2.1 Вычисление потерь напора в трубопроводе

Чтобы определить потери напора в первой трубе 0-0, используем формулу Дарси-Вейсбаха , где – коэффициент гидравлического трения, величина которого зависит от режима движения жидкости (числа Рейнольдса):

Re₁= v₁· d₁/ v₂₀=1·0,126/1,01·10^-6 = 124752,5,

Значение критерия зоны турбулентности

Re₁·k_экв/ d₁=124752,5·1,4/126=1386,13>500,

следовательно, движение происходит в квадратичной области сопротивления, и можно воспользоваться формулой Шифринсона для вычисления коэффициент гидравлического трения ₃:

₁=0,11· ( k_экв/ d₃)^0,25=0,11· (1,4/0,126)^0,25=0,2.

Потери напора на участке равны:

h₁=₁·l₁/d₁·v₁²/2g=0,2· (10/0,126) · (1²/(2·9,81))=0,81 м.

Определим потери напора при резком повороте трубы на угол 90⁰, воспользовавшись формулой

_hпов1=ξ₉₀· v₁²/2g,

− значение коэффициента сопротивления при (для ориентировочных расчетов ξ₉₀=0,25). Получим

h_пов1=0,25·1²/(2·9,81)=0,013 м.

Вычислим потери напора в приемном клапане:

h_клап=ξ_клап· v₁²/2g

где ξ_клап.=8 − коэффициент местного сопротивления в приемном (обратном) клапане.

h_клап=8· 1²/2·9,81= 0,408 м.

Определим суммарные потери напора на участке трубопровода:

h_тр=Σh_i=h₁+h_пов1+h_клап=0,025+0,81+0,013+0,408=1,256 м.

Подставляя найденные величины в уравнение Бернулли, определим геометрическую высоту всасывания

Величина называется вакууметрической высотой всасывания. Тогда

Геометрическая высота всасывания:

Нs=101325/(998*9,81)-2338,8/(998*9,81)-12/(2*9,81)-1,256=8,804 м.

2.2 Допустимая вакуумметрическая высота всасывания

Во всасывающем трубопроводе при понижении абсолютного давления до давление насыщенного пара (при данной температуре перекачиваемой жидкой среды) в жидкой среды наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости, и растворенного в ней газа. Такое явление называется кавитацией.

Кавитация вызывает разрушение рабочих колес, снижает напор и подачу насоса. Основной мерой борьбы с преждевременным износом проточной части насосов является предупреждение кавитационных режимов их работы.

Для исключения кавитации, полный напор на всасывающей стороне насоса должен быть больше напора насыщенного пара при данной температуре на величину допустимого кавитационного запаса :

.

Отсюда величина допустимой геометрической высоты всасывания:

.

Величина зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого типа насосов экспериментально устанавливается значение минимального или критического кавитационного запаса . За величину принимают кавитационный запас, при котором снижение напора насоса при его кавитационном испытании достигает 2% номинального, т.е. при отсутствии явления кавитации. Рудневым предложена формула для определения :

,

где С_кр – постоянная, зависящая от конструктивных особенностей насоса и называемая кавитационным коэффициентом быстроходности; – подача, м³/с. С_кр ориентировочно изменяется от 800 до 1000.

м

Фактическая высота всасывания

Н_s.ф.= Н_s.- 8,804-4,68=4,124 м.