4.6.2. Расчет трубопровода разомкнутой схемы

Рассмотрим разомкнутый трубопровод, по которому насос перекачивает жидкость из нижнего резервуара с давлением р_о в верхний резервуар с давлением р_б .

Высота расположения оси насоса относительно нижнего уровня называется высотой всасывания. Трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, - всасывающим трубопроводом.

Высота расположения верхнего уровня жидкости относительно оси насоса называется высотой нагнетания. Трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, - нагнетающим трубопроводом.

Расчет всасывающей магистрали

Запишем уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1 (плоскость сравнения проходит через нижний уровень жидкости): z₀ + + = z₁ + + + h_0-1,

где z₀ = 0; z₁ = H_вс.; v₀ = 0; р₁ – абсолютное давление на входе в насос; h_0-1 – гидравлические потери на всасывающем трубопроводе.

Уравнение Бернулли принимает вид: = H_вс.+ + + h_0-1.

Задача 1. Определить предельную высоту всасывания, обеспечивающую безкавитационную работу насоса.

Н_вс = -- h_0-1 ; p₁ ^пред = р_н.п; h_0-1 = КQ^m.

ТогдаН_вс^пред =-- КQ^m, при этом Н_вс ^конст<Н_вс^пред - для запаса на кавитацию.

Задача 2. Найти абсолютное давление на входе в насос и сравнить его с минимально допустимым, если задана Н_вс, т.е. проверить условие безкавитационной работы насоса.

= - H_вс.- - h_0-1; p₁  р_н.п (р_кав.).

Напор на входе в насос: + = - Н_вс - h_0-1 = Н_вх.

Расчет нагнетающей магистрали

Запишем уравнение Бернулли для сечений 2-2 и 3-3:

z₂ + + = z₃ + + + h_2-3,

где z₃ - z₂ = Н_нагн.; v₃ = 0.

Напор на выходе из насоса: +=Н_нагн. + +h_2-3 = Н_вых.

Разность напоров на выходе и входе насоса называется напором насоса:

Н_н ^потр. = Н_вых.- Н_вх. = (+) – ( + ) = Н_нагн. + +h_2-3 - + Н_вс + h_0-1;

Н_н ^потр. = Н_вс + Н_нагн. + +h_0-3; Н_вс + Н_нагн. + =Н_ст.;

Н_н ^потр. = Н_ст. + КQ^m – потребный напор насоса, где КQ^m – сумма гидравлдических потерь на всасывающем и нагнетающем трубопроводах.

4.7. Последовательная работа насосов

Для обеспечения большего напора в сети, чем могут дать имеющиеся насосы, их включают в сеть последовательно.

Условия работы насосов:

1) Н_å = Н₁ + Н₂;

2) Q = Q₁ = Q₂.

а) кривая Н_å - суммарная характеристика насосов: Н_å = Н₁ + Н₂ при Q = const;

б) при Н_ст > Н_н работа сети невозможна.

4.8. Параллельная работа насосов

Чтобы обеспечить расход больший, чем расход любого из имеющихся насосов, применяют их параллельное включение.

Условия работы насосов:

1) Н_å = Н₁ = Н₂;

2) Q = Q₁ + Q₂.

Кривая Н_å - суммарная характеристика насосов: Q = Q₁ + Q₂ при Н = const.

4.9. Регулирование режима работы насосов

Данной характеристике насоса и насосной установки соответствует только одна рабочая точка. Однако величину подачи и напора насоса можно изменить. Для этого необходимо изменить либо напорную характеристику насоса (путем изменения частоты вращения), либо насосной установки (при помощи регулирующей задвижки).

4.9.1. Регулирование изменением частоты вращения насоса

Этот метод является наиболее экономичным. В основном он осуществляется применением злектродвигателей постоянного тока или специальных передач.

Изменение частоты вращения насоса ведет к изменению его характеристики и , следовательно, рабочего режима.

4.9.2. Регулирование задвижкой (дросселированием)

Допустим, необходимо получить меньшую подачу Q_B < Q_A.

Для этого необходимо увеличить потери напора, что осуществляется прикрытием регулирующей заслонки, установленной на напорном трубопроводе.

Н_В^¢ = Н_В + h_д, где Н_В – напор, расходуемый при полностью открытой задвижке; h_д – дополнительные потери напора в задвижке.

Регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии и ведет к снижению КПД, поэтому этот способ неэкономичен. Однако он получил наиболее широкое распространение из-за простоты регулирования.