Вплив атмосферного тиску
Нам вже відомо, про залежність атмосферного тиску від висоти місцевості. Саме атмосферний тиск є основною силою, яка змушує воду підніматися по трубі. На висоті 2 км воно досягає не більше 0,77 бар. Якщо встановити насос на даному рівні, висота піднятої їм води не перевищить 7,7 м. Тому при підборі насоса слід враховувати висоту місцевості (рис. 78.8).
Вплив втрат тиску
Спочатку слід з'ясувати, що таке сітка зі зворотним клапаном (кільце опускний труби) і ознайомитися з її призначенням.
Припустимо, що встановлений насос працює і забезпечує необхідний витрата рідини. Що ж станеться, якщо його вимкнути?
Оскільки насос більше не створює розрядження, вода з всмоктуючої труби буде стікати назад в колодязь. При наступному запуску насоса йому необхідно буде створити розрідження повітря, яке знаходить в подає воду трубі. Багато насоси не здатні самозаповнюється (існують і зважених насоси), тому часте включення-виключення насоса може швидко вивести його з ладу.
Тому після виключення насоса необхідно створити такі умови, щоб у трубі, що подає і корпусі насоса залишалася рідина. Це дозволить насосу швидко вийти на режим.
Можна припустити, що для вирішення даної проблеми необхідно просто залити воду в насос, через отвір, наявний. Давайте уявимо, наскільки здійсненна ця операція (рис. 78.9).
Без використання спеціальних пристосувань для виконання цієї процедури у нас нічого не вийде, оскільки закачується вода буде стікати назад в колодязь. Для того щоб вона залишалася в трубі, необхідно встановити зворотний клапан (рис. 78.10). У цьому випадку після кожної зупинки насоса не буде необхідності заливати її в насос.
Щоб клапан був герметичний і захищений від попадання піску і бруду, перед ним встановлюють металеву сітку, що виконує роль фільтра. Саме даний пристрій, що поєднує в собі фільтр і зворотний клапан, називають сіткою зі зворотним клапаном або кільцем опускний труби.
Відзначимо, що при забрудненні фільтра втрати тиску на кільці можуть бути досить великими. При цьому виникає ризик роботи насоса в режимі кавітації.
Виходить, що труба разом з поворотами, вентилями, клапанами, кільцями при роботі насоса створює певні втрати. Їх величина в залежності від конфігурації і комплектації труби може перебувати в межах 0,05-0,2 бару (або 0,5-2 м вод. Ст.).
Припустимо, якщо втрати тиску складають 2 м вод. ст. то саме на ці 2 м знизиться і висота всмоктування. Іншими словами: величина висоти всмоктування безпосередньо залежить від втрат тиску, тому завжди необхідно прагнути звести їх до мінімуму.
Вплив типу рідини
Якщо тиск в 1 бар відповідає 10 м вод. ст. то неможливо всмоктувати воду, яка знаходиться нижче 10 м від входу в насос. Так, для ртуті 1 бар дорівнює 76 см рт. ст. тому її всмоктування неможливо, коли рівень перевищує 76 см від входу в насос (рис. 78.11).
Тому при підборі насоса необхідно враховувати щільність рідини, що перекачується (особливо коли мова йде про водних розчинах гликолей мають різну концентрацію).
Вплив температури рідини, що перекачується
Вище вже говорилося про те, що при збільшенні температури рідини, що перекачується, ризик переходу насоса в режим кавітації стає великим. Чим нижче температура рідини, тим більше висота всмоктування. Необхідно пам'ятати, що температура і тиск є ключовими факторами для закипання води.
Відцентровий насос неможливо використовувати для перекачування газу, тому необхідно уникати таких умов, які призводять до закипання рідини і кавітації (78.12).
Вплив параметра NPSH
Немає такого насоса, який міг би всмоктувати з тиском на вході в -1 бар. Найбільше розрідження, створюване насосами, становить -0,8 бар, якого достатньо для підняття води, що знаходиться на 8 м нижче рівня насоса.
Для того щоб це зрозуміти, необхідно повернутися до розгляду потоку води (рис. 78.13) знаходиться між січнем входу в насос (точка 1) і перетином з мінімальним тиском рідини (точка 4).
Зниження тиску між точками 1 і 4 рівносильно втрат тиску в насосі. Як і будь-які втрати, вони збільшуються разом з підвищенням витрат. Тому конструкторам насосів слід передбачати контроль над такими втратами. У своїй документації вони вказують мінімально допустимий тиск на вході в насос (точка 1), нижче якого користувач не повинен опускатися. Даний параметр і є потрібна величина NPSH званим «абсолютним статичним тиском на всмоктування». Ця величина відповідає втратам тиску на крильчатці насоса між точками 1 і 4.
Для того, щоб краще закріпити знання про такі поняття як вплив NPSH, втрати тиску, види жорсткості, атмосферний тиск вирішимо наступну задачу.
Для охолодження обраного нами конденсатора необхідно використовувати грунтові води, які залягають на глибині 4 метри. Температура води 10 С, потрібна величина для обраного насоса (NPSH) 3 м вод. ст. втрати у всмоктувальній трубі такі ж як і на фільтрі і зворотному клапані 0,5 м вод. ст.
Тепер спробуємо відповісти на такі питання: чи підходить нам даний насос, що станеться при засміченні фільтра і зниженні грунтових вод на 1 м?
Відомо, що якби існував найдосконаліший насос, то глибина його всмоктування не перевищувала 10,33 м. Припустимо, що він у нас є і розмістимо його в точці А (рис. 78.14). Тоді висота труби складе АF = 10,33 м. Якщо розмістити манометр на вході в насос, то його свідчення складуть -10,33 м (абсолютний вакуум).
Зробимо поправку на кавітаційний запас NPSH, і тепер мінімальний тиск на всмоктування для нашого насоса має становити 3 м вод. ст. для отримання даного значення опускаємо насос на глибину в 3 м (ВF = 7,3м).
Оскільки мова йде про перекачування води, поправку на вигляд жорсткості робити не будемо. З огляду на, те що температура води становить 10 С, небезпека її закипання дуже низька і поправка на температуру також не потрібна.
Підсумувавши втрати тиску на зворотному клапані, фільтрі і всмоктувальній трубі отримуємо 0.5 + 0,5 = 1 м вод. ст. таким чином опускаємо насос ще на 1 м в точку С, СF = 7,3-1 = 6,3 м.
Оскільки насосу необхідно відкачувати воду, рівень якої розташований на висоті 1000 м над рівнем моря, то необхідно зробити поправку на висоту. Різниця тисків становить 1,2 м, тому опускаємо насос ще на 1,2 м в точку D. В результаті отримуємо DЕ = 6,3-1,2 = 5,1 м.
Для того щоб гарантовано не допустити кавітації врахуємо гарантійний запас. Для цього опустимо насос ще на 1 м в точку Е. ЕF = 4,1 м.
Підводячи підсумки, ми бачимо, що обраний насос підходить для перекачування води з колодязя, рівень якої знаходиться на 4,1 м нижче входу в насос. Його можна вільно використовувати для подачі води в конденсатор.
Тепер припустимо, що металева сітка фільтра забилася. Втрати тиску підвищаться до 1 м вод. ст. (Гарантійний запас). Насос почне відкачування, але його витрата знизиться. При подальшій закупорці фільтра втрати тиску складуть більше 1 м вод. ст. і насос може увійти в режим кавітації. При подальшому підвищенні витрати води, насос почне працювати в несталому режимі.
Якщо рівень води в колодязі знизиться на 1 м, то нас врятує передбачений в цьому випадку гарантійний запас. Але при подальшому зниженні рівня або засміченні фільтра виникнуть проблеми.