1.2 Розрахунок необхідної подачі насоса q

Рисунок1.2 – Витікання з резервуару через насадку

Оскільки рівень рідини H₁ в проміжній ємності С є постійний, то подача насоса Q повинна бути рівна витраті рідини через насадку в дні цієї ємності (Рисунок 1.2):

,

де _нас – коефіцієнт витрати насадки – стала величина при турбулентному режимі течії, коли

– площа вихідного перерізу насадки, м²;

g = 9,81 м/с² – прискорення земного тяжіння.

Знаходимо площу вихідного перерізу насадки діаметром d_нас = 50 мм, вмонтованої у дно ємності С:

.

Визначаємо витрату рідини при витіканні через насадку, а, значить, і подачу насоса, якщо :

.

Відповідь: .

1.3 Визначення перепаду напору у витратомірі Вентурі (в мм рт.Ст.)

Рисунок 1.3 – Схема розрахунку витратоміра Вентурі

Витратомір Вентурі складається з двох ділянок послідовного звуження і розширення потоку рідини (Рисунок 1.3). Перепад тиску між перерізами 1-1 і 2-2 у витратомірі залежить від витрати рідини, яка перетікає через нього. Відповідно, витрата рідини може бути визначена через параметри витратоміра Вентурі як:

,

де S_вен – площа звуженого перерізу 2-2 у витратомірі;

h = (p₁ – p₂)/ρg – втрати п’єзометричного напору між перерізами 1-1 і 2-2 (див. Рисунок 1.3).

Якщо для вимірювання перепаду напору використовувати ртутний дифманометр, то потрібно враховувати різницю густин ртуті і рідини, яка тече у трубопроводі. Тоді:

.

Звідси

або

.

Щоб знайти перепад напору у витратомірі Вентурі, необхідно знайти площу звуженого перерізу витратоміра Вентурі:

.

Знаходимо покази ртутного дифманометра, що відповідають перепаду напору у витратомірі:

Відповідь: h_вен = 251 мм рт.ст.

1.4 Визначення висоти всмоктування відцентрового насоса

1 – сітка-фільтр; 2 – зворотний клапан;

3 – плавний поворот (коліно) 90; 4 – засувка;

ВЦН – відцентровий насос

Рисунок1.4 – Розрахункова схема всмоктувальної лінії насоса

Запишемо рівняння Д.Бернуллі для перерізів 0-0 і 1-1 (Рисунок1.4):

,

де z₀ = 0, z₁ = h_вс – висота розміщення перерізів відносно площини порівняння;

p₀ = p_ат, p₁ = p_ат – p_вак – тиск в перерізах; ₀ = 0 (бо S₀ >> S_{вc.труб.}), – швидкості в перерізах;

– втрати напору при русі рідини від перерізу 0-0 до перерізу1-1, які складаються з втрат напору на тертя h_тер і втрат напору на місцевих опорах h_м.о..

Підставимо значення членів рівняння Д.Бернуллі в вихідну формулу і після скорочення на p_ат розв’яжемо відносно висоти всмоктування h_вc = H₂, прийнявши, що режим руху турбулентний, і тому значення коефіцієнта Коріоліса ₁ = 1:

.

Втрати напору на тертя в місцевих опорах розраховують за формулою:

,

де , задані величини місцевих опорів коробки зі зворотнім клапаном, коліна і засувки.

Втрати напору на тертя по довжині трубопроводу:

.

Коефіцієнт гідравлічних втрат напору на тертя  в трубопроводі діаметром d в загальному випадку залежить від режиму течії (числа Re) і еквівалентної шорсткості труб _e:

,

а число Re визначається як

,

де  – коефіцієнт кінематичної в’язкості води в м²/с. Якщо  в Ст = см²/с, то в системі СІ 1Ст = 10^-4 м²/с.

Якщо Re  (Re_кр = 2320), то течія ламінарна і  = 64/Re.

Тоді

Якщо Re_кр < Re  (Re_I = 10d/_е) (Re_I – перше перехідне число Рейнольдса) або Re  10⁵, то це – перша зона турбулентного режиму течії або зона гідравлічно гладких труб, і коефіцієнт гідравлічного тертя  вираховується за формулою Блазіуса:

.

Якщо Re_I < Re < (Re_II = 500d/_е), то це – зона змішаного тертя, і справедлива формула А.Альтшуля

.

При Re > Re_II – зона автомодельної течії, коли  не залежить від числа Re, а значить, і від швидкості течії. Це, так звана, зона квадратичного опору або абсолютно шорстких труб течії, в якій

(формула Шифрінсона).

Проведемо умовно перерізи 0-0 і 1-1 так, як це показано на рисунку (Рисунок 1.4). Зробимо порівняльну характеристику стану рідини в цих двох перерізах.

При цьому за площину порівняння виберемо переріз 0-0.

Тоді рівняння Бернуллі набуде такого виду:

Звідси,

Для визначення коефіцієнта , розраховуємо число Re і визначаємо режим течії рідини:

Оскільки режим турбулентний, то визначимо перехідні числа Рейнольдса:

, отже течія відповідає зоні змішаного тертя і коефіцієнт тертя визначаємо за формулою Альтшуля:

.

Підставивши значення , отримаємо:

;

.

Висота всмоктування вираховується за формулою:

.

Відповідь: Н₂ = 5,554 м.