Файл: Лекция. 13. Работа насосов на сеть. 14 Баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом. 14 Статический напор установки. 14 Потребный напор насосной установки.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
13-я лекция.
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 Н1 и Н2 — 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 Н1 и 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 напорами в резервуарах и скоростным 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)
14.4. Характеристика насоса.
Характеристику насоса при данной частоте вращения составляют следующие показатели:
· подача (объемом жидкости, перемещаемым насосом в единицу времени) Q (м3/с),
· напор Н (дж/Н = м)
· потребляемая насосом мощность двигателя Nд, (Вт),
· полезная мощность насоса равна энергии, сообщаемой в единицу времени потоку жидкости, определяемая, как произведение Nпн = Qн*ρgHн,
· КПД насоса равный отношению полезной мощности насоса Nпн к мощности, потребляемой насосом, т.е. мощности двигателя Nдв:
(14.7)Примерный вид характеристики насоса приведен на рис.14.6. Обычно характеристика задается в виде графика или в виде таблицы.
14.5.Вакуум во всасывающей линии.
Напор насоса при известной его подаче может быть измерен с помощью манометров V и М, установленных в его входном и выходном сечениях (рис.14.5).
При расположении насоса над приемным уровнем, открытым в атмосферу, во входном сечении насоса возникает вакуум (избыточное давление Рвс < 0). Выделив подчеркиванием в уравнении 14.9 величины составляющие разряжение, получим значение вакуума во всасывающем патрубке насоса V:
Величина вакуума V на входе в насос определяется высотой столба жидкости для установившегося движения во всасывающей линии, если давление над жидкостью в приемном резервуаре — атмосферное.
Каждому режиму работы насоса в данной установке соответствует "допускаемая вакуумметрическая высота всасывания - Нвак.доп "(допускаемая величина вакуума): Нвак.доп ≤ Рат, т.е. Нвак.доп<0.
Величина Нвак.доп зависит при данном режиме работы насоса от упругости паров жидкости и атмосферного давления.
Вакуум во всасывающем патрубке должен быть меньше "допускаемой вакуумметрическая высота всасывания" : V ≤ Нвак.доп, то есть меньше, чем разрешенное разряжение, которое обеспечивает отсутствие кавитационных явлений в насосе. На рис.14.5 это можно понимать в том смысле, что сумма
V ≤ Нвак.доп.Так как и при эксплуатации насоса должно выполняться это условие V ≤ Нвак.доп, с помощью формулы (14.10) определяется допускаемая геометрическая высота всасывания насоса Zвс.доп . Если Zвс.доп< 0 насос необходимо располагать ниже уровня в приемном резервуаре).
14.6. Работа насоса на сеть. Определение рабочей точки.
При работе насоса на сеть требуется определить рабочую точку или точку совместной работы насоса и установки, т.е. трубопровода.
Задана характеристика установки
и требуемая подача Qпотр, по характеристике установки подобрать насос для требуемой подачи Qпотр.Методика построения рабочей точки.
1. Начало координат Q — Н располагают на пьезометрическом уровне в приемном (питающем) резервуаре, этот уровень выбирается за начало отсчета напоров.
2. На координатной плоскости Н— Q строится характеристика насоса Hн = f(Q). Обычно она задается графически или таблично.
3. Строится характеристика установки. Характеристика установки является суммой Нст статического напора и характеристики трубопровода - ∑hп:
(14.4),
в котором ∑hп — характеристика трубопровода или зависимость суммарных потерь напора в трубопроводе от расхода, включающая потери во всасывающем и напорном трубопроводе.
4. Рабочей точкой установки называется точка пересечения характеристик насоса и трубопровода. По рабочей точке находят величины Qпотр и Нпотр.
5. При установившемся режиме работы найденные в точке пересечения величины Qпотр = Qн, Hпотр = Hн являются исходными для подбора насоса и двигателя для привода насоса.
Расположение приемного резервуара может быть задано в трех вариантах:1)Нст>0; 2) Нст = 0; 3) Нст < 0, что отмечено на рис.14.6. В зависимости от характеристики установки положение рабочей точки будет разным.
Характеристика трубопровода зависит от режима движения жидкости в трубопроводе.
При турбулентном режиме характеристика трубопровода близка к квадратичной зависимости ∑hп =k*Q2 . Коэффициент сопротивления трубопровода k равен сумме коэффициентов kвс всасывающей и напорной kн линий:
k = kвс + kн,
каждый из которых выражается формулой
.Входящие в k величины постоянны, или задаются таковыми в первом приближении, если какая-либо из них неизвестна, чаще других, это относится к λ. Величиной λ задаются и строят график характеристики трубопровода в виде параболы.
Характеристику установки строят, смещая ее по оси напоров на величину Нст, при Нст = 0 характеристика установки проходит через начало координат и в этом случае имеет вид
Нн = ∑hп.
В этом случае в рабочей точке насоса напор целиком затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления системы. К такому типу относятся циркуляционные установки, где приемный и напорный уровни совпадают (рис. 14.7).
При Нст < 0 (напорный уровень ниже приемного) жидкость может перетекать в нижний резервуар самотеком в количестве Qc, и насос применяется, если нужен расход больший, чем Qнз >Qс (см. рис. 14.7).
Если движение в трубопроводе является ламинарным, характеристику трубопровода выражают формулой
