Всмоктувальний трубопровід насоса.

Всмоктувальний трубопровід насоса має не велику довжину, з декількома місцевими опорам: зворотній клапан з сіткою, кілька колін, запірна арматура. Тому для розрахунку необхідно знати схему прокладки трубопроводу. Подача насоса Q зазвичай відома.

Тоді гідравлічний розрахунок зводиться до визначення діаметра туб і геометричної висоти всмоктування h . Розрахунок здійснюється також за допомогою рівняння Бернуллі і закону нерозривності потоку для двох перерізів І-І і ІІ-ІІ відповідно до порівняльної площини О-О. З рівняння Бернуллі виходить:

,

чи

,

виходячи з останнього

Задавшись швидкістю у межах V = 0,7 …1,7 м/с і взявши отримуємо:

, чи .

Максимальна допустима висота всмоктування, для водяних насосів не перевищує h = 6…7 м, а іноді може бути ще меншою і залежать ці показники від якості виготовлення самого насоса.

Метод Шезі – Павловського.

При вирішенні задач гідравлічного розрахунку трубопроводів, та відкритих русел необхідно знати середню швидкість потоку. Використовувати для цього формулу Дарсі – Вейсбаха стає не зовсім зручно, тому їй потрібно надати зручної для використання форми. Використавши замість лінійного розміру геометричного радіуса, гідравлічний радіус, рівний:

; d = 4R.

Тоді формула Дарсі – Вейсбаха набуває вигляду:

,

звідки легко отримуємо значення середньої швидкості потоку:

прийнявши, що , а

отримаємо (5.13)

Ця формула використовується при визначенні середньої швидкості, при рівномірному русі рідини у трубопроводах та відкритих руслах. Коефіцієнт С називають коефіцієнтом Шезі чи швидкісним коефіцієнтом.

Формула Шезі використовується при розрахунку гідравлічного уклону. Отримавши з (5.13):

(5.14)

При розрахунку безнапірних трубопроводів і каналів ця формула набагато зручніша, ніж формула Вейсбаха – Дарсі. З коефіцієнта С виходить. що він залежить від тих самих факторів, що і гідравлічний коефіцієнт тертя . Тоді при турбулентному режимі руху в до квадратичній зоні опору він повинен мати вигляд залежності від відносної шорсткості і числа Рейнольдса, а у квадратичній зоні – тільки від швидкості.

Для визначення С існує багато різних формул, які ґрунтуються на застосуванні напівемпіричних теорій турбулентності, а також різноманітних емпіричних формул. Які визначені при дослідному русі рідини в каналах. І при цьому виявлено, що С = С(R,n,Re), де n – коефіцієнт шорсткості стінок. На якій має вплив форма русла.

При розрахунках С найбільше поширення отримала формула Павловського:

де у- показник степеня, який визначають із залежності:

.

Для інженерних розрахунків використовують наближені співвідношення:

Зараз, практично значення С не розраховують оскільки існують відповідні графіки і таблиці, та їх електронні версії.

А коефіцієнт степеня (у) приймають не залежно від значення n i R рівним 1/5 або 1/6, для сталевих та чавунних труб. Тоді приходимо до формул:

- Манінга,

- Форхгаймера.

Часто використовують напівемпіричну формулу Агроскіна:

У перерахованих формулах коефіцієнт швидкості n береться за шкалою Гангільє – Куттера із довідникової літератури.

Інколи формулу Шезі подають у такому вигляді:

де - швидкісна характеристика, або модуль швидкості, при цьому

(5.15)

де z = 0,5 + у. Для спрощення розрахунків у довідниках наводяться таблиці модуля швидкості W = W(R,n).

Формула Шезі поширюється на витрати потоку:

, або

Для напірних трубопроводів значення R = const (для даного діаметра) і тому, позначивши через К, отримаємо:

(5.16)

Величина К називається коефіцієнтом витрат.

Виходячи з формули (5.16) легко визначити втрати напору по довжині:

(5.17)

Позначивши величину 1/К² через S₀ - питомий опір труби (значення якого приводиться у довідковій літературі), тоді формула (5.17) набуває вигляду:

Наведені вище формули рівноцінні за своїм значенням, тому вибір будь – якої з них при виконанні інженерних розрахунків, залежить повністю від проектувальника.

Розрахунок довгих трубопроводів.

Довгим – називається трубопровід, з послідовним сполученням труб різного діаметра і довжини.

Складним трубопроводом – називається трубопровід, в якому витрати залишаються однаковими, а сам трубопровід складено з ланок різної довжини і діаметрів.

Розглянемо метод розрахунку трубопроводу з постійними витратами Q в умовах розвиненого турбулентного руху. Сам трубопровід складено з ланок різного діаметра d₁,d₂,d₃, і з відповідними довжинами l₁,l₂,l₃.

Втрати напору по довжині, визначаються сумою втрат на окремих ланках трубопроводу:

(5.18)

Зробимо припущення, що витрати Q, діаметр d_і і довжина труби на кожній ділянці l_i є відомими величинами, а для довгого трубопроводу місцевими втратами можна знехтувати, тобто . На цій підставі записуємо рівняння (5.18) таким чином:

(5.19)

Отримане рівняння подамо за допомогою водопровідних формул. Для чого використовуємо формулу Дарсі – Вейсбаха:

,

де а = - коефіцієнт пропорційності, а з урахуванням , = . За цих умов втрати напору у водопровідній формі будуть дорівнювати:

Де а_і можна визначити через коефіцієнт С, чи за допомогою таблиць з довідників.

Користуючись водопровідними формулами визначаємо діаметр трубопроводу при відомих Q, l, h_w. Так за формулою (5.19) визначається модуль витрат К² і К:

l_i .

І далі за допомогою таблиць знаходимо діаметр трубопроводу, якій відповідає отриманому К.

Для визначення витрат Q необхідно знати d, l, h_w. Знаючи діаметр трубопроводу, можемо розрахувати модуль витрат К. А через те що витрати по довжині трубопроводу однакові тому для їх визначення достатньо отримати значення Q для однієї ділянки:

Також витрати визначаються за формулами (5.18) і (5.19) згідно з якими:

звідки отримуємо:

Для виявлення закону розподілу напору по довжині трубопроводу, застосовують графічний метод, якій зводиться до нанесення на малюнок трубопроводу п’єзометричної лінії у певному масштабі. Для нанесення п’єзометричних ліній необхідно враховувати значення . Втрати напору по довжині будь – якої прямої ділянки трубопроводу з постійним діаметром, що визначається величиною , яка на графік наноситься над відповідною ділянкою трубопроводу у вигляді похилої прямої лінії з постійним нахилом . Для різних ділянок трубопроводу нахил і_і буде різним і залежатиме від діаметру, функцією якого є характеристика витрат К_і.

Сума всіх втрат напору по довжині і на місцевих опорах буде дорівнювати наявному напору h_w = H.