Трубопроводы с насосной подачей жидкостей

 

Как уже отмечалось выше, перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубопроводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в машиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета трубопровода с насосной подачей жидкости.

 

Трубопровод с насосной подачей жидкости может быть разомкнутым, т.е. по которому жидкость перекачивается из одной емкости в другую или замкнутым (кольцевым), в котором циркулирует одно и то же количество жидкости.

 

 

Рис. 4.6. Трубопроводы с насосной подачей

Рассмотрим трубопровод, по которому перекачивают жидкость из нижнего резервуара с

давлением P ₀ в другой резервуар с давлением P ₃ (рис. 6.8, а). Высота расположения оси насоса H ₁ называется геометрической высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания. Высота расположения конечного сечения трубопровода H ₂ называется геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным или линией

 

нагнетания.

 

Составим уравнением Бернулли для потока рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1 (принимая α = 1):

 

 

Это уравнение является основным для расчета всасывающих трубопроводов.

Теперь рассмотрим напорный трубопровод, для которого запишем уравнение Бернулли, т.е. для сечений 2-2 и 3-3:

 

 

Левая часть этого уравнения представляет собой энергию жидкости на выходе из насоса. А на входе насоса энергию жидкости можно будет аналогично выразить из уравнения:

 

 

Таким образом, можно подсчитать приращение энергии жидкости, проходящей через насос.

Эта энергия сообщается жидкости насосом и поэтому обозначается обычно H _нас.

Для нахождения напора H _нас вычислим уравнение:

 

где ∆z - полная геометрическая высота подъема жидкости, ∆z = H ₁ + H ₂; КQ ^m - сумма гидравлических потерь,

P ₃ и Р ₀ - давление в верхней и нижней емкости соответственно.

Если к действительной разности уровней ∆z добавить разность пьезометрических высот

(P ₃ - Р ₀) (ρg), то можно рассматривать увеличенную разность уровней

 

и формулу можно переписать так:

H _нас = H _ст + KQ ^m

Из этой формулы делаем вывод, что

 

H нас = H потр

Отсюда вытекает следующее правило устойчивой работы насоса: при установившемся течении жидкости в трубопроводе насос развивает напор, равный потребному.

 

На этом равенстве основывается метод расчета трубопроводов с насосной подачей, который заключается в совместном построении в одном и том же масштабе и на одном графике двух кривых: напора H _потр = f ₁ (Q) и характеристики насоса H _нас = f ₂ (Q) и в нахождении их точки пересечения.