2.3 Гідравлічний розрахунок параметрів при улаштуванні системи крапельного зрошення

У даному розділі виконуємо гідравлічний розрахунок насосної установки (Рис.2.3), яка подає воду для поливу до системи крапельного зрошення.

Вихідні дані для розрахунку:

Витрати води – Q = 22л/с = 80м³/год.; H _г =15м; довжина всмоктуючої частини трубопроводу _вс = 100м; діаметр d _вс = 150мм; довжина нагнітальної частини _HL = 10м; діаметр d _нг = 125мм.

Рисунок 2.3 – Cхема насосної установки

За технологічними даними (Q і H_г), та при температурі перекачуємої рідини (0…105)^оС рекомендується використовувати насоси класу К, КМ.

Насоси даного класу забезпечують :

– напір Н = 8,8…98м;

– подачу Q = 1,25…100л/с.

Його робочі характеристики:

n = 2900об/хв, частота обертання;

Д = 136мм, діаметр робочого колеса.

За характеристиками насоса К90/20 складаємо таблицю даних для побудови її на даній ділянці від Q = 0л/с до межового значення.

Таблиця 2.1 – Значення робочих характеристик насоса К90/20

Позначення	Параметри
Q,л/с	0	5	10	15	20	25
H,м	21	22,2	22,0	20,0	17,2	13,5
η,%	0	44	65	76	80	74
N,кВт	1,25	2,63	3,5	4,0	4,25	4,5

За цими даними у відповідному масштабі будуємо графіки робочих характеристик насоса (Рис.2.4).

Для визначення робочих параметрів насосної установки необхідно поєднати напірну характеристику насоса Н=f(Q).

Дані для побудови характеристики трубопроводу визначаємо за формулою:

(2.1)

де h_п – загальні витрати напору в трубопроводі, м.

Загальні витрати насосу в трубопроводі h_п , м, визначаємо за формулою:

(2.2)

де А – коефіцієнт, який враховує питомий опір трубопроводу в залежності від діаметра труб і матеріалу, з яких вони виготовлені, с²/м⁶;

β – поправочний коефіцієнт на швидкість до значень питомих опорів.

H_Т = f(Q)

H = f(Q)

η = f(Q)

N = f(Q)

Рисунок 2.4 – Робочі характеристики насосу К90/20

З метою скорочення об’єму роботи і спрощення виконання розрахунків втрат у всмоктуючому трубопроводі також визначимо за другою водопровідною формулою, отже загальні втрати напору в трубопроводі h_п , м, визначаємо за формулою:

(2.3)

. (2.4)

Підставляємо формулу (2.4) у формулу (2.1) і отримаємо кінцеву формулу для розрахунку

. (2.5)

Визначимо питомий опір для поліетиленових труб [с.54].

Для d _вс =150мм А=45,9с²/м⁶;

d _нг =125мм А=92,5с²/м⁶.

Робочу довжину трубопроводу _р, м, визначимо за формулою

(2.6)

де k=1,1 – коефіцієнт.

Виконуємо розрахунок:

Для визначення поправочного коефіцієнта β необхідно розрахувати швидкість протікання води при різних витратах. Швидкість руху води розраховуємо за формулами:

, (2.6)

. (2.7)

Виконаємо розрахунок: ; β _вс =0,98

; β _нг =0,96

Q₁=0 л/с; Н_Т=Н_Г=15м

Q₂=5 л/с; β _вс =1,18; β _нг =1,14

Q₃=10 л/с; β _вс =1,06; β _нг =1,01

Q₄=15 л/с; β _вс =1,01; β _нг =0,98

Q₅=20 л/с; β _вс =0,99; β _нг =0,96

Q₆=25 л/с; β _вс =0,96; β _нг =0,94

Підставимо значення формули (2.5), виконаємо розрахунки, результати зводимо до таблиці.

Таблиця 2.2 – Значення робочих характеристик трубопроводів

Позначення	Параметри
Q, л/с	0	5	10	15	20	25
hп , м	0	0,18	0,64	1,37	2,39	3,63
H, м	15	15,18	15,64	16,37	17,39	18,63

За отриманими даними на графіку Н=f(Q) будуємо залежність Н _т =f(Q) попередньо відклавши на шкалі Н значення Н _г=15м.

На перетині графіків Н=f(Q) й Н _т =f(Q) отримаємо «робочу точку» системи «насос – трубопровід».

Проведемо з «робочої точки» системи «насос – трубопровід» перпендикуляри на відповідні шкали отримаємо фактичні значення системи:

Н_Ф=17,3м; Q_Ф=20л/с; η =80%

Потужність насосної установки визначаємо за формулою:

(2.9)

де ρ – щільність води, ρ =1000кг/м³;

q – прискорення вільного падіння, q =10м/с².

Визначимо потужність

Допустиму висоту всмоктування визначимо за формулою

(2.10)

де – атмосферний тиск, в залежності від місця розташування насосної установки відносно поверхні світового океану, примаємо10м;

– тиск пароутворення, при температурі 30^оС, =0,43м;

φ – коефіцієнт запаса, приймаємо φ =1,2.

Втрати у всмоктуючому трубопроводі визначимо

, (2.11)

Виконаємо розрахунок

(2.12)

де С – коефіцієнт, враховуючий конструктивні особливості насосної установки С=600…1500, приймаємо С=1000.

Виконаємо розрахунок

Табличне значення =6м. Отже насос забезпечить необхідний напір тому, що = 6м>= 3,91м.

Відповідно до цього розділу на другому листі графічної частини приведено: Клапан електромагнітний. Схема комбінована розташування.

Висновок : в даному розділі виконано гідравлічний розрахунок для вибору відцентрового насосу та розраховано необхідну потужність привідного електродвигуна. Було обрано насос марки К90/20 з подачею 90м³/год, напором рівним 20м та коефіцієнтом корисної дії 78%. Потужність яка необхідна для приводу насосу склала4,3кВт.

20