Порядок расчета. 1. На схеме насосной установки указываются величины, необходимые для определения параметров насосной установки: Нв

1. На схеме насосной установки указываются величины, необходимые для определения параметров насосной установки: Н _в, Н _н, Н _г, р ₁, р ₂ и предварительно намечается тип насоса – в данном случае консольного типа, так как Н_в = – = 14 – 10 = 4 м.

2. Подбираются диаметры трубопроводов из условия υ _в = (0, 6–1) м/с, υ _н = (0, 8–2) м/с, а также материал трубопроводов.

Для всасывающих трубопроводов применяются стальные трубы, соединяемые сваркой или фланцами. Для нагнетательных трубопроводов также можно использовать стальные трубы.

Примем в первом приближении скорость в обоих трубопроводах υ = 1 м/с = 10 дм/с. Из уравнения неразрывности найдем соответствующую площадь сечения трубопроводов и их диаметр:

 

S = Q _р / υ = 5, 5 / 10 = 0, 55 дм²,

 

тогда диаметр d = 84 мм.

Учитывая диапазон рекомендуемых скоростей, из приложения 26 окончательно принимаем стальные электросварные трубы по ГОСТ 10704–96 для всасывающего трубопровода d _в.н = 102 мм, при толщине стенки t = 3, 5 мм, внутренний диаметр d _в.в = 95 мм, S _в.в = 0, 71 дм², а для нагнетательного d _н.н = 76 мм, тогда d _в.н = 70 мм при t = 3, 0 мм, S _в.н = 0, 385 дм².

3. Определяем фактические скорости в трубопроводах (из уравнения неразрывности):

 

 

 

Полученные скорости соответствуют рекомендованным.

4. Находятся потери напора вo всасывающем h _в, в нагнетательном h _н трубопроводах, и общие.

Для этого из приложения 10 определяются коэффициенты местных сопротивлений. В рассматриваемом случае коэффициент гидравлического сопротивления клапана с сеткой ζ _к = 7, а резкого поворота на 90° — ζ _п =1, 1.

Из приложения 7 находится абсолютная эквивалентная шероховатость стальных труб после нескольких лет эксплуатации ∆ = 0, 19 мм. Вычисляется относительная гладкость всасывающего и нагнетательного трубопроводов:

,

 

.

 

Определяется число Рейнольдса по формуле:

 

,

 

где ν — кинематический коэффициент вязкости воды при температуре 10 °С, ν = 0, 013 см²/с (приложение 4).

 

,

.

 

Соответственно по графику Мурина находится λ _в = 0, 026 и λ _н = 0, 027.

Вычисляются потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах по формулам (4.7) и (4.8):

,

 

.

 

Соответственно общие потери напора при расчетном расходе равны

 

.

 

5. Определяется расчетный потребный напор насосной установки

 

.

 

где Н _г = ;

р ₁ = р ₂ = р _атм.

6. Наносим расчетную точку (Q _р = 5, 5 л/с, Н _р = 22, 94 м) на сводный график подач и напоров консольных насосов (рисунок 4.11) и по ближайшей вышерасположенной характеристике уточняем марку насоса: К 20/30а, либо КМ 20/30а. Насосы типов К и КМ в гидравлическом отношении одинаковы, а отличаются конструкцией соединения с электродвигателем.

7.Строятся графики рабочих характеристик (рисунок 4.12) выбранного насоса с помощью приложения 15, для диаметра рабочего колеса D _к = 148 мм.

8. Строится гидравлическая характеристика насосной установки на тех же осях, что и напорная характеристика насоса (рисунок 4.12). Для этого расходы, указанные в приложении 15, подставляются в формулу (4.9) и вычисляются соответствующие напоры.

Коэффициент В в формуле (4.9) удобно определять из соотношения:

 

.

 

Единица измерения позволяет получать в формуле (20 4) потери напора в метрах при подстановке табличных расходов в л/с.

Результаты расчетов по формуле (4.9) приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6

Q, л/с
Н н.у, м		20, 4	21, 6	23, 5	26, 2

 

9. На пересечении напорной характеристики насоса с гидравлической характеристикой насосной установки (рисунок 4.12) находится рабочая точка насоса А, которая определяет его рабочие параметры:

 

Н _А = 23, 9 м; Q _А = 6, 5 л/с; η _А = 67 %; ∆ h _доп = 3, 15 м; N _А = 2, 5 кВт.

 

В дальнейших расчетах используются только рабочие параметры, поэтому для упрощения записи индекс «А» опущен.

Следует отметить, что для определения рабочей мощности насоса проще использовать формулу:

 

,

 

чем строить график N = f (Q). При этом результат получается более точный, так как масштаб графиков, приведенных в приложениях 13–25 является сравнительно мелким.

.

Рисунок 4.12 — Схема определения рабочих параметров насоса:

Н _н.у — гидравлическая характеристика (потребный напор) насосной установки; Р — расчетная точка насосной установки (индексом обозначены потребный напор и расход насосной установки); А — рабочая точка насоса (индексом обозначены рабочие параметры насоса)

 

10. Определяется допустимая геометрическая высота всасывания и соответствующая ей отметка оси рабочего колеса насоса по формуле (4.12).

При развитом турбулентном движении потери напора пропорциональны квадрату скорости и следовательно квадрату расхода, поэтому

.

 

D _в.п = 0, 5 дм, S _в.п = 0, 196 дм² — диаметр и площадь поперечного сечения всасывающего патрубка насоса, приложение 15.

 

.

 

Наименьшее абсолютное давление атмосферы в рассматриваемой местности р _атм = 98 кПа, абсолютное давление насыщенных паров воды при температуре 10 º С р _н.п = 1, 2 кПа, (приложение 5).

Тогда

.

 

Наибольшая допустимая по условиям кавитации отметка оси рабочего колеса:

 

Следовательно, в данном случае при может быть применена станция наземного типа.