Визначення напору насоса при проектуванні

Формулами попереднього параграфа можна скористатися тільки для визначення напору і тиску насоса на діючій установці. Якщо насосна станція тільки проектується, то показання манометрів і вакууметрів нам не відомі і їх також треба визначити.

Примінимо рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини на ділянці між перерізами 0-0 та 1-1 (див. мал. 3):

 , або:

(3)

Тут за площину порівняння прийнято площину 0-0, тиск на вільну поверхню прийнято Р_атм, повні втрати напору між перерізами 0-0 та 1-1 - h_всм. Швидкістю руху рідини в перерізі 0-0 нехтуємо (тобто вважаємо, що рівень рідини в резервуарі залишається незмінним).

Скориставшися рівнянням Бернуллі для потоку рідини між перерізами 2-2 та 3-3 (див. мал. 3), отримаємо:

,      (4)

де: Z₃ = Н_г - геодезична (геометрична) висота підйому води; h_нап - повні втрати напору в напірному трубопроводі. Решта позначень попередня.

Підставивши вирази (3) та (4) в формулу (1), отримаємо:

Н = Н_г + h_нап + h_всм.            (5)

Таким чином, напір насоса дорівнює сумі геометричної висоти підйому рідини (статичний напір) і повних втрат напору, що виникають при русі рідини по всмоктувальному та напірному трубопроводах.

При проектуванні геометрична висота підйому завжди відома. Вона дорівнює різниці відміток рівней води в напірному та всмоктувальному резервуарах.

Повні втрати напору при русі рідини складаються із втрат напору на тертя по довжині труби та втрат напору в місцевих опорах.

Втрати напору по довжині можна обчислити по одній із формул гідравліки:

(формула Дарсі),

або:       h_довж = SQ² = A₀kLQ²,        де:

l - коефіцієнт тертя; L - довжина трубопроводу;  V- швидкість руху рідини; d - діаметр трубопроводу;           g - прискорення сили тяжіння; S - коефіцієнт опору трубопроводу; Q -витрата по трубопроводу; А₀ -   коефіцієнт питомого опору трубопроводу; k - коефіцієнт, який коригує неквадратичність залежності.

В практиці розрахунків систем водопостачання широкого поширення набула формула:

h_довж = і L,

де: і - гідравлічний ухил.

При розрахунках за останньою формулою необхідно користуватися спеціальними таблицями (наприклад [17]).

Втрати напору в місцевих опорах найчастіше обчислюють по формулі Вейсбаха:

де:

- коефіцієнт місцевого опору.

При проектуванні насосних станцій в напірних трубопроводах за межами станції обчислюють втрати напору тільки по довжині. Втрати напору в місцевих опорах цих трубопроводів приймаються без розрахунку в розмірі 10-20% від втрат напору по довжині.

Втрати напору в всмоктувальних трубопроводах насосних станцій обчислюються за наведеними вище формулами. При цьому значення коефіцієнтів місцевих опорів беруть із справочної літератури (наприклад [ 9 ], або додаток 1).

Втрати напору в комунікаціях самої насосної станції (включаючи камеру переключень) найчастіше приймають без розрахунку в розмірі 2-4 метри водяного стовпа.