Глава 4.Работа насосов и вентиляторов в сети

4.1.Характеристика сети

Системы трубопроводов (воздуховодов) и агрегатов (калориферов, фильтров и т.д.), присоединяемых к нагнетателю, называется сетью. С точки зрения гидравлики, сеть характеризуется потерями давления.

Потери давления ΔР_с складываются из потерь на трение ΔР_тр, возникающих при движении на прямых участках сети, и потерь на местные сопротивления ΔР_мс (в тройниках, отводах, нагревательных приборах и т.д.). Потери на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,(4.1)

где λ, l, d, υ – соответственно коэффициент трения, длина, диаметр, скорость движения на i-м участке сети;

n – число последовательно соединенных участков сети.

Потери на местные сопротивления равны

(4.2)

где ζ – коэффициент j - го местного сопротивления;

m – число сопротивлений.

.(4.3)

Так как скорость υ = L/F, где F – площадь, то из формулы (4.3) можно получить

(4.4)

где K – коэффициент, являющийся константой сети при условии, если в процессе эксплуатации не изменяются степень открытия регулирующих органов (задвижек, вентилей, кранов) и плотность (температура) перемещаемой среды. Иными словами, для конкретной сети К ∼ ρ и K = f(ζ_р). Здесь ζ_р – коэффициент местного сопротивления регулирующего органа, зависящей от степени его открытия.

Выражение (4.4) называется характеристикой сети. Оно справедливо для турбулентного движения, которое является доминирующим в сетях систем обеспечения микроклимата (отопления, вентиляции, теплогазоснабжения). Однако в отдельных элементах сети, например в фильтрах, течение может носить переходный и даже ламинарный характер. Поэтому в общем случае

, (4.5)

где .

Рассмотрим теперь специфику определения необходимого давления (напора) для насосов и вентиляторов.

Определение требуемого напора насоса. Пусть насос (3) подает воду из приемного бака (1) в напорный бак (2) (рис. 4.1). Давления в баках не равны атмосферному и имеют соответственно значения P₁ и P₂. Кроме того, в данном случае затрачивается энергия на подъем жидкости на высоту H.

Рис.4.1.Схема работы насосной установки

Таким образом, необходимый напор идет на преодоление геометрического напора H_Г, разности пьезометрических напоров и потерь напорав сети, т.е.

, (4.6)

, (4.7)

где =. Статический напор

. (4.8)

Иногда бак устанавливается на всасывании выше насоса, и тогда геометрический напор становится отрицательным. Следовательно, в общем случае

. (4.9)

Определение требуемого давления вентилятора. В некоторых случаях вентиляторам также приходится преодолевать дополнительное давление ΔР_h, например при продуве воздуха через слой жидкости, при подаче воздуха в камеру с избыточным давлением или отсосе из камеры с разрежением. И наоборот, при отсосе воздуха из аппарата, находящегося под давлением, или при подаче в камеру с разрежением, величина ΔР_h способствует увеличению производительности вентилятора.

Так как ΔР_h является статическим давлением Р_S, то с учетом формул (4.8) (4.9) можно записать следующую зависимость между потерями давления в системе и производительностью нагнетателя:

. (4.10)

Графическая интерпретация этой формулы представлена на рис. 4.2.

Рис.4.2.Характеристика сети