6.4 Всасывающая труба насоса.

Всасывающей трубой насоса называется труба, по которой насос засасывает жидкость из бассейна.

Эта труба обычно характеризуется наличием вакуума. В случае центробежного насоса (рис. 6.5) наибольшая величина вакуума будет непосредственно у насоса, перед его рабочим колесом (в сечении 2-2). Такой вакуум можно найти, соединяя уравнением Бернулли сечение 1-1 и 2-2.

Рис. 6.5

где

где - коэффициент местного сопротивления сетки на входе во всасывающую трубу насоса (устанавливается во избежание засорения насоса); - коэффициент потерь по длине; - коэффициент местного сопротивления в колене (поворот трубы).

- вакуум перед рабочим колесом насоса. Если оказывается большим, то при этом возникает кавитация¹, которая обусловливает снижение коэффициента полезного действия насоса, а также эрозию лопастей насоса. Обычно вакуум перед рабочим колесом насоса должен удовлетворять условию:

Величина допустимого вакуума зависит не только от типа насоса, но и от температуры и рода жидкости. С увеличением температуры жидкости величина допустимого вакуума снижается (поскольку с увеличением температуры усиливается кавитация). Например, при температуре воды 60°С насос должен работать при давлении больше атмосферного (вакуум недопустим). Зная допустимый вакуум для данного насоса и данной жидкости (h_вак.)_доп. можно по формуле (6.35) найти предельное максимальное возвышение насоса над горизонтом жидкости в бассейне:

Для горячей воды может быть отрицательным; в этом случае насос приходится располагать ниже горизонта воды в колодце.

6.5 Гидравлический расчет длинных трубопроводов.

В случае «длинных» трубопроводов местными потерями напора и скоростным напором пренебрегаем. В случае длинных трубопроводов напорная линия совпадает с пьезометрической.

1. Истечение под уровень.

Рис. 6.6 Простой длинный трубопровод переменного диаметра

Чем больше скорость в трубе, тем больше потеря напора, а следовательно и величина пьезометрического уклона I. Поэтому при D₁ < D₂ пьезометрический уклон I₁ должен быть больше пьезометрического уклона I₂.

Разность горизонтов жидкости в сосудах z при истечении под уровень равна потере напора:

где К₁, К₂, К₃ – модули расхода соответственно для первой, второй и третьей труб.

Откуда

Пользуясь формулами (6.38) и (6.39) решаем различные задачи. Например, зная z и имея заданным трубопровод, находим Q, или, имея заданными Q, l и K, находим z.

2. Истечение в атмосферу

В случае длинных трубопроводов, пренебрегая вообще местными потерями напора, приходится иногда всё же учитывать одну местную потерю – потерю в выходном сопле , где скорость может быть весьма велика (благодаря малой площади поперечного сечения выходного сопла). Таким образом, в рассматриваемом случае

где - соответствующий эмпирический коэффициент сопротивления сопла.

или

где

Вместо (6.43) можем записать

Пользуясь формулой (6.45) решаем следующие задачи:

1) задан трубопровод (т.е. даны D и l), Q; требуется найти H;

2) задан трубопровод и задано H; требуется найти Q;

3) заданы Q, H, l; требуется найти D. В этом случае сначала необходимо определить модуль расхода К; затем по этому модулю устанавливаем D.

3. Последовательное и параллельное соединение труб.

а) Последовательное соединение (рис. 6.7)

Рис. 6.7 Последовательное соединение труб.

В этом случае потеря напора от сечения А до сечения В будет равна

т.е. при последовательном соединении труб для нахождения потери напора от сечения А до сечения В потери напора в отдельных трубах надлежит складывать.

б) Параллельное соединение труб (рис. 6.8).

В этом случае потери напора в трубах складывать нельзя.

Рис. 6.8. Параллельное соединение труб

К узлам А и В этого трубопровода мысленно подключим пьезометры.

Скоростным напором пренебрегаем, так как рассматриваем длинные трубы.

С другой стороны

В данном случае - напоры в начале и в конце каждой трубы.

Таким образом,

Как видно, потери напора во всех трубах, соединённых параллельно, одинаковы.

Так как , то вместо (6.49) имеем:

Откуда

Дополнительно можем написать четвёртое уравнение:

Подставляя в (6.52) вместо их выражения из (6.51), получаем

или