Определение потерь напора во всасывающем трубопроводе насоса

Определение величины потерь напора при движении реальных жидкостей является одной из основных задач практической гидравлики. При движении реальной жидкости энергия движения (напор) жидкости будет убывать по направлению движения. Причиной этого являются затраты энергии на преодоление сопротивлений движению, обусловленные внутренним трением в вязкой жидкости. В гидравлике различают два основных вида сопротивлений:

1. Потери напора по длине, т.е. сопротивления, проявляющиеся по всей длине потока, обусловленные силами трения частиц жидкости друг о друга и о стенки, ограничивающие поток. Это линейные потери. Они определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

 

 

(11)

 

где –длина трубы (или участка трубы) на котором определяются потери напора"; –диаметр трубы; – средняя скорость в трубе; λ = λ (Re, ∆/d) - коэффициент гидравлического сопротивления трения. Коэффициент гидравлического сопротивления трения (λ) зависит от двух безразмерных параметров Rе – числа Рейнольдса и ∆/d – относительной шероховатости трубы. Число Рейнольдса определяется по формуле:

 

 

(12)

 

 

где μ – динамическая вязкость жидкости (Па·с); – кинематическая вязкость жидкости (м²/с). Для определения коэффициента гидравлического сопротивления трения существуют много различных формул. Удобно пользоваться следующими формулами.

 

а) Для ламинарного режима движения:

 

λ =64/Rе, Rе < 2000÷2320 (13)

 

б) Для турбулентного режима движения (формула Альтшуля):

 

λ=0,11 (68/Rе+ ∆/d) , Rе >2000÷2320 (14)

 

 

2. Местные потери напора, так называемые местные сопротивления, обусловленные различного рода препятствиями, устанавливаемыми в потоке (задвижка, кран, колено), приводящими к изменениям в величине или направлении скорости течения жидкости. Потери напора на местных сопротивлениях определяются по формуле:

 

, м (15)

 

где – средняя скорость движения жидкости;

– коэффициент местного сопротивления.

Потеря напора на местном сопротивлении может определяться как по скорости до местного сопротивления, так и по скорости после местного сопротивления. Так как скорости по величине могут быть разными, то в этих случаях для одного и того же местного сопротивления будут разные значения . Принято определять потери напора по скорости после местного сопротивления. Исключение составляет расширение трубопровода (выход потока из трубы в бак), где потери определяются по скорости до местного сопротивления.

Для определения потерь напора по данной курсовой работе будем учитывать как потери напора по длине трубопровода, так и местные сопротивления.

 

h_A-B = hд_л + hм, м (16)

 

где hд_л – потери напора по длине трубопровода (м);

hм – потери напора от местных сопротивлений.

а) Вначале определим hм – потери напора от местных сопротивлений. Для этого сложим все местные сопротивления на рассматриваемом участке:

h_м = h_кор+ h_кол +h_зад

где h_кор – потери напора на коробке всасывающей линии;

h_кол –потери напора на колене всасывающей линии;

h_зад – потери напора на задвижке всасывающей линии.

Используя формулу (15) получим:

 

(17)

h_м= +

 

б) Теперь рассчитаем h_д - потери напора по длине трубопровода. Они определяются как сумма потерь напора на участке трубопровода и потерь напора на участке трубопровода :

 

h_д =h_д1 +h_д2, м; (18)

, м;

, м;

 

где λ₁ и λ₂ – коэффициенты гидравлического сопротивления 1 и 2 участков.

Для определения λ₁ и λ₂ необходимо определить режим течения жидкости на соответствующих участках трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса для этих участков по формуле (12):

 

=

=

 

где ν – кинематическая вязкость циркуляционной жидкости, м­²/с.

По полученным результатам вычисления чисел Rе определяем режим течения – турбулентный или ламинарный.

Затем определим тип трубопровода (шероховатый или гладкий) на участках трубопровода и . Для этого находим значения величин обратной относительной шероховатости для обоих рассматриваемых участков по данным значениям d и ∆:

 

Оба участка принадлежат зоне шероховатых труб, если их числа Rе принадлежат промежуткам:

Оба участка принадлежат зоне шероховатых труб, т. к выполняются оба условия.

Для определения λ ₁ и λ ₂воспользуемся формулой Альтшуля:

 

(19)

 

(20)

 

Теперь, когда известны все величины, можно найти суммарные потери напора по длине на участках и (по формуле (18)):

 

(21)

 

Подставим полученные значения в формулу (16) определим потери напора во всасывающей трубе h_A–B: h_A–_В = h_Д+ h_М = 0,4+0.77 =1,17м.

Заканчивая расчетную часть по первому пункту задания, т.е. нахождение геометрической высоты всасывания насоса H ₂, воспользуемся формулой (4):

 

(22)