Водоподъемные устройства
В качестве водоподъемных устройств используются центробежные насосы.
Центробежные насосы – представляют собой устройства для принудительного перемещения жидкости от сечения с меньшим значением напора (линия всасывания) к сечению с большим значением напора (линия нагнетания).
В центробежных насосах жидкость перемещается центробежной силой, возникающей при вращении рабочего колеса с профильными лопатками.
Жидкость, заполняющая полость насоса, при вращении рабочего колеса под действием центробежных сил двигается вдоль его лопаток от центра к периферии, преодолевая перепад давления Dр = р1 – р2, равный разности давления нагнетания рн на периферии колеса, и давления рв всасывания в центральной части колеса, рис. 2.7.
Рис. 2.7 – Схема центробежного насоса |
Уравнение баланса сил, действующих на жидкость, можно записать следующим образом:
. (2.12)
Здесь: - радиальный градиент давления;
- сила трения;
w - угловая скорость колеса;
r – текущий радиус колеса;
r - плотность жидкости.
Проинтегрировав уравнение (2.12) от 0 до R (R – радиус колеса), получим:
(2.13)
или:
. (2.14)
Анализируя уравнение (2.14) получим, что максимальное значение разности давлений будет равно при Q = 0 (сила трения отсутствует). Величина Q - называется характеристикой насоса: при увеличении подача насоса уменьшается и, наоборот, чем меньше перепад давления, тем больше подача жидкости.
Величина Dр = рн – рв называется дифференциальным давлением, а соответствующая ему величина - дифференциальным напором насоса:
. (2.15)
Мощность на валу насоса (потребляемая мощность) определяется по формуле:
, кВт, (2.16)
где h - полный КПД насоса.
Полный КПД учитывает гидравлические, объемные и механические потери в насосе.
На рис. 2.8 приведены рабочие характеристики насоса, которые показывают как изменяются напор, мощность и КПД при изменении расхода Q.
Рис. 2.8 – Рабочие характеристики центробежного насоса |
Характеристику трубопровода или системы трубопроводов можно представить в виде следующего выражения:
, (2.17)
где Нг – геометрическая высота подачи воды;
- сумма потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах.
Графически характеристики трубопровода представляют в виде параболы с вершиной на оси ординат, расположенной на расстоянии Нг от оси абсцисс. Для определения оптимального режима работы насоса с заданным трубопроводом, строят совместную характеристику насоса и трубопровода, рис. 2.9. Точка «1» пересечения характеристики насоса и трубопровода называется рабочей точкой и соответствует оптимальным условиям их совместной работы.
Рис. 2.9 – Совместные характеристики насоса и трубопровода |
Центробежные насосы могут быть соединены последовательно для увеличения напора или параллельно для увеличения расхода.
Последовательное соединение насосов. В этом случае характеристики насосов складываются, причем расход жидкости (воды) остается тем же, а напор суммируется (рис. 2.10):
Q1 = Q2 = 0; Н = Н1 + Н2.
Если Н1 = а1 – в1 × Q2 – характеристика первого насоса, а Н2 = а2 – в2 × Q2 – характеристика второго насоса, то система из двух последовательных насосов описывается выражением:
Н = (а1 + а2) – (в1 + в2)×Q2. (2.18)
Здесь: а и в – аппроксимирующие коэффициенты, приводимые в справочной литературе для конкретных типоразмеров центробежных насосов.
Рис. 2.10 – Последовательное соединение насосов |
Параллельное соединение насосов. В этом случае характеристики насосов складываются иначе. Расходы жидкости (воды) в насосах суммируются, а напор, создаваемый каждым насосом один и тот же (рис. 2.11):
Q = Q1 + Q2; Н = Н1 = Н2.
Если Н1 = а1 + в1 × Q2 – характеристика первого насоса, Н2 = а2 + в2 × Q2 – характеристика второго насоса, то система из двух параллельно включенных насосов будет иметь характеристику:
. (2.19)
Рис. 2.11 – Параллельное соединение насосов |
Схема насосной установки и подключение центробежного насоса показаны на рис. 2.12. Приемный клапан I, установленный в обвязке насоса, служит для удержания в насосе и во всасывающем трубопроводе воды при их заливке перед пуском. Для выпуска воздуха из корпуса насоса служит кран 9, а для защиты от гидроудара во всасывающей линии и предотвращения обратного движения воды - обратный клапан 6. Для пуска насоса и регулирования расхода на напорном трубопроводе устанавливается кран 7.
Рис. 2.12 – Схема насосной установки: 1 – приемный клапан; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – вакуумметр; 4 – насос; 5 – манометр; 6 – обратный клапан; 7 – задвижка; 8 – напорный трубопровод |
Водопроводная сеть
Для транспортировки воды от источников к объектам водоснабжения служат водопроводы, наполняемые из двух и более ниток.
Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления служат водопроводные сети. При проектировании водопроводной сети учитывается планировка объекта водоснабжения, размещение потребителей воды, рельеф местности.
Различают водопроводные сети разветвленные (тупиковые) и кольцевые. Разветвленные сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, позволяющих перерывы в работе. Кольцевые сети водоснабжения выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения (возможность двухстороннего питания).
В хозяйственно-питьевых и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети. В противопожарных сетях их применение обязательно.
Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 428;