Визначення параметрів робочої точки насосної установки виконуватися в такій послідовності:
1 Складаємо рівняння гідравлічної мережі за наведеною схемою установки насоса (див. Рисунок 1.1).
2 Будуємо графічне зображення рівняння гідравлічної мережі в координатах Q - H.
3 Будуємо характеристики насоса на графіку гідравлічної мережі в координатах Q - H (характеристики насосів дані в Додатку А).
4 Визначаємо координати точки перетину напірної характеристики насоса і характеристики мережі (координати робочої точки).
Складання рівняння гідравлічної мережі
1. Вибираємо два перетину: н-н і к-к (див. Рисунок 1.1), перпендикулярні напрямку руху рідини і обмежують потік рідини. Перетин н-н проходить по вільної поверхні рідини в резервуарі 3, а перетин к-к - по поверхні рідини в закритому резервуарі 1.
2. Застосовуємо в загальному вигляді закон збереження енергії для перетинів н-н і к-к з урахуванням того, що рідини додається енергія в насосі, що дорівнює потребному в даній мережі напору Hпотр:
де zн і Zк - вертикальні позначки центрів тяжіння перетинів;
н. до - середні швидкості руху рідини в перетинах;
рн - тиск на поверхні відкритого резервуара;
рк - тиск в закритому резерві;
н і к - коефіцієнти Коріоліса;
h н-к - втрати напору.
Для визначення величин вертикальних відміток центрів тяжіння перетинів: zн і Zк вибираємо горизонтальну площину порівняння 0-0
(Див. Рисунок 1.1). Для зручності її зазвичай проводять через центр ваги одного з перетинів. У нашому випадку площину 0-0 збігається з перетином н-н.
Тиск на поверхні відкритого резервуара дорівнює атмосферному (рн = рат), а в закритому резервуарі або в трубі (рк = рмт + рат) - сумі атмосферного тиску і показання приладу (манометричний тиск береться зі знаком плюс, вакуумметрическое - зі знаком мінус).
3. Відповідно до закону збереження кількості речовини через будь-який перетин потоку проходить один і той же витрата рідини:
де Q1 і Q2 - витрати в перетинах всмоктуючого і напірного трубопроводів. З огляду на, що Q = *. замість (2.2) отримаємо:
н * н = 1 * 1 = 2 * 2 =. = К * к,
де н, 1, 2, к - площі відповідних перетинів.
Оскільки площі перетинів резервуарів значно більше площ перетинів труб, швидкості н і до дуже малі в порівнянні зі швидкостями в трубах 1 і 2, і величинами НН2 / 2g і КК2 / 2g можна знехтувати (н і к - коефіцієнти Коріоліса: = 2 при ламінарному режимі руху, = 1 при турбулентному режимі). Приймаємо: н0; до 0.
4. Втрати напору h н-к при русі рідини від перетину н-н до перетину
к-к складаються з втрат у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах, причому в кожному трубопроводі втрати поділяються на втрати по довжині і місцеві:
h н-к = h1 + h2 = hф + hдл.1 + hпов.1 + hдл.2 + hкр. + 3 * hпов. + Hвих.
- втрати в приймальні коробці (фільтрі)
ф-коефіцієнт опору фільтра (див. таблицю 2.1);
- втрати по довжині на всмоктуючому трубопроводі;
- втрати на поворот у всмоктуючому трубопрово-де, де пов - коефіцієнт опору при повороті на кут 90 (див. таблицю 2.1);
- втрати по довжині на нагнітальному трубопроводі;
- втрати в крані, де кр - коефіцієнт опору крана (залежить від ступеня відкриття крана nзадв (див. таблицю 2.1));
- втрати на поворот в нагнітальному трубопрово-де, де пов - коефіцієнт опору при повороті на кут 90 (див. таблицю 2.1);
- втрати при виході з труби в резервуар, де
вих - коефіцієнт опору на виході з труби (див. таблиця 2.1).
Таблиця 2.1 - Значення усереднених коефіцієнтів місцевих опорів (квадратична зона)
З урахуванням вищенаведених залежностей, рівняння (2.4) набуде вигляду:
З урахуванням рівняння (2.5) формула (2.1) набуде вигляду:
5. Висловивши швидкості 1 і 2 через витрата рідини (1 = Q / 1 = 4Q / d12;
2 = Q / 2 = 4 * Q / * d22) і спростивши рівняння (2.6) запишемо рівняння для напору Hпотр:
Інші дані наведені в таблиці 2.4
Формула (2.7) являє собою рівняння гідравлічної мережі представленої схеми і показує, що напір насоса витрачається на підйом рідини на висоту (hвс + h н), на подолання протитиску рмт в резервуарі 1 і на подолання гідравлічних опорів.
Побудова графічного зображення рівняння гідравлічної мережі в координатах Q - H
Для побудови характеристики мережі задаємося декількома значеннями витрати рідини з робочого діапазону насоса і обчислюємо значення відповідних напорів Hпотр за наступними етапами:
1 Визначаємо при заданій температурі t щільність і в'язкість води (див. Таблицю 2.2).
Таблиця 2.2 - Залежність щільності і кінематичного коефіцієнта в'язкості води від температури
# 45; обчислюємо число Рейнольдса за формулою:
Інші дані наведені в таблиці 2.4
виходячи, з величини Рейнольдса визначаємо коефіцієнт тертя:
# 45; якщо Re <2300 = 64 / Re,
# 45; якщо Re> 2300, = 0,11 (68 / Re + е / d) 0,25
12 = 0,11 (68 / 58919,78 + 0,00005 / 0,15) 0,25 = 0,021602
22 = 0,11 (68 / 73649,73 + 0,00005 / 0,12) 0,25 = 0,021046
Інші дані наведені в таблиці 2.4
де е - величина абсолютної шорсткості трубопроводу
Таблиця 2.3 - Значення еквівалентної шорсткості для різних труб