3.13. Совместная работа насоса и трубопровода

В координатах расход - напор можно построить характеристику трубопровода, в который насосы подают воду. Чтобы подать воду через трубу длиной L, диаметром D на высоту Z₂ –Z₁ требуется преодолеть:

геометрическую высоту подъема H_г = Z₂ –Z₁;

сопротивление трубопровода, равное сумме потерь напора по длине .

Потери на местные сопротивления .

С учетом того, что V = 4Q/(D²),

или,

где .

На графике в координатах Q - H (рис.30) показана характеристика трубопровода .

При совмещении характеристик трубопровода и насоса точка пересечения дает значения подачи (расхода) и напора на выходе воды из насоса (рис.31).

Рис.30. Характеристика Рис.31. Совмещение

трубопровода характеристик насоса и

трубопровода

Аналитические выражения

,

отсюда .

Для расчета характеристики трубопровода необходимо определить величину коэффициента сопротивления λ, которая зависит от свойств жидкости, шероховатости стенок трубопровода и режима течения жидкости:

где V – скорость, м/с;

D – диаметр трубы, м;

A_1, C, m – значения параметров в табл. 2.

Для температур, отличающихся от 10 ⁰С, вводят поправку на изменившуюся кинематическую вязкость  (табл.3):

.

Таблица 2

Значения параметров для расчета коэффициента 

Трубы, покрытие	m	A1		С (t=100)			λдля ориентировоч-ных расчетов
Стальные и чугунные (не новые) V<1,2 м/с V≥1,2 м/с	0,3 0,3		0,0179 0,0210		0,867	0,03 или 0,021/D0,3
Трубы с пластмассовым покрытием	0,19		0,011		3,51	0,017
Железобетонные виброгидропрессованные	0,19	0,01574		3,51			0,025
Железобетонные центрифугированные	0,19	0,01385		3,31			0,02

Таблица 3

Зависимость кинематической вязкости воды от температуры

t	0	10	20	30	40
t·106	1,79	1,33	1,03	0,82	0,67

Пример 8. Определить коэффициент сопротивления для трубы с внутренним полимерным покрытием, диаметр D = =0,4 м, расход 0,2 м³/с, температура 30 ⁰С.

Решение. С₃₀ = 3,51·0,82/1,33=2,16;

V = 0,2/(3,14·0,4²/4)=1,59 м/с;

 = 0,011·(1+2,16/1,59)^0,19/0,4^0,19 = 0,0154.

Коэффициенты местных сопротивлений  принимаются по специальным таблицам и формулам. При ориентировочных расчетах допускается величиной ∑ пренебречь, а дополнительные потери напора за счет местных сопротивлений учесть, вводя множитель 1,02...1,06 к величине S.

3.14. Параллельная работа центробежных насосов

При работе двух или более насосов совместно на одну общую систему трубопроводов при их параллельном включении, значения подач суммируются.

На рис.32,а показана совместная характеристика двух одинаковых насосов. Если характеристика одного насоса , то совместная характеристикаN насосов .

Рис.32. Параллельная работа двух насосов: а -одинаковых;

б - разных

Если насосы имеют разные характеристики (рис.38,б), то при параллельной работе следует соблюдать определенную последовательность включения насосов в работу. Оба насоса включают при закрытых задвижках на напорных патрубках, затем начинают открывать задвижку сначала на более высоконапорном насосе 1 и, когда напор снизится до величины Н₂, можно открывать задвижку на насосе 2. От этой точки абсциссы характеристик насосов суммируются.

Если характеристики двух разных насосов выражены аналитически

и ,

то чтобы найти подачу двух насосов, уравнения записывают в виде:

,

и определяют суммарный расход Q = Q₁ + Q₂.

Рассмотрим совместную работу двух одинаковых насосов совместно с двумя параллельными трубопроводами разного диаметра(рис.33).

При открытых полностью задвижках манометры показывают примерно одинаковый напор Н_1, а суммарная подача в два трубопровода равна Q_1. При работе только одного насоса напор окажется равным Н₂, а расход Q₂. Так же можно найти значения напоров и расходов при работе двух насосов на один из трубопроводов или одного насоса на какой-либо из трубопроводов на пересечении соответствующих характеристик.

Рассмотрим, как будет меняться картина, если напорную задвижку на одном из насосов, например на насосе № 2, начнем закрывать. При неполном закрытии расход уменьшится до величины Q₃. Манометры 1 и 3 покажут напор Н₃, манометр 2 – Н₃¹. Разность напоров (Н₃¹ - Н₃) – это потеря напора на задвижке № 2.

Следует пояснить, что манометр 3, установленный после задвижки на насосах, всегда показывает точку на характеристике напорного трубопровода, а манометры 1 и 2 – давление на насосах.