МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРИВОРІЗЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОГАЗОВОДОПОСТАЧАННЯ, ВОДОВІДВЕДЕННЯ ТА ВЕНТИЛЯЦІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання практичних робіт з дисципліни

«_______»

для студентів напряму підготовки ______

«_______»

денної та заочної форм навчання

Кривий Ріг

2011

Укладачі:

Вiдповiдальний за випуск:

Рецензент:

Розроблені методичні вказівки містять основний теоретичний та практичний матеріал, що допоможе студенту при розрахунках продуктивності та повного напору насосної станції, втрат напору усмоктувальних трубопроводів і напірних водоводів насосних станцій, побудові напірної характеристики 2-х паралельно (послідовно) працюючих насосів, розрахунок зміни характеристик паралельно (послідовно) працюючих насосів при зміні частоти обертів робочого колеса або його обточуванні, а також завдання для самостійної роботи, що сприятимуть більш глибокому засвоєнню матеріалу відповідного курсу.

РОЗГЛЯНУТО на засіданні кафедри ТВВ	СХВАЛЕНО на засіданні вченої ради будівельного факультету
Протокол №2 від «__» _____2011 р.	Протокол №1 від «__» _______2011 р.

Практична робота №1 «Задачі на визначення продуктивності насосної станції»

Подачею (продуктивністю) насоса - називається кількість рідини, яку насос подає за одиницю часу. Відрізняють об’ємну та вагову подачу. Об’ємна подача найчастіше позначається буквою Q і вимірюється в м³/год; або в л/с. Вагова подача вимірюється в Н/с або кН/год.

Подача насоса

На підставі рівняння суцільності потоку для циліндричного перерізу на виході із робочого колеса можна записати:

Q_теор. = 2r₂b₂V_2r = 2r₂b₂V₂ sin ₂ , (1.1)

де: b₂ - ширина робочого колеса на виході.

Якщо урахувати, що деяку частину площі циліндричного перерізу на виході з колеса займають лопатки, то ця формула запишеться у вигляді:

, (1.2)

де: ₂ - коефіцієнт утиснення потоку лопатками на виході із робочого колеса; d₂ - зовнішній діаметр робочого колеса.

(1.3)

Тут: z - кількість лопаток; ₂ - товщина лопатки на виході із робочого колеса; - товщина лопатки в циліндричному перерізі, що розглядається; - робочий кут лопатки на виході із колеса. Для більшості насосів ₂ знаходиться в межах 0,90-0,95.

Фактична подача насоса завжди буде менше від теоретичної через наявність перетікання рідини всередині насоса. Тому подача насоса визначається виразом:

, де _об - об’ємний коефіцієнт корисної дії насоса.

Середня  годинна  подача  насосної  станції, визначається  за формулою:

, (1.4)

де коефіцієнт, що враховує  витрату  води  на  власні потреби насосної  та очисної станції і  залежить  від якості  води  в вододжерелі, конструкції  фільтрів, прийнятої  інтенсивності промивки  та схеми  відводу  промивної  води; приймається  рівним 1,04-1,1  при подачі  води  на  очисні  споруди  або 1,01 - 1,02  при подачі  води  без  очищення в резервуари; 

 - максимальна добова  витрата , м3;

Т - тривалість  роботи  насосної  станції (звичайно приймається рівною 24 ч).

Отриману  годинну  подачу  насосної  станції переводять  в секундну:

(1.5)

Приклад №1

Визначення продуктивності насосної станції.

Насосні станції I підйому при прийнятій схемі роботи розраховуються  на подачу  середнього  годинного  витрати води  в дні максимального водоспоживання, з  урахуванням  витрат води  на  власні потреби  насосної станції та  очисних  споруд.

Середня годинна подача насосної станції Q_г, м³/ г, визначається за формулою (1.4):

,

де - максимальна добова витрата води, м³/доб, для прикладу приймаємо 44000 м³.

 - коефіцієнт, що враховує витрату води  на  власні потреби насосної станції та очисних споруд.

При продуктивності системи водопостачання більше 20 000 м³/добу приймають  = 1,05; Т - тривалість роботи станції, г. Приймається Т = 24 год.

Q_г = м³/с.

Средня секундна подача насосної станції, л/с за формулою (1.5),

Qс = л/с.

Практична робота №2 «Задачі на визначення повного напору насосної станції»

Напір насоса (тобто різниця питомих енергій) буде дорівнювати:

Н = Е_пит.2 - Е_пит.1 = (Z₂ - Z₁) + . ( 2.1 )

Примінимо рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини на ділянці між перерізами 0-0 та 1-1 (див. мал. 1):

, або:

(2.2)

Тут за площину порівняння прийнято площину 0-0, тиск на вільну поверхню прийнято Р_атм , повні втрати напору між перерізами 0-0 та 1-1 - h_всм . Швидкістю руху рідини в перерізі 0-0 нехтуємо (тобто вважаємо, що рівень рідини в резервуарі залишається незмінним).

Скориставшися рівнянням Бернуллі для потоку рідини між перерізами 2-2 та 3-3 ( див. мал. 1), отримаємо:

, (2.3)

де: Z₃ = Н_г - геодезична (геометрична) висота підйому води;

V₂- швидкість руху рідини на виході з насосу;

Р₂ - абсолютний тиск при виході з насосу;

Р_атм - величина атмосферного тиску;

h_нап - повні втрати напору в напірному трубопроводі;

- густина рідини, що перекачується;

g - прискорення сили тяжіння;

Підставивши вирази ( 2.2 ) та ( 2.3 ) в формулу ( 2.1 ), отримаємо:

Н = Н_г + h_нап + h_всм . (2.4)

Таким чином, напір насоса дорівнює сумі геометричної висоти підйому рідини (статичний напір) і повних втрат напору, що виникають при русі рідини по усмоктувальному та напірному трубопроводах.

При проектуванні геометрична висота підйому завжди відома. Вона дорівнює різниці відміток рівней води в напірному та усмоктувальному резервуарах.

Повні втрати напору при русі рідини складаються із втрат напору на тертя по довжині труби та втрат напору в місцевих опорах.

Втрати напору по довжині можна обчислити по одній із формул гідравліки (формула Дарсі):

, (2.5)

або: h_довж = S∙Q² = A₀∙k∙L∙Q² , (2.6)

де:  - коефіцієнт тертя;

L - довжина трубопроводу;

V- швидкість руху рідини;

d - діаметр трубопроводу;

g - прискорення сили тяжіння;

S - коефіцієнт опору трубопроводу;

Q -витрата по трубопроводу;

А₀ - коефіцієнт питомого опору трубопроводу;

k - коефіцієнт, який коригує неквадратичність залежності.

В практиці розрахунків систем водопостачання широкого поширення набула формула:

h_довж = і L , (2.7)

де: і - гідравлічний ухил.

При розрахунках за останньою формулою необхідно користуватися спеціальними таблицями (Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, - 1984. - 116с.).

Втрати напору в місцевих опорах найчастіше обчислюють по формулі Вейсбаха:

(2.8)

де:- коефіцієнт місцевого опору.

При проектуванні насосних станцій в напірних трубопроводах за межами станції обчислюють втрати напору тільки по довжині. Втрати напору в місцевих опорах цих трубопроводів приймаються без розрахунку в розмірі 10-20 від втрат напору по довжині.

Втрати напору в комунікаціях самої насосної станції (включаючи камеру переключень) найчастіше приймають без розрахунку в розмірі 2-4 метри водяного стовпа.

Приклад №1