м на высоте 2000 м (8,1 м – значение атмосферного давления в м вод.ст. на этой высоте).

Давление насыщенного пара жидкости увеличивается с повышением температуры и становится равным внешнему (атмосферному) давлению при температуре кипения. При увеличении температуры перекачиваемой жидкости высота всасывания насоса уменьшается. Как следует из уравнения (9-17), высота всасывания для жидкостей, имеющих температуру, близкую к температуре кипения при условиях всасывания, может оказаться равной нулю.

Поэтому при перекачивании горячих жидкостей насос устанавливают ниже уровня приёмной емкости, чтобы обеспечить некоторый подпор со стороны всасывания, или создают избыточное давление в приемной емкости. Таким же образом перекачивают высоковязкие жидкости.

На допустимую высоту всасывания насосов оказывает также влияние явление кавитации.

Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочих колес центробежных насосов и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются. Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счет гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются.

Явление кавитации приводит к уменьшению допустимой вакуумметрической высоты всасывания, под которой понимают разность давлений в приемной емкости и во всасывающем патрубке насоса, выраженную в м столба перекачиваемой жидкости

Практически высота всасывания насосов при перекачивании воды не превышает следующих значений:

Температура, °С	10	20	30	40	50	60	65
Высота всасывания, м	6	5	4	3	2	1	0

Лекции 10–11

Поршневые насосы, центробежные насосы. Принцип действия. Производительность, напор насосов. Характеристики насосов. Работа насосов на сеть.

Лекция 12

Гидромеханические процессы. Внешняя и смешанная задачи гидродинамики. Общие понятия и определения. Осаждения частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести. Закон сопротивления среды. Зависимость. Общее уравнение взаимодействия частиц в среде.

Лекции 13

Скорости осаждения частиц в гравитационном и центробежном полях. Отстойники. Методика расчета основных технологических параметров. Циклоны. Определение фактора разделения в центробежном поле. Расчет времени осаждения частиц в циклонах.

Лекции 14

Понятие «псевдоожижения» слоя. Параметры зернистого слоя. Режимы псевдоожижения. Схемы аппаратов для проведения процессов в «кипящем» слое. Виды и характеристики пневмотранспортных систем для транспортирования сыпучих материалов.

Лекция 15

Фильтрование. Движущая .сила процесса фильтрования. Закон Дарси для определения скорости фильтрования. Режимы фильтрования. Анализ закона Дарси. Формула Рутса для определения констант фильтрования.

Лекции 16

Методы очистки газовзвесей. Понятие степени очистки газовзвесей от дисперсной фазы. Циклоны, методы расчета. Центрифугирование. Факторы разделения. Технологический расчет центрифуг.

Лекции 17–18

Перемешивание в жидких средах. Способы перемешивания. Гидродинамическое подобие при перемешивании. Определение расхода энергии и расчет мешалок. Пневматическое перемешивание. Определение необходимого давления и расхода сжатого воздуха.

2 Темы практических занятий

Занятие 1

Основное уравнение гидростатики, его практическое применение.

Занятие 2

Уравнение неразрывного потока. Уравнение Бернулли.

Занятие 3

Расчет гидравлических сопротивлений трубопроводов.

Занятия 4–5

Расчет трубопроводов и выбор насосов.

Занятие 6

Расчет вентиляторов.

Занятия 7–8

Расчет отстойников.

Занятие 9

Расчет перемешивающих устройств.

3 Лабораторные занятия

Работа 1

Исследование течения жидкости в канале переменного сечения (4 часа).

Работа 2

Изучение режимов движения жидкостей (4 часа).

Работа 3

Определение гидравлических сопротивлений трубопроводов (4 часа).

Работа 4

Изучение характеристик центробежного насоса (4 часа).

Работа 5

Исследование параллельной и последовательной работы (4 часа).

4 Самостоятельная работа студентов

4.1 Контрольные работы:

4.1.1 Расчет режимов движения жидкостей и характеристик трубопроводов.

Срок выполнения – 7 неделя

4.1.2 Определение параметров осаждения твердой фазы в сплошной среде.

Срок выполнения – 12 неделя

5 Литература

5.1 Основная литература

5.1.1 Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1981.

5.1.2 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973.

5.1.3 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.П. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. – М.: Альянс, 2005.

5.1.4 Дытнерский Ю.И. ..Процессы и аппараты химической технологии, т.1, т.2. –М.: Химия, 2002.

5.1.5 Общий курс процессов и аппаратов химической технологии, книга 1,2, под редакцией В.Г. Айнштейна.– М.: «Могос», Высшая школа, 2002.

5.1.6 Пашацкий Н.В., Молчанов Е.А. Сборник лабораторных работ по гидравлике

1 Изучение переноса импульса связано с анализом сил (внешних, внутренних), действующих на объект, рабочее тело;

2 Изучение переноса теплоты связано с перемещением и подводом (отводом) тепловой энергии (иногда с изменением агрегатного состояния, с тепловыделением);

3 Изучение переноса вещества связано – с его перемещением в пределах какой-нибудь одной фазы и (или) между различными фазами

4 Скорости w и давления р неодинаковы в различных точках любого поперечного сечения. Поэтому, строго говоря, уравнение (5-1) относится не к сечениям в целом, а к любой паре сходственных точек в этих сечениях (например, к точкам, лежащим на оси трубопровода). При сопоставлении соответствующих величин не для точек, а для целых сечений приближенно предполагают, что в уравнение (11,49) входят средние значения шири соответственно – средние значения г для обоих сечений.

5 При обработке и обобщении опытных данных с помощью степенных зависимостей типа уравнения (7-15) результаты экспериментов обычно представляют графически в логарифмических координатах. Это позволяет получать прямые, тангенсы угла наклона которых численно равны значениям показателей степеней, а отрезки, отсекаемые на оси ординат, – логарифмам коэффициентов А.