| В машиностроении основным способом подачи жидкости является принудительная ее подача насосом. Рассмотрим совместную работу насоса с трубопроводом и принцип расчета таких систем.
Трубопровод с насосной подачей может быть разомкнутым, когда жидкость перекачивается из одной емкости в другую или замкнутым, в котором циркулирует одно и то же количество жидкости.
На рис. 5.3.1, а представлен разомкнутый трубопровод, по которому насосом жидкость перекачивается из нижнего резервуара с давлением p 0 в другой резервуар с давлением p 3. Высоту расположения оси насоса относительно нижнего уровня z 1 называют геометрической высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом (линией всасывания). Высоту расположения верхнего уровня жидкости z 2, называют геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным (линией нагнетания).
Составим уравнение Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1:
Данное уравнение является основным для расчета всасывающих трубопроводов. Оно показывает, что процесс всасывания, т.е. подъем жидкости на высоту z 1, сообщение ей кинетической энергии и преодоление всех гидравлических сопротивлений происходит за счет использования (с помощью насоса) давления p 0. Так как это давление обычно бывает весьма ограниченным, то расходовать его надо так, чтобы перед входом в насос остался некоторый запас давления p 1, необходимый для его нормальной бескавитационной работы.
Уравнение Бернулли для движения жидкости по напорному трубопроводу, т.е. для сечений 2-2 и 3-3:
Левая часть уравнения представляет собой энергию жидкости на выходе из насоса, отнесенную к единице веса.
Аналогичная энергия перед входом в насос может быть вычислена из уравнения всасывающего трубопровода
Найдем приращение энергии жидкости в насосе, т.е. определим ту энергию, которую приобретает, проходя через насос, каждая единица веса жидкости. Эта энергия, сообщаемая жидкости насосом, называется напором, создаваемым насосом, и обозначается H нас. Она равна
или
Сравнения полученной формулы с зависимостью для определения потребного напора позволяет сформулировать правило: при установившемся течении жидкости в трубопроводе насос развивает напор, равный потребному
На этом правиле основывается метод расчета трубопроводов, питаемых насосом, заключающийся в определении точки пересечения характеристики насоса (зависимости напора, создаваемого насосом, от его подачи) и кривой потребного напора трубопровода. Эта точка получила название рабочей точки.
Для замкнутого трубопровода (рис.5.3.1, б) геометрическая высота подъема жидкости равна нулю ( z= 0), следовательно, при равенстве скоростей на входе и выходе из насоса (V 1 =V 2)
т.е. между потребным напором и напором, создаваемым насосом, справедливо то же равенство.
Замкнутый трубопровод обязательно должен иметь расширительный, или компенсационный бачок, соединенный с одним из сечений трубопровода, чаще всего со стороны всасывания насоса, где давление имеет минимальное значение. Он служит для компенсации утечек и предотвращения колебания давления в системе, связанных с изменением температуры.
При наличии расширительного бачка, присоединенного в соответствии с рис.5.3.1, б, давление на входе в насос определится из выражения:
По величине p 1 можно подсчитать давление в любом сечении замкнутого трубопровода. Если давление в бачке изменить на некоторую величину, то во всех точках данной системы давление изменится на ту же самую величину.
| 
(Обратите внимание, что слева от знака равенства стоит напор в узле. Это связано с тем, что жидкость движется из узла А к 3 сечению – резервуару 3. А это значит, что напор в узле А должен быть больше напора в 3 резервуаре на величину потерь напора в трубопроводе.)
