8. Визначення величини необхідного тиску на виході насоса і необхідної потужності приводу насоса

Надлишковий тиск, створений на виході з насоса p_вих, іде на те, щоб підняти рідину на певну висоту, і на гідравлічні втрати в напірному трубопроводі:

,

де H_ст – статичний напір, який відповідає висоті подачі рідини.

Найбільший тиск потрібно буде створювати в момент запуску циркуляційної установки, коли напірний трубопровід ще не заповнений рідиною. Тоді статичний напір має найбільше значення (див. Рисунок 1 .6), оскільки рідину потрібно підняти до найвищої точки трубопроводу:

.

Коли трубопровід буде повністю заповнений рідиною H_ст зменшиться на довжину ділянки l₁₀.

Корисна потужність, яку розвиває насос, визначається через повний тиск насоса p_н і його подачу Q:

,

де p_вак – величина розрідження на вході в насос (відповідає показам вакуумметра p_В).

Приклад розрахунку:

Розраховуємо величину тиску на виході з насосу, використовуючи результати отримані в п.1.5:

Визначення корисної потужності насоса проводимо за формулою:

,

де p_н = p_вих + p_В – тиск, який створює насос; Q – витрата рідини.

p_н = 0,4∙10⁶ + 54∙10³ = 454000 Па = 0,454 МПа.

Тоді,

N_кор = 454000 ∙ 0,00869 = 3945 Вт

Відповідь: p_вих = 0,4 МПа; p_н = 0,454 МПа; N_кор = 3945 Вт.

9. Розрахунок мінімальної товщини стінки напірного водопроводу

Згідно умови, стінка трубопроводу повинна витримувати подвійне підвищення тиску при виникненні прямого гідравлічного удару. Тобто величина підвищення тиску

p = 2p_вих,

де p_вих – тиск на виході з насосу (максимальний тиск в напірному трубопроводі).

З іншого боку, підвищення тиску при прямому гідравлічному ударі розраховується за формулою:

p = _нап c,

де  – густина води; _нап – середня швидкість течії води в напірному водопроводі; c – швидкість розповсюдження ударної хвилі в трубопроводі.

Тоді,

.

Швидкість розповсюдження ударної хвилі в напірному трубопроводі можна також визначити за формулою:

,

де K – модуль пружності рідини (для прісної води K = 2,0310⁹ Па); E – модуль пружності матеріалу стінок трубопроводу (для сталі 20: E = 2,0610¹¹ Па);  – товщина стінки труби.

З цього рівняння, знаючи величину с, знаходимо .

Приклад розрахунку:

Знаходимо швидкість розповсюдження ударної хвилі відповідно до підвищення тиску, яке повинен витримувати трубопровід:

.

З другого боку, .

Виразимо з цього рівняння товщину труби :

Відповідь:  = 4,54∙10^-5 м.

10. Вибір насоса циркуляційної установки

Для вибору марки насоса використовуємо вітчизняні каталоги відцентрових насосів, в яких наведені їхні характеристики в формі таблиці 1.3 (Додаток Г):

Таблиця 1.3 – Характеристика насоса _______ при n = _____об/хв.

№ режиму	Q, л/с	Н, м	к.к.д. , %
1
2
3

Основою для вибору типу насоса є розраховані необхідна подача насоса Q_н (в л/с чи м³/год) і необхідний напір (тиск) на виході насоса H_н (p_н). Порівнюють величини Q_н і H_н (p_н) з другим режимом характеристики різних насосів (з максимальним значенням коефіцієнта корисної дії ), поки не підберуть тип насоса для якого будуть справедливі співвідношення: H₂ ≥ H_н, Q₂ ≥ Q_н.

Для розрахунку робочої точки насосної установки потрібно побудувати сумісну характеристику насоса і трубопроводу.