13. Работа насосов на сеть.
14.1.Баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом.
14.2. Статический напор установки.
14.3. Потребный напор насосной установки.
14.4.Характеристика работы насоса.
14.4.1.Вакуум во всасывающей линии.
14.5. Регулирование подачи насоса.
14.6. Задачи о работе насосов на сеть.
14.7. Регулирование подачи насосной установки.
14.1.Баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом.
При работе на сеть насосы рассматриваются, как источники, сообщающие жидкости энергию, при этом рабочий процесс насосов не рассматривается.
Для решения задач о работе насосов на сеть используется баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом.
При установившемся движении жидкости в трубопроводе включение в него насоса, как источника энергии, изменяет уравнение баланса напоров.
Напор насоса складывается из разности напоров в конечной и исходной точках плюс потери от начальной точки до конечной точки (рис. 14.1). Напор насоса это энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости.
Hн +H1 = H2 + ∑hп1-2,(14.3)
Hн + H1 - hп.вс= H2 + hп.н.,
где Н1иН2— полные напоры потока в начальном 1 и конечном 2 сечениях трубопровода, ∑hп1-2=hп.вс.+ hп.н.— сумма потерь напора в трубопроводе между сечениями 1 и 2, то есть во всасывающем hп.вс- и напорном канале hп.н..
Напор насоса затрачивается на увеличение напора потока и преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе.
Напоры Н1и Н2– это напоры в т.1 и т.2. В уравнении напоров (14.1) не учитывается потери между всасывающим и напорным отверстием и (14.1) – это упрощенное уравнение баланса напоров.
14. 2. Статический напор установки.
Сеть, на которую работает насос, может быть простым или сложным трубопроводом, а также включать в ряде случаев гидродвигатели, преобразующие гидравлическую энергию, сообщенную потоку насосом, в полезную механическую работу.
Схема насосной установки при работе насоса на простой трубопровод показана на рис. 14.1. Насос перекачивает жидкость из приемного резервуара А в напорный резервуар В по трубопроводу, состоящему из всасывающей и нагнетательной труб.
Статическим напором установки называют разность гидростатических напоров жидкости в напорном и приемном резервуарах:
(14.3)
Если давление на свободных поверхностях
жидкости в резервуарах равно атмосферному,
как для установки, изображенной на рис.
14.1, статический напор представляет
собой разность уровней жидкости в
резервуарах:
,
т.е. высоту подъема жидкости в установке.
Если давление в резервуарах при работе насоса не равно атмосферному, см. рис. 14.2, например, в питающем резервуаре имеется вакуум, а в напорном резервуаре - избыточное давление больше атмосферного, статический напор равен разности пьезометрических уровней в резервуарах. Статический напор установки
,
14.3. Потребный напор насосной установки.
Потребным напором установки Нпотр, называют энергию, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения из приемного резервуара в напорный по трубопроводу установки при заданном расходе.
14.3.1. При работе насоса на длинный трубопровод, пренебрегают малыми скоростными напорамив резервуарах искоростным напором на выходе, получим,
(14.4)
где ∑hп.н.= hп.вс.+hп.н.— сумма потерь напора:
hп.вс.- во всасывающей линии, включая потерю на входе во всасывающую трубу;
hп.н.– в напорной линии, включая потерю при выходе из нее в напорный резервуар.
14.3.2. При работе насоса на трубопровод, снабженный концевым сходящимся насадком (рис. 14.3), скоростной напор на выходе из насадка сравним с потерями по длине в трубах и должен учитываться в уравнении потребного напора.
Потребный напор при учете скоростного напора равен
(14.5)
где V2/2g- скоростной напор на выходе из напорной трубы (в предположении турбулентного режима, для которого α = 1). Если бы потери на всасывании были значительны, их необходимо было бы учитывать. Поэтому диаметры всасывающих трубопроводов делают больше напорных, существуют нормы на скорости потока во всывающем и в напорном трубопроводе.
14.3.3. При установившемся режиме работы установки, когда расход в системе трубопроводов не изменяется со временем, развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:
Нн = Нпотр(14.6)