2. Гидравлический расчет линии всасывания водопровода.

Целью данного расчета является определение давления всасывания P_вс. Найденное давление сравнивается с давлением насыщения P_Н. Это обусловлено тем, что всасывающий трубопровод насоса работает под разрежением, что может привести к возникновению кавитации, т.е. вскипанию жидкости с последующей конденсацией. Для предотвращения этого нежелательного явления должно выполняться условие: P_вс >P_Н.

Расчетные данные участка представлены в задании на проектирование.

Задаемся скоростью U_вс = 0,5 м/с.

Расход равен Q = ΣQ = 0,160 м³/с.

Определяем площадь поперечного сечения трубопровода по формуле по формуле:

;

(м²);

Определяем диаметр трубопровода на линии всасывания по формуле (1.1):

.

По ГОСТ 5525-61 принимаем стальную бесшовную горячекатаную трубу мм и толщиной стенки б = 19 мм.

м;

Уточняем значение скорости во всасывающем трубопроводе по формуле (1.2):

(м/с);

Полученное значение скорости воды удовлетворяет условию U = 0,4 ÷ 0,8 м/с. Определим критерий R_е по формуле (1.3):

;

где ν = 0,9658·10^-6 м²/с при t = 22ºC по табл. 2 интерполяцией.

В зависимости от числа Рейнольдcа по табл. 11 выбираем формулу для расчета коэффициента жидкостного трения λ.

Если R_e > , то λ вычислим по формуле Шифринсона (1.4):

К_э=1 мм =1·10^-3 м;

;

, и тогда

R_e =0,35·10⁶ >2,98·10⁵;

Значение числа Рейнольдса входит в данные пределы и поэтому величину λ вычислим по формуле (1.3):

;

Вычислим сумму коэффициентов местных сопротивлений для данного участка по формуле: Σξ = ξ_{всас.клап.} + ξ_пов., где

ξ_{всас.клап.} – коэффициент местного сопротивления всасывающего клапана с сеткой, принимаем ξ_{всас.клап.} = 2,15 по табл. 15. инторополяцией.

ξ_пов. – коэффициент местного сопротивления при колене на трубе с углом поворота 90 ^оС по табл. 12;

ξ_пов. = 0,5,

и тогда Σξ = 2,15+0,5 = 2,65.

Подставляем известные величины в формулу, в результате получаем зависимость потери напора на данном участке от расхода жидкости:

ΔZ = Z_вс – Z_о = 4,5-0 = 4,5 (м);

, (2.1)

По формуле (2.1) определяем потери напора при различных значениях расхода жидкости, и результаты расчета сводим в табл. 2.1. Задаемся значениями расхода в интервале [0÷0,26].

Таблица 2.1. Зависимость ΔH = f(Q) для участка 1.

Q, м3/с	0	0,04	0,08	0,12	0,16	0,2	0,24	0,26
ΔH, м	4,5	4,504	4,515	4,535	4,561	4,596	4,638	4,662

По данным таблицы 2.1. строим график зависимости ΔH = f(Q) (см. графическое приложение, кривая 1).

По уравнению Бернулли определяем давление во всасывающем патрубке насоса (по формуле):

сечение 1-1 (0-0) сечение 2-2

U₁ = 0 U₂ = 0,572 м/с

Z₁ = 0 Z₂ = Z_вс

Р_I = P_атм (атмосф. давл.) P₂ = P_вс

Р_ати = 10⁵ Па; кг/м³ ; Z_вс = 4,5 м

;

и тогда Р_вс = ρg·5,62 = 1000·9,8·5,62 = 55094 (Па) ≈ 55 (кПа).

При t = 22 ºC; Р_н = 2,7 кПа (давление насыщения).

Сравниваем Р_н и Р_вс и видим, что Р_вс > Р_н .

Делаем вывод: при данной температуре и давлении вскипания жидкости не произойдет. В результате данного расчета определены диаметр участка 1 водопровода и потери давления при различных значениях расхода жидкости. Результаты расчета занесены в таблицу 2.1.