3. Пожарные насосы и насосные установки

4. 3.1 Общие сведения о теоретических основах процесса всасывания и нагнетания при работе насоса

В 1643 г. итальянским физиком Торричелли был произведен опыт показывающий, что столбик ртути в пробирке, опущенной в емкость с ртутью, поднимается на высоту равную 760 мм. Это объясняет, что на поверхность ртути в сосуде действует атмосферное давление, заставляющее удерживаться ртуть на этой высоте. Поскольку при работе насосной установки перекачиваемой жидкостью является, как правило, вода, то возможность забора ее при различных условиях эксплуатации будет ограничиваться этим параметром, который называется теоретической высотой всасывания.

Н^вс _max = 10,33 м вод. ст.

На процесс забора воды влияют: атмосферное давление, температура забираемой воды, расходы воды, качество воды.

Высота всасывания. Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту всасывания. Геометрическая высота всасывания Hвс — это расстояние по вертикали от уровня жидкости в водоеме до оси насоса (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Схема насосной установки

Формула для определения геометрической высоты всасывания имеет вид:

Р атм /  = Н вс + Р вс /  + V ² вс / 2g + h вс, откуда

Н вс = (Р атм – Р вс)/  - V ² вс/ 2g – h вс , где

Нвс - высота всасывания, м;

V ² вс/ 2g м; - скоростной напор во всасывающей полости, м;

h вс - потери напора во всасывающей линии, м (h вс =SQ² ),

S - сопротивление всасывающей линии;

Q - подача насоса, м ³ /с (л/с), размерность подачи в зависимости от размерности S ;

;

Ратм - атмосферное давление, Па;

Рвс - остаточное давление во всасывающей полости насоса. Па;

 - удельный вес жидкости, Н/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Атмосферное давление изменяется в зависимости от высоты над уровнем моря, следовательно, будет изменяться и вакуумметрическая высота всасывания.

Вакуумметрическая высота - это энергия, выраженная в м, которая необходима при установившемся движении жидкости для ее подъема на высоту Hвc, на создание скоростного напора и преодоление сопротивления во всасывающей линии. Показания вакуумметра (мановакуумметра) соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Вакуумметрическая высота всасывания зависит от удельной энергии ее насыщенных паров.

Формула для определения высоты всасывания имеет вид

Н ^макс вс = (Р атм – Р п) / - h вс -  Н ,

где P п - упругость насыщенных паров, Па;

 - удельный вес жидкости, Н/м³ (для воды  = 9,8-10³ Н/м³);

 Н - необходимый надкавитационный запас, м;

Тогда напор, создаваемый насосом, с достаточной для практики точностью можно определить по показаниям манометра и вакуумметра (мановакуумметра):

H = H_ман H_вак

В этой формуле знак (+) ставят, если во всасывающей полости вакуум (давление меньше атмосферного). Это наблюдается в том случае, если насос работает от открытого водоисточника или гидранта с низким давлением воды в водопроводе, знак (—) необходимо ставить в том случае, если насос работает с подпором на входе, например при подаче воды перекачкой; при испытании насосов на специальных стендах; при установке пожарных машин на пожарный гидрант с большим давлением.

Если рассмотреть схему работы насоса пожарного автомобиля при подаче стволов на высоту, можно заметить, что пожарный насос должен обеспечить подъем воды из водоема до высоты расположения ствола (геометрическая высота подъема воды - Н_г), преодолеть сопротивление во всасывающей и напорной линии, обеспечить достаточный напор на стволе для создания струи H _ств (рис. 3.1).

Тогда можно записать

H =H_г + h_вс + h_н + H_ств, где

Н – напор насоса пожарной машины, м;

H_г - геометрическая высота подъема воды, м;

h_вс, h_н – потери напора во всасывающей и напорной линии, м;

Н ств – напор на стволе, м