Гидравлические сети с насосной станцией

λ – коэффициент путевых потерь; l – длина трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

g – ускорение свободного падения; H Г – гидростатический напор;

V – скорость жидкости в трубопроводе.

Так как HГ const , то на контрольной характеристике насоса задания от- и проводим линию, параллельную оси абсцисс (прил. 1,

рис.1).

Далее определяем величину hW для расходов Q ,л/с [4]. Из уравнения расхода следует

где Q – расход;

V – скорость жидкости в трубопроводе;

d – диаметр трубопровода.

Для определения коэффициента путевых потерь рассчитаем величину

где – коэффициент кинематический вязкости жидкости при заданной температуре T ,C .

Величина определяется в зависимости от режима течения жидкости. При ламинарном режиме течения, т.е. когда число Рейнольдса Rе < Rекр

(критическое число Рейнольдса принимаем Rекр = 2320), определяется исходя из [16]

Все рассчитанные параметры представим в виде таблицы 2.2.

22

Таблица 2.2

Параметры характеристики сети

Величину hW будем вычислять по следующему соотношения

точка есть рабочая точка насоса при его работе на сеть.

2.4 Определение основных действительных параметров насоса при его работе на сеть

Через точку А проводим линию, параллельную оси ординат.

Пересечение этой линии с кривыми H f (Q), H ВАКДОП f (Q), f (Q), N f (Q) дают точки, характеризующие действительные параметры насоса (прил. 1,

рис. 1) [9, 10, 16].

Из контрольной характеристики определяем: QA ; H A ;(H ВАКДОП ) А ; N A ; A Сравниваем эти значения параметров с оптимальными значениями:

23

При заданных параметрах трубопровода и данной характеристике насоса основные параметры изменяются в следующее количество раз:

–расход mQ ;

–напор mH ;

–допускаемый вакуум mH ВАКДОП

–мощность mN ;

–КПД m .

2.5 Построение суммарной характеристики двух насосов с одинаковыми характеристиками при параллельном включении

Перечерчиваем рабочую характеристику насоса Н = f(Q) (прил. 1, рис. 1). Параллельное включение насосов осуществляется в том случае, если необходимо увеличить расход при малом изменении напора (т.е. приближенно Н = сonst). Поэтому при построении суммарной характеристики для указанного включения насосов задаются несколькими значениями напоров Н1, Н2 … Нn. Через эти точки проводят линии, параллельной оси абсцисс. По этим линиям суммируют расходы насосов, получая точки 1, 2 …, n. Соединяя эти точки кри-

вой, получают суммарную характеристику (прил. 1 рис. 2).

Пересечение этой кривой с характеристикой сети даёт рабочую точку работы насосов на сеть.

Из графика определяем Qпар; Нпар

Сравниваем действительные параметры насоса и параметры двух насосов при параллельном включении:

Перечерчиваем рабочую характеристику насосов H = f(Q) (прил. 1, рис.

1).

Последовательное включение насосов осуществляем в том случае, если необходимо увеличить напор при малом изменении расхода (т.е. приближенно Q = const). Поэтому при построении суммарной характеристики для указанного

24

включения насосов задаемся несколькими значениями расходов Q1 , Q2 , … Qn . Через эти точки проводим, параллельные оси ординат. По этим линиям суммируем напоры насосов, получая точки 1, 2,…, n.

Соединяя полученные точки кривой, получаем суммарную характеристику (прил. 1, рис. 3).

Пересечение этой кривой с характеристикой сети даёт рабочую точку. работы насосов на сеть.

Из графика определяем: Qпосл. ; Нпосл. .

Сравниваем действительные параметры насоса и параметры двух насосов при последовательном включении:

3 ПРИМЕР РАСЧЕТА

3.1 Цель работы и исходные данные для расчета

Цель работы:

–определение основных оптимальных параметров центробежного насоса (расхода Qопт. , напора Hопт. , КПД опт. , мощности Nопт. , допускаемой величина ва-

куума Hвакдоп.. );

–построение характеристики сети с последующим определением рабочей точки насоса (A) при его работе на сеть;

–определение основных действительных параметров насоса при работе его на заданную сеть и сравнение их с оптимальными параметрами;

–построение суммарной характеристики двух насосов с одинаковыми характеристиками при параллельном их включении в заданную сеть с последующим определением рабочей точки Aпар , суммарного расхода Qпар , напора Hпар ;

–построение суммарной характеристики двух насосов с одинаковыми характеристиками при последовательном их включении в заданную сеть с после-

дующим определением рабочей точки Aпосл. , суммарного расхода Qпосл. , напора

Hпосл. .

Исходные данные:

1)жидкость: техническая вода;

2)длина трубопровода l диаметр d, величина гидростатического напора Hг и температура жидкости T , C приведены в таблице П2.1 (прил. 2);

3)по данным задания и полученному варианту (табл. 2.1) вычерчивается схема установки (рис. 3.1).

25

Рис. 3.1. Схема установки 1, 8 – бак; 2 – вакууметр; 3, 6 – вентиль; 4 – центробежный насос;

5, 7 – манометр; 9 – фильтр

3.2 Определение основных оптимальных параметров заданного центробежного насоса

Для решения данной задачи на миллиметровой бумаге начерчиваем контрольную характеристику насоса по номеру задания (прил. 3, рис. 2).

Проводим касательную к кривой контрольной характеристики насосаf (Q) параллельную оси абцисс. Точка касательной к кривой дает максимальную величину коэффициента полезного действия (КПД) f (Q) .

Через полученную точку проводим линию, параллельную оси ординат.

Пересечения этой линии с контрольными кривыми Q,N,H, Ндоп. дает опти-

вак.

мальные значения этих величин (прил. 1, рис 1). Получаем значения:

Qопт.= 26,1 л/с;

Hопт.= 34,7 м;

(H ВАКДОП )ОПТ = 4,6 м;

Nопт.= 10,6 кВт; η max = 74,9 %

3.3 Построение характеристики сети.

Определение рабочей силы точки при работе насоса на сеть Характеристику сети строим по уравнению 2.1:

26

где – потребительный напор насоса;

hW – сумма потерь напора от насоса до потребителя;

1,2 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (т. е задача решается в упрощенном варианте);

λ – коэффициент путевых потерь; l – длина трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

g – ускорение свободного падения; H Г – гидростатический напор;

V – скорость жидкости в трубопроводе.

Так как H Г const , на контрольной характеристике насоса задания (прил. 1, рис.1) откладываем величину и проводим линию, параллельную оси абсцисс.

Рассчитаем величину Re

27

Re V d ,

где – коэффициент кинематический вязкости жидкости при заданной температуре T ,C .

Величина определяется от режима течения. В данном случае режим течения жидкости турбулентный Re 2320.

Тогда

0,3164 ;

Re 0.25

1 0,316419.39 0.01632;

28

2 0,316432.07 0.01371;3 0,316425.53 0.01239;4 0,316427.43 0.01153;

5 29.0040,3164 0.01091;6 0,316430.36 0.01042;

7 0,316431.55 0.01003;

8 0,3164 0.00955; 36,1

9 33.5960,3164 0.00942;

Все рассчитанные параметры представим в виде таблицы 3.1

Таблица 3.1

Параметры характеристики сети

Величину hW будем вычислять по следующему соотношению

hW B Q2 ,

где В – коэффициент сопротивления системы.

Тогда

29

По полученным значениям на контрольной характеристике насоса (прил. 1, рис.1) выше линии H Г const , строим кривую h w f (Q) .

Пересечение полученной кривой с кривой H Г f (Q) дает точку А. Эта точка есть рабочая точка насоса при его работе на сеть.

3.4 Определение основных действительных параметров насоса при его работе на сеть

Через точку А проводим линию, параллельную оси ординат.

Пересечение этой линии с кривыми H f (Q), H ВАКДОП f (Q), f (Q), N f (Q) дают точки, характеризующие действительные параметры насоса.

Из контрольной характеристики определяем:

30