1.1.1 Определение расхода моющей жидкости

Для определения расхода моющей жидкости вначале определим скорость потока в струе V_Н (м/с) на выходе из насадка:

=0,963, (1.1)

где φ - коэффициент скорости (0,82), зависящий от профиля сопла (таблица 1.1);

Pн - напор (давление) перед насадкой. Принимаем Pн = 1,0∙10⁶ Па;

ρ - плотность жидкости , кг/м³. Принимаем ρ = 1000 кг/м³.

Скорость жидкости на выходе из насадка может достигать 30...90м/с.

Расход жидкости через все насадки (подача насоса) Q (м³/с) определим по формуле.

=1.2,(м³/с) (1.2)

где ƒ - коэффициент запаса расхода (ƒ = 1,2);

d_н - диаметр сопла насадки, м;

n - число насадок;(10)

μ - коэффициент расхода. (0,940)

Расстояние между насадками принимается равным 0,5 м.

Таблица 1.1 - Характеристика насадок

Тип насадки	Профиль сопла	Коэффициент расхода μ	Коэффициент скорости φ
Цилиндрический		0,82	0,82
Конический		0,940	0,963
Коноидальный		0,980	0,980
Конический расходящийся		0,450	0,775

1.1.2 Определение необходимого напора насосной установки

Расчетная схема насосной установки изображена на рисунке 1.1.

1 - заборный колодец; 2 - сетка; 3 - задвижка; 4 - насос; 5 - трубопроводы; 6 - моющая рамка

Рисунок 1.1- Расчетная схема насосной установки

Выбор насоса производится с учетом его совместной работы с трубопроводами.

Напор насоса Р, (Па ) проектируемой установки будет равен

, (1.3)

P=

где Σ∆P - суммарные потери напора в трубопроводах установки, Па;

P_с – статический напор, Па;

P_н - напор в насадке (динамический напор), Па.

P_с = Н_г ρ_н g =3,2·1000·9.8=31360 (Па)^, (1.4)

где Н_г - высота подъема жидкости, м;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;

ρ_н - плотность жидкости , кг/м³.

Высота подъема жидкости равна

Н_г = h_в+ h_н=1+2,2=3,2(м) , (1.5)

где h_в - высота всасывания, м;

h_н - высота нагнетания, м.

Суммарные потери напора Σ∆P в трубопроводах установки:

, (1.6)

где ∆P₁ - суммарные потери напора на участке трубопровода l₁, Па;

∆P₂ - суммарные потери напора на участке трубопровода l₂, Па,

и т. д.

На каждом участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ) потери напора на преодоление гидравли­ческих сопротивлений ΔР_i, (Па) определяются отдельно по уравнению

, (1.7)

где ΣЕ - сумма коэффициентов местных сопротивлений по длине трубопровода на участке длиной с диаметром трубыd;

λ - коэффициент потерь на трение;

ρ - плотность жидкости , кг/м³.

С достаточной для практических расчетов точностью можно считать, что для сетки Е = 9,7, для всасывающего клапана -7,0, для задвижки - 5,5, для колена - 2.

Коэффициент сопротивления отверстия и насадка Е_н определяется по формуле

, (1.8)

где φ - коэффициент скорости (таблица 1.1).

Для водопроводных стальных труб коэффициент потерь на трение λ зависит от числа Рейнольдса .

Число Рейнольдса определяется по формуле.

, (1.9)

где V_i - скорость жидкости на участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ) , м/с;

d_i - диаметр на участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ) , м;

10^-6 - кинематическая вязкость для воды, м²/с.

На каждом участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ) скорость жидкости равна

, (1.10)

где Q – расход жидкости на участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ), м³/с;

d - диаметр на участке трубопровода (l₁ , l₂ , l₃ , l₄ ) , м.

При коэффициент потерь на трение λ определяется по выражению

, (1.11)

При коэффициент потерь на трение λ определяется по выражению

, (1.12)

При последовательном соединении трубопроводов (например l₁ и l₂) суммарные потери напора ∆Р_Σ получаются сложением потерь на отдельных участках.

, (1.13)

где ∆Р_Σ - суммарные потери напора я в разветвленном трубопроводе, Па;

∆P_i - потери напора в одном из последовательных трубопроводов, Па.

При параллельном соединении одинаковых трубопроводов (например l₃ и l₄) или насадков суммарные потери напора ∆Р_Σ равны потерям на отдельном участке.

, (1.14)

где ∆Р_Σ - суммарные потери напора в разветвленном трубопроводе, Па;

∆P_i - потери напора в одном из параллельных трубопроводов, Па.

Расход жидкости при параллельном соединении одинаковых трубопроводов (например l₃ и l₄) вычисляется по формуле.

, (1.15)

где Q_i - расход через один из параллельных трубопроводов, м³/с;

i - количество параллельных участков.

Далее, руководствуясь напором P и подачей Q, выбирают марку насоса.