Трубопроводи з насосною подачею рідин

Як ми вже відзначали вище, перепад рівнів енергії, за рахунок якого рідина тече по трубопроводу, може створюватися роботою насоса, що широко застосовується в машинобудуванні. Розглянемо спільну роботу трубопроводу з насосом і принцип розрахунків трубопроводу з насосною подачею рідини.

Трубопровід з насосною подачею рідини може бути розімкнутим, тобто по якому рідина перекачується з однієї ємності в іншу (мал. 6.8, а), або замкненим (кільцевим), у якому циркулює та сама кількість рідини (мал. 6.8, б).

Мал. 6.8. Трубопроводи з насосною подачею

Розглянемо трубопровід, по якому перекачують рідину з нижнього резервуара з тиском P ₀ в інший резервуар з тиском P₃ (мал. 6.8, а). Висота розташування осі насоса H₁ іменується геометричною висотою усмоктування, а трубопровід, по якому рідина надходить до насоса трубопроводом, що всмоктує, або лінією усмоктування. Висота розташування кінцевого перерізу трубопроводу H₂ називається геометричною висотою нагнітання, а трубопровід, по якому рідина рухається від насоса, напірним або лінією нагнітання.

Складемо рівнянням Бернуллі для потоку робочої рідини в всмоктувальному трубопроводі, тобто для перерізів 0-0 і 1-1 (приймаючи α = 1):

Це рівняння є основним для розрахунків усмоктувальних трубопроводів.

Тепер розглянемо напірний трубопровід, для якого запишемо рівняння Бернуллі, тобто для перерізів 2-2 і 3-3:

Ліва частина цього рівняння являє собою енергію рідини на виході з насоса. А на вході насоса енергію рідини можна буде аналогічно виразити з рівняння:

Таким чином, можна підрахувати збільшення енергії рідини, що проходить через насос. Ця енергія повідомляється рідини насосом і тому позначається звичайно H_нас.

Для знаходження напору H_нас обчислимо рівняння:

де Δz - повна геометрична висота підйому рідини, Δz = H ₁ + H₂; КQ^m - сума гідравлічних втрат, P₃ і Р₀ - тиск у верхній і нижній ємності відповідно.

Якщо до дійсної різниці рівнів Δz додати різницю п'єзометричних висот (P₃ - Р₀) (ρg), то можна розглядати збільшену різницю рівнів

і формулу можна переписати так:

H_нас = H_ст + Kqm

Із цієї формули робимо висновок, що

H_нас = H_потр

Звідси випливає наступне правило стійкої роботи насоса: при течії, що встановилася, рідини в трубопроводі насос розвиває напір, що дорівнює потрібному.

На цій рівності ґрунтується метод розрахунків трубопроводів з насосною подачею, який полягає в спільній побудові в тому самому масштабі й на одному графіку двох кривих: напору H_потр = f₁(Q) і характеристики насоса H_нас = f₂(Q) і в знаходженні їх точки перетинання (мал. 6.9).

Мал. 6.9. Графічне знаходження робочої точки

Характеристикою насоса називається залежність напору, створюваного насосом, від його подачі (витрати рідини) при постійній частоті обертання вала насоса. На мал. 6.9 дано два варіанти графіка: а - для турбулентного режиму; б - для ламінарного режиму. Точка перетинання кривої потрібного напору з характеристикою насоса називається робочою точкою. Щоб одержати іншу робочу точку, необхідно змінити відкриття регулювального крана (змінити характеристику трубопроводу) або змінити частоту обертання вала насоса.

Дата добавления: 2014-01-07