double arrow

Определение напора


Напор насоса (H) приращение удельной механической энергии жидкости, которое ей сообщает насос.

(2)

где p0 – давление над перекачиваемой средой в источнике, pк – давление над перекачиваемой средой в приемнике, , – общее гидравлическое сопротивление линии всасывания и линии нагнетания; hнг, hвс – высота линии нагнетания и линии всасывания.

Напор, создаваемый насосом, расходуется на преодоление противодавления , на подъем жидкости и на преодоление всех гидравлических сопротивлений линии всасывания и нагнетания + .

p0
Vв

Рис. 3.2. Схема закрытого источника

Рассмотрим правую часть уравнения (2). Довольно часто pк и p0 = const. В химической технологии встречаются случаи, когда источник закрыт и давление p0 меняется. Предполагая, что объем воздуха над жидкостью в источнике Vв меняется по изотерме, получим формулу для изменения давления p0

(3)

где p01 – первоначальное давление воздуха над жидкостью, Q – подача насоса, t – время наблюдения, Vв – первоначальный объем воздуха над жидкостью.

Если приемник закрыт, то изменение давления pк можно рассчитать аналогичным образом.

Общая высота подъема жидкости во время работы насоса практически не меняется. Всасывающую способность, т.е. величину , рассмотрим далее для каждого вида насоса в отдельности.

Рассмотрим потерю напора на нагнетательной линии :

(4)

(5)

(6)

Коэффициент сопротивления λ находится по соответствующим формулам в зависимости от величины критерия Рейнольдса:

(7)

и относительной шероховатости трубы.

1. Для ламинарного режима течения при Rе < 2320

(8)

2. Для турбулентного режима в области гидравлически гладких труб при

(9)

3. В области частично шероховатых труб при

(10)

4. Для шероховатых труб или области квадратичного сопротивления при

(11)

Коэффициент местного сопротивления ξi определяется для турбулентного режима по справочникам, например, по справочнику Идельчика.

Трубопроводы бывают простыми и сложными:

l, d

– простой трубопровод.
l2, d2
l1, d1
l3, d3

– простой составной трубопровод.

– сложный разветвленный трубопровод.
A
n
B
С
D

– сложный трубопровод c параллельным и последовательным соединением простых трубопроводов.

При расчете простого трубопровода необходимо пользоваться для определения приведенными выше уравнениями (4)-(6).

При расчете простого составного трубопровода необходимо использовать еще уравнение неразрывности (сплошности) потока:

(12)

Расчет разветвленного трубопровода начинается с определения магистральной линии. Магистральная линия – самая длинная и по ней течет наибольшее количество жидкости, например, линия 1-2-3-4-5-6-7. Затем поэтапно определяются потери напора на каждом участке и потери суммируются:

(13)

Для сложного трубопровода с параллельным и последовательным соединением простых трубопроводов определяется производится следующим образом:

(14)

Для определения и используются формулы (4)-(6).

Определение на участке BC по всем ответвлениям потери напора одинаковы:

(15)

Предполагая, что на участке BC жидкость по трубам течет в квадратичной зоне, можно записать:

(16)

Суммарный расход по ответвлениям равен общему расходу:

(17)

Совместное решение уравнений (16) и (17) дает:

(18)

Как и всякую машину, насосный агрегат характеризует потребляемая мощность, определяющая комплектующий двигатель. Величина мощности насоса находится в прямой зависимости от величины напора и подачи и обратно пропорциональна его коэффициенту полезного действия (КПД).

Разброс КПД насосных агрегатов велик (от 20 до 98%). Столь существенный разброс определяется разным характером взаимодействия рабочего органа с жидкостью. Общая закономерность: динамические насосы значительно уступают по этому параметру насосам объемного типа. Значимость этого параметра для больших насосов велика.

Если через насос проходит Q м3/с жидкости, то поток получит запас энергии:

(19)

где – полезная мощность насоса.

Общий КПД насоса:

(20)

где Nв – мощность на валу насоса.

Рис. 3.3. Распределение мощности

Индикаторная мощность затрачивается внутри насоса:

(21)

где – потери мощности на трение в сальниках, подшипниках.

Объемный КПД

(22)

где ΔQ – утечки через насос.

Гидравлический КПД

(23)

где ΔH – потри давления внутри насоса.

Механический КПД

(24)

Общий КПД

(25)

Мощность насосной установки

(26)

где – коэффициент запаса, зависящий от мощности насоса.

При Nдв до 4 кВт k = 1,30;

4 < Nдв < 20 кВт k = 1,25;

20 < Nдв < 40 кВт k = 1,20;

Nдв > 40 кВт k = 1,15.


Сейчас читают про: