Минимальный столб жидкости (над воронкой)

Дано: вертикальный, тупой на конце, всасывающий трубопровод, согласно задаче 8.9 и по рисунку 8D, с внутренним диаметром трубы d = d_E = 210,1 мм при подаче Q = 200 м³/ч.

Найти: минимальную глубину погружения в жидкость (= минимальный столб жидкости (над воронкой)) S_min в открытых всасывающих резервуарах. Скорость потока v_s на входе всасывающей трубы равняется

v_s = Q/A = (Q/3600)/(π·d_E²/4) = (200/3600)·(π·0,2101²/4) = 1,60 м/с

Согласно уравнению (50) минимальная глубина погружения в жидкость

S_min = d_E + 2,3·v_s×√d_E/g = 0,2101 + 2,3·1,60·√0,2101/9,81 = 0,75 м

Из диаграммы рисунка 67 получают подобный результат быстрее. Рисунок 66 дает необходимую удаленность стены с > 0,21 м, ширину канала с > 1,26 м и высоту над поверхностью земли с 0,150 м.

8.52 Объем всасывающего резервуара

Дано: центробежная насосная установка с данными согласно задачам 8.1 и 8.9 с установкой всасывающего резервуара согласно рисунку 74. У заполненного воздухом всасывающего трубопровода с номинальным внутренним диаметром DN = 200 (внутренний диаметр d_s = 210,1 мм согласно таблице 4) вытянутая дина L_s = 3,00 м при геодезической высоте всасывания H_{s geo} =2,60 м. Давление воздуха p_b = 989 мбар = 98 900 Па; плотность воды при
20 °С ρ = 998,2 кг/м³, давление испарения p_D = 2337 Па.

Найти: объем всасывающего резервуара согласно уравнению (52):

V_B = (d_s² π/4)·L_s·p_b/(p_b – ρ·g·H_s)

Высота всасывания H_s согласно уравнению 53:

H_s = H_{s geo} + H_vs

H_{s geo} дано с 2,60 м, потери потенциального напора всасывающего трубопровода H_vs определяются ниже из H_vs1 и H_vs2:

1) потери потенциального напора H_vs трубопровода как в задаче 8.9:

H_vs1 = λ·(L/d_s)·v_s²/2g,

где

λ = 0,016 из задачи 8.9,

L = H_{s geo} = 2,6 м (не 3,0 м, потому что длина колена включена в H_vs2),

d_s = 0,2101 м,

v_s =1,60 м из задачи 8.9.

2) Потери потенциального напора Hvs арматуры и фасонной детали:

H_vs2 состоят из элементов колена -180° (2х90°- колено согласно таблице 6, как в задаче 8.15) и входного сопла согласно таблице 7.

Коэффициент потери ζ колена -180° (множитель 1,4) = 1,4·0,10 = 0,14.

Коэффициент потери ζ входного сопла (скошенная входная кромка) = 0,20.

H_vs2 = Σζ·v_s²/2g = (0,14 +0,20)·1,60²/(2·9,81) = 0,044 м

Таким образом в итоге: H_vs = H_vs1 + H_vs2 = 0,026 + 0,044 = 0,070 м и с этим

H_s = H_{s geo} + H_vs = 2,60 + 0,07 = 2,67 м.

Примеры вычислений

Пример показывает, что потерями потенциального напора H_vs (= 0,070 м ) при коротких всасывающих трубопроводах, по сравнению с явно большей геодезической высотой всасывания H_{s geo} (=2,60 м), можно пренебречь, из-за чего расчет значительно упрощается. Объем всасывающего резервуара V_B может теперь быть пересчитан аналитически согласно уравнению (52) или определен проще (если потерями потенциального напора H_vs пренебрегают) из диаграммы рисунка 75:

V_B = (d_s² π/4)·L_s·p_b/(p_b – ρgH_s) = (0,2101·π/4)·3,0·98 900/(98 900 – 998,2·9,81·2,67 = 0,141 м³

Выбирают резервуар с объемом кратным 2,8 от 0,40 м³ (сравните с примером на рисунке 75).

Для контроля:

Самое низкое давление = p_b – ρgH_s = 72 828 Па.

Давление парообразования = 0,02337 бар = 2 337 Па не используется при откачке воздуха.