Методическое пособие 808

160

кривой между точками B и C . Имея измеренные известные значения расходов и напоров, при данном насосе, получаем возможность определить вид части кривой насоса при максимальном и минимальном уровнях воды в скважине. Чем больше известные точек наблюдения, тем точнее определится функция ϕ(Q) , близкая к теоретическому виду кривой насоса.

Определить квадратичную кривую можно и из определителя, в котором содержатся координаты пяти точек кривой (если никакие четыре из них не лежат на одной прямой) [1]

Решая определитель, затем, приравнивая полученное выражение к нулю, сформировываем уравнение и определяем вид квадратичной кривой. Найденная кривая также будет являться кривой, зависящей от требуемых параметров при разных уровнях воды

вскважине.

Вкачестве еще одного примера нахождения нужной кривой возможно использование метода кусочно-линейной интерполяции. Если, к примеру, на кривой отметить частичные

Номер интервала i , в который попадает значение аргумента определяется:

161

где int(Q) - целая часть аргумента Q . [1]

Не исключается эмпирический подбор формулы по экспериментальным значениям. Метод интерполяции может быть неточным, поскольку при ошибках в данных, полученная функция будет повторять эти же ошибки. Задача состоит в отыскании функции, которая наиболее точно отображает характер зависимости. В связи с этим желательно рассматривать зависимость, применяя всевозможные методы интерполяции. Распространены методы Лагранжа и Ньютона [4].

Определимся с вероятностями изменения параметров системы «скважинный насос – сеть». Имеем ситуацию, показанную на рисунке.

Рассматривая кривую, заключенную между точками C и В, имеем

Q A

162

3.Ошибочная оценка требуемых параметров скважинной системы приводит к неверному подбору оборудования, смещению рабочей точки и конфликтам совместной работы насоса и сети.

4.Большее число точек наблюдения позволяет точнее подобрать уравнение кривой математическими методами, хотя и делает процесс подбора более трудоемким.

Библиографический список

1.Фильчаков П. Ф. Справочник по высшей математике. – Киев.: «Наукова думка», 1972.

УДК 510; 518.

2.Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции: Учеб. для вузов. – 2- е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 320 с.: ил.

3.Костюк А.В., Твердохлеб И.Б. «Энергоэффективная эксплуатация скважинных насосов ЭЦВ» // Водоснабжение и санитарная техника, 2010, №6, с.54.

4.Митрофанов М. В. Применение математических методов в исследовании совместной работы скважинных насосов и водопроводных сетей // Сборник материалов международной конференции «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов», 2011 г.

5.Ильин Ю.А. Расчет надежности подачи воды. – М.: Стройиздат, 1987

References

1.Filchakov P.F. High Mathematics reference book. – Kiev: “Naukova Dumka”, 1972. UDK 510; 518.

2.Karelin V.Y., Minaev A.V. Pumps and Pump Stations. Handbook for universities. – 2 nd

edition, correct. and add. – M. Stroyizdat, 1986. – 320 p:.with ill.

3.Kostuk A.V., Tverdohleb I.B. “Well Pump “ ЭЦВ” Energetic Efficient Use”. Water Supply and sanitation technics, 2010, №6, p. 54.

4.Mitrofanov M.V. The Mathematical Methods Use In the Well Pumps and Water Supply Nets Joint Work Research // Total contents guide of international conference “Biosphericalcompatible technologies in the areas development”, 2011.

5.Iliin U.A. Water flow reliability calculation, - M.: Stroyizdat, 1987.

164

А.В. Морозов

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ВОДООТВЕДЕНИЯ И СЕТЕЙ

В статье решается задача о прогнозировании рабочих характеристик насосов на суспензиях. Прогнозирование характеристик насосов на суспензиях проводилось по зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от критериев подобия для круглой трубы.

Графо-аналитическое совмещение характеристик насосной станции и сетей определяет параметры работы насосной станции на суспензиях на сеть.

Ключевые слова: вязкость, сопротивление сдвигу, критерии подобия, реология, напор, расход , характеристики насосов, гидравлические потери.

A.V. Morozov

COLLABORATION OF PUMP STATIONS OF WATER REMOVAL AND NETWORKS

In article the task about forecasting of performance data of pumps on suspensions is solved. Forecasting of characteristics of pumps on suspensions was carried out on dependence of factor of hydraulic resistance on criteria of similarity for a round pipe.

Grafo-analitichesky combination of characteristics of pump station and networks defines parameters of work of pump station on suspensions on a network.

Key words: viscosity, resistance to shift, criteria of similarity, rheology, pressure, expense, characteristics of pumps, hydraulic losses.

Создание и исследование насосов связано с анализом их работы, которую отображают соответствующие характеристики. К настоящему времени накоплен обширный материал, в котором влияние свойств жидкости на работу насосов изучено весьма детально. Это относится к ньютоновским жидкостям, где получены обобщающие графические или расчетные зависимости, учитывающие влияние вязкости через условное число Рейнольдса.

Однако, несмотря на большую актуальность, влияние свойств суспензий на работу насосов изучено недостаточно. Необходимые для проектирования расчетные характеристики насосов определяются, как правило, без учета реологических характеристик жидкости, что приводит к расхождению расчетных и экспериментальных данных, а в ряде случаев к неудовлетворительной работе насосов.

При расчете насосов, перекачивающих суспензии, описываемые моделью вязкопластичной жидкости, появляются дополнительные трудности, связанные с учетом, кроме сил вязкости, второго реологического фактора - сил предельного напряжения сдвигу. Следо-

165

вательно, для оценки работы насосов на вязко-пластичных жидкостях определяющими будут два критерия подобия - параметры Рейнольдса Rе и Олдройда Аτ.

В результате исследований насосов и реологических параметров жидкости были получены характеристики насосов на суспензиях различной концентрации. Балансовые испытания насосов позволили определить степень влияния параметра Аτ и гидравлического к.п.д. насосов.

Опыты показали, что увеличение концентрации суспензии примерно до 18% не влияет заметным образом на характеристики насосов. Аналогичная картина наблюдалась и при исследовании течения на участке горизонтальной трубы.

Потребляемая мощность увеличивается монотонно, начиная с концентрации 18%, что объясняется главным образом увеличением мощности дискового трения.

Кривые потребляемой мощности и функции подачи примерно параллельны, их ординаты отличаются только разностью мощностей дискового трения.

Влияние Rе на Нт можно оценить с помощью формулы

Очевидно, что с увеличением Аτ теоретический напор уменьшается. Это объясняется возрастанием угла отставания потока, вызванного изменением как вязкости жидкости, так и предельного напряжения сдвига.

Влияние числа Аτ на гидравлические потери в насосе, сказывается двояким образом и описывается нелинейной зависимостью.

В области небольших чисел Аτ наблюдается улучшение гидродинамических характеристик проточной части насосов и снижается влияние сил вязкости. Однако, с другой стороны, с увеличением реологических характеристик суспензии влияние параметра Аτ становится отрицательным, как и параметра Rе. Положительное влияние Аτ на гидравлический к.п.д. насосов объясняется способностью вязко-пластичной жидкости образовывать квазитвердые области, т.е. изменять форму проточной части.

С учетом влияния Аτ пересчет характеристик насосов следует производить по формуле

где m = 0,2 ; для обычных насосов α = 0,5 (доля потерь, зависящих от Rе). Полученная зависимость (4) позволяет использовать для пересчета характеристик насо-

сов (в пределах ns = 70 - 100) с воды на вязко-пластичные жидкости известные методы и способы пересчета характеристик насосов на вязкие жидкости.

Предлагается решение задачи о прогнозировании характеристик центробежных насосов на вязко-пластичных жидкостях по зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ (круглой трубы) от числа Рейнольдса Rе и Олдройда Аτ : λ = f (Rе, Аτ). Поскольку реологические характеристики (коэффициент пластичной вязкости и предельное напряжение сдвига) таких жидкостей в большинстве случаев изучены, известны и зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от критериев подобия.

Предлагаемый метод расчета основан на разделении потерь. Влияние числа Rе на гидравлический коэффициент полезного действия может быть определено по формуле

166

где для турбулентного режима течения m » 0,2 ; a - доля потерь, зависящих от Rе ( на трение и поворот потока).

На расчетном режиме работы насосов обычного выполнения a » 0,5 с уменьшением подачи (против расчетной) приближается к предельному a =1.

Если предположить, что коэффициент сопротивления при течении жидкости в межпоточном канале пропорционален аналогичному коэффициенту при течении в трубе, то вместо

(5) можно записать

Подчеркнем, что теперь l - коэффициент гидравлического сопротивления при течении жидкости в трубе. Характерное число Rе можно брать, например, по диаметру входного патрубка и скорости в нем.

Корректность зависимости (6) проверена путем сопоставления опытных и расчетных данных при a = 0,5 в области расчетных режимов. Необходимое при определении гидравлических потерь исключение мощности дискового трения проводилось по данным балансовых испытаний насосов, по методике, разработанной автором.

Таким образом, использование опытной зависимости (6) позволяет прогнозировать напорные характеристики насосов на вязко-пластичных жидкостях по зависимости коэффициента гидравлического сопротивления l от числа Rе, которое можно выбирать по диаметру входного патрубка и скорости в нем.

Для анализа совместной работы насосной станции и сети удобно применять существующий метод графо– аналитического расчета совместной работы системы «станция – сеть».

С этой целью необходимо определить требуемый напор станции для перекачки суспензий. Требуемый напор для подачи суспензий определяют по формуле

где H ст - статический напор,

h – потери напора в коммуникациях станции и сети.

Гидравлические потери во всасывающей линии и коммуникациях станций объединяют, и расчет производят по потерям в напорной линии.

Гидравлические потери по длине трубопровода удобно определять по обобщенному критерию Рейнольдса

- коэффициент пластической вязкости, r - радиус трубопровода.

Для построения графо– аналитической зависимости «станция – сеть» удобно из характеристики насосной станции на нескольких режимах (недогрузки, перегрузки, расчетном режиме) вычислить потери напора во всасывающей линии и коммуникациях станции.

Таким образом, получим приведенную характеристику насосной станции.

167

Характеристика сети будет иметь параболическую кривую, которую строим по нескольким режимам, как и для насосной станции.

Наложив характеристику сети на приведенную характеристику насосной станции определим фактическую подачу станции и требуемый напор.

Выводы:

1.Получена зависимость влияния обобщенного числа Рейнольдса на теоретический напор насоса.

2.Предлагается зависимость, которая позволяет производить пересчет характеристик насосов на суспензии, описываемых моделью вязко-пластичной жидкостью.

3.Решается задача о прогнозировании характеристик насосов на вязко-пластичных жидкостях по зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от обобщенного числа Рейнольдса.

Библиографический список

1.Морозов В.А., Шерстюк А.И. Исследование центробежных насосов на вязкопластичных жидкостях. - Москва.: Известия вузов, №11, 1987.

2.Морозов В.А., Морозов А.В. Расчет характеристик насосных станций канализации. Промышленное и гражданское строительство. Москва. №5 2009. с. 42-43.

3.Морозов А.В. Повышение надежности работы насосов на суспензиях. Молодежь и

XXI век Ч.1 Курск, 2010.

References

1.Morozov V.A., Sherstyuk A.I. Research of centrifugal pumps on viscous and plastic liquids. - Moscow.: News of higher education institutions, No. 11, 1987.

2.Morozov V.A., Morozov A.V. Calculation of characteristics of pump stations of the sewerage. Industrial and civil construction. Moscow. No. 5 2009. page 42-43.

3.Morozov A.V. Increase of reliability of operation of pumps on suspensions. Youth and XXI century Part 1 Kursk, 2010.

168

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

С.Н. Золотухин, А.Н. Гойкалов, Куджику Т.

ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА МАЛОЭТАЖНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ

Изложены результаты экспериментально-теоретических исследований влияния материала стен малоэтажных зданий на микроклимат внутри помещений и энергоэффективность здания в целом.

Ключевые слова: теплозащита, энергосбережение, кладка из газосиликатных блоков, микроклимат.

S.N.Zolotuhin, A.N.Goykalov, Kudjiku T.

APPLICATION OF INDIRECT REINFORSING IN EXTERNAL BEARING WALLS OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS EXECUTED IN THE FORM OF A LAYING FROM SMALL CELLULAR-CONCRETE BLOCKS.

The authors describes the theoretical and experimental studies of the brickwork with net reinforcing elements under the influence of short axial compressive loads.

Keywords: heat-shielding, the energy savings, laying from gas-silicate blocks, indirect reinforcing, increase of bearing ability of a laying.

Решение проблемы энергосбережения в России особенно актуально, поскольку на отопление зданий ежегодно тратится около 30% всей тепловой энергии. Решение проблемы энергосбережения должно осуществляется по двум направлениям:

-увеличение теплоэффективности наружных ограждающих конструкций;

-использование более экономичных систем отопления.

Внастоящее время в Воронежской области строится ряд энергоэффективных объектов

сповышенной толщиной теплоизоляции в наружных ограждающих конструкциях – стенах и

169