Характеристика трубопровода и фактическая подача насоса
Подача центробежного насоса зависит от напора и, следовательно, в значительной степени от гидравлического сопротивления водоводов
Аналитический расчет режимной точки работы насоса довольно трудоемкий процесс, так как приходится оперировать четырьмя переменными величинами QP , Н, q и Л, которые находятся между собой в функциональной зависимости.
При расчете системы «насос — водопроводная сеть» используют метод последовательного приближения или производят расчет на электронно-вычислительных машинах. Однако эти вычисления не дают наглядности, и анализ работы насоса весьма затруднен. В практике гидравлического расчета насосных станций и при анализе режимов работы насосов широко применяется метод графо-аналитического расчета совместной работы системы «насосы — сеть».
Насосы в системе работают в соответствии с характерной для них зависимостью между Q и Н, т. е. график работы насоса определяется его характеристикой Q — H.
Поэтому система «насос — трубопроводы» должна рассматриваться как единая система, а выбор насосного оборудования и трубопроводов должен решаться на основании расчета совместной работы составляющих элементов системы.
Совместная работа насосов и сети характеризуется точкой материального и энергетического равновесия системы. Для определения этой точки необходимо вычислить энергетические затраты в системе «водоводы — сеть» Qp и //тр— Совместная работа насосов и трубопроводов связана следующими зависимостями:
Требуемый напор в системе равен сумме геометрической высоты подъема жидкости и потерь напора:
Таблица 4.1
Значения потерь напора в коммуникациях насосной станции, вычисленные по формуле (4.2), весьма значительно расходятся с экспериментальными данными. Исследования гидравлических сопротивлений в коммуникациях насосной станции показывают, что отклонение фактических потерь напора от расчетных зависит От вида и взаимного расположения местных сопротивлений и расстояния между ними, изготовления фасонных частей, способа соединения трубопровода и фактического диаметра коммуникаций. На основании исследований, проведенных во ВНИИВодгео и МИСИ им. В. В. Куйбышева, рекомендуется определять величины потерь напора в местных сопротивлениях методом наложения.
В напорных водоводах и сетях магистральных трубопроводов обычно определяют только потери напора на трение по длине трубопровода, так как местные потери в фасонных частях и арматуре в этих сетях относительно малы. Однако последние исследования показали, что местные сопротивления следует учитывать, принимая их в размере 5—10 % потерь по длине.
При построении графической характеристики Q —//тр сложной системы «насос — водоводы — сеть» удобно пользоваться формулой
движения воды в пределах, указанных в табл. 4.1.
Местные сопротивления вычисляются по формуле:
Потери напора в трубопроводах складываются из потерь на преодоление трения при движении жидкости по трубопроводу hi и потерь на преодоление сопротивлений в его фасонных частях (местных сопротивлений) Лм, т. е.
Гидравлические потери по длине грубопровода могут быть определены по формуле:
Для определения потерь напора в трубопроводе при построении его характеристики Q — H удобно воспользоваться формулой:
Исследования Ф. А. Шевелева показали, что пропорциональность сопротивлений квадрату подачи при движении воды по трубам со скоростью менее 1,2 м/с нарушается и в значение удельных сопротивлений необходимо вводить поправку.
Из формулы (4.6) следует, что напор в точке выхода жидкости из насоса равен напору, развиваемому насосом и уменьшенному на величину потерь во всасывающем трубопроводе.
Графическая характеристика насоса Q — H (рис. 4.1), построенная с учетом потерь во всасывающем трубопроводе, называется приведенной характеристикой. Для построения графической характеристики всасывающего трубопровода воспользуемся уравнением (4.2). При заданном расчетном расходе Qf определим Ли. к, р, которые можно выразить как функцию подачи: ные точки плавной кривой, получим характеристику Q — H насоса, приведенную к точке входа жидкости в насос и исправленную на потерн во всасывающем трубопроводе.