Формула диаметра всасывающего трубопровода

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Объем резервуара, где:

к = 0,33 (для мембранных баков) к = 0,45 (для оцинкованных баков с компрессором). к = 1 (для оцинкованных баков с инжектором).

и:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Где:

Vd — Объем резервуара в м3; Vu — Полезный объем резервуара в м3; Qm — Средняя подача (Qa + Qp)/2 в м3/час; Qa — Подача при давлении запуска в м3/час; Qp — Подача при давлении остановки в м3/час; Рр — Давление при остановке в кг/см2; Ра — Давление при запуске в кг/см2; N — Частота запусков/час.

Воздушные пробки в резервуаре влияют на объем резервуара и на его полезный объем. Контроль за скоростью помогает сберегать энергию, сокращать пространство и избегать преждевременного износа и эффекта гидравлического удара.

Расчет устройства повышения давления требует детальной проработки, когда речь идет о снабжении водой таких объектов, как: жилые кварталы, школы, казармы, больницы, поливные хозяйства, магазины, рынки, плавательные бассейны, заводы, очистительные сооружения, гостиницы, офисные здания.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.

Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах.

В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15-20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом.

В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.

В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.

Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах.

В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15 — 20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом.

В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.

В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Расчет полезного объема водозаборного резервуара (сточной ямы)

  • Самый неблагоприятный вариант расчета — это, когда подача на входе равняется половине подачи насоса. Минимальный объем воды в резервуаре зависит от частоты запусков мотора в час и от подачи самого мощного из эксплуатируемых насосов и высчитывается следующим образом:
  • Vu = Q/4 • N
  • Где:
  • Vu — Полезный объем (м3); Q — Расход (м3/час); N — частота запусков в час.

Размеры водозаборного резервуара должны быть достаточными для вмещения полезного объема и для работы насосов без гидравлических помех на всасывании (см. Проектирование всасывающего трубопровода), при этом должны учитываться различия уровней остановки-хода для разных вида оборудования. Частота запусков будет меньше, если два или больше двух насосов работают попеременно.

Выходные отверстия и брандспойтные насадки

  1. Выброс воды через выходное отверстие рассчитывается по следующей формуле:
  2. Где:
  3. Q — подача в м3/час; V — скорость в м/сек;
  4. S — Площадь отверстия в м2;
  5. g — Ускорение свободного падения (9,81 м/сек2);

Н — Напор в отверстии в метрах; К — Коэффициент выхода 0,62.

Если выходное отверстие круглое, то практический расход составляет приблизительно 62% от теоретического. При К = 0,62 имеется упрощенная формула расчета.

  • В частном случае применения брандсбойной насадки в виде полированного конуса и при коэффициенте нагнетания равном 0,97, расчет подачи полной струи в зависимости от давления следует делать по следующей формуле:
  • Найденные параметры выброса верны для наклона в 30° при отсутствии ветра.

Перекачивание вязких жидкостей

Кривые характеристик насосов приводятся в отношении воды с кинематической вязкостью равной примерно 1 cSt. Увеличение вязкости сказывается на работе насосов, поэтому в случае перекачивания вязкой жидкости следует применить поправочные коэффициенты в отношении подачи, высоты и производительности насоса, чтобы найти значения эквивалентные воде:

  • при значениях ниже 43 cSt напор и высота существенно не снижаются;
  • мощность увеличивается, начиная с 4,3 cSt;
  • при увеличении потерь напора при всасывании следует использовать насосы с низким требуемым кавитационным запасом NPSH;
  • как правило, поправочные коэффициенты, вычисленные по графикам, достаточно точны и пригодны для расчетов.

Ограниченные возможности графиков

  1. Графики применимы исключительно к насосам с открытой рабочей частью или с закрытой рабочей частью радиального типа. Ими нельзя пользоваться при расчетах для насосов двустороннего входа или осевого типа.

  2. В многоступенчатых насосах для расчета надо брать высоту одного рабочего колеса, расчет будет приблизительным, так как есть дополнительные потери между ступенями.
  3. В насосах с двухсторонним входом для расчета следует брать половину подачи.

  4. В случае, если рабочая жидкость обладает повышенной вязкостью, рекомендуется просчитать расход насоса в эксплуатации, чтобы определиться с типом насоса, так как производительность центробежных насосов в этих условиях очень низкая.

  5. Поправочные коэффициенты действительны только для однородных жидкостей и не годятся для желеобразных жидкостей, бумажной массы, жидкостей с твердыми или волокнистыми включениями и тому подобное.

Пример применения

  • если известны значения подачи и высота подъема вязкой жидкости, следует обратиться к графику и найти поправочные коэффициенты;
  • располагая этими данными, можно определить соответствующие значения для воды и выбрать насос;
  • используя кривую характеристики для воды и применив соответствующие коэффициенты, получаем новые значения для вязкой жидкости.
  1. Рассчитать параметры насоса, способного при подаче в 150 м3/час поднять вязкую жидкость на высоту 28,5 mса.
  2. Вязкость 200 cSt, удельный вес 0,9 кг/дм3.
  3. Чтобы найти поправочный коэффициент, используйте кривую 1,0 х Q:
  4. fQ = 0,95 fH = 0,91 fη= 0,62
  5. Найдя коэффициенты, рассчитаем значения для воды:
  6. Q = 150/0,95 = 158 m3/h Н = 28,5/0,91 = 31,3 mca

Исходя из полученных величин, выберем насос типа FNF 80-160 с диаметром 173 мм, совершающий 2.900 оборотов в минуту; по кривой для воды, определим величину подачи, высоту нагнетания и производительность.

Применив различные поправочные коэффициенты, получим новые условия эксплуатации насоса для перекачки вязких жидкостей. Ниже приводится график, на котором в краткой форме отображены наши расчеты.

Понятие о гидравлическом расчете трубопровода насосной установки

  • При переустройстве оросительных или водоснабженческих сооружений в хозяйствах часто возникают вопросы, связанные с гидравлическим расчетом трубопроводов, и машинист насосной установки должен уметь разрешить их.
  • Различают сопротивления, связанные с преодолением шероховатости стенок трубопровода при движении водного потока в нем (гидравлические сопротивления по длине трубопровода), и местные гидравлические сопротивления в виде внезапного увеличения или сужения сечения трубопровода, его поворотов, различных тройников, крестовин и пр.
  • Потери напора на трение, то есть напор, затрачиваемый на преодоление гидравлических сопротивлений по длине трубопровода l диаметром d, определяется по формуле:
Читайте также:  Сварочный аппарат по сварке полиэтиленовой трубы

Формула диаметра всасывающего трубопровода

  1. где s0 – удельное сопротивление; l – длина трубопровода, м; Q – расход, м3/сек.
  2. Величины удельных сопротивлений s0  для ряда диаметров стальных и асбестоцементных труб приводятся в таблице 3. Таблица 3 Расчетные значения удельных сопротивлений S0 для стальных и асбестоцементных труб
  3. Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода

Удельные сопротивления для стальных труб вычислены по формуле Ф. А. Шевелева с коэффициентом шероховатости n = 0,012 и при скорости в трубопроводе v  1,2 м/сек, а для асбестоцементных – по сокращенной формуле Н. Н. Павловского при n = 0,011.

Потери напора на преодоление местных сопротивлений определяются по формуле:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

где   – сумма коэффициентов местных сопротивлений, принимается по таблице на стр. 55; v – скорость жидкости в трубе, м/сек; g – 9,8 м2/сек – ускорение силы тяжести.

Полные или суммарные потери напора в трубопроводе определяются выражением:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Величину расхода Q, проходящего через сечение трубопровода площадью F, определяют по уравнению (2-4): Q = Fv. Площадь сечения трубопровода F вычисляют по уравнению площади круга:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

При вычислении диаметра трубы можно пользоваться формулой:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

В этих выражениях: d – диаметр труб, м; Q – заданный расход, м3/сек и v – принятая скорость воды в трубе, м/сек.

В системе трубопроводов насосной установки (рис. 21) имеются два участка,

Формула диаметра всасывающего трубопровода

1 – насос; 2 – двигатель; 3 – передача; 4 – всасывающий трубопровод; 5 – приемный резервуар; 6 – напорный трубопровод; 7- напорный резервуар;

8 – задвижка; 9 – обратный клапан.

подлежащие гидравлическому расчету; поэтому, пользуясь вышеприведенными зависимостями, рассчитывают отдельно полные потери во всасывающем трубопроводе (от входа и до насоса) – hwв и полные потери напора в напорном трубопроводе (от насоса до бака) – hwн. Затем эти потери суммиру­ют (Shw = hwв + hwн) и по уравнению (2-12) находят величину полного напора насосной установки H в м.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Для уменьшения и предотвращения потерь в трубопроводах часто используется термоусадочная трубка, благодаря которой можно уменьшить утечки воды из системы. Термоусадочную трубку различных диаметров можно приобрести на сайте https://polymerpro.ru/catalog/termousazhivaemye-iz.

В этом уравнении Hг – геометрическая высота подъема воды насосной установки в м, которая определяется согласно рисунку 21 как разность отметок уровней в напорном и водоприемном резервуарах.

Длина всасывающего трубопровода в насосных установках обычно не превышает 30-40 м; допустимые скорости vдоп принимают: при dтр до 250 мм -vдоп = 1 – 1,25 м/сек; dтр = 250 мм и более – vдоп = 1,2-1,5 м/сек. Напорные трубопроводы могут иметь разную длину и их диаметр обычно определяют технико-экономическим расчетом.      

Для ориентировочных расчетов можно пользоваться следующими допустимыми скоростями: при l трубопровода до 100 м – vдоп= 1,5-2,75 м/сек «l»      100-300 м – vдоп= 1,25-1,50 «l»      более 300 м – vдоп= 0,8 – 1,25

Пользуясь вышеприведенными формулами, можно определить, например, и расположение оси насоса по отношению к уровню воды в источнике при допустимой вакуумметрической высоте всасывания насоса.

Пример. Требуется определить отметку оси насоса при следующих данных (рис. 21): производительность насоса – 120 л/сек; диаметр всасывающего патрубка – 250 мм; длина всасывающей линии l=40 м и ее диаметр d=350 мм.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания (по каталогу насосов) равна 4,8 м. Отметка уровня воды в приемном резервуаре 102 м. На всасывающей линии установлены один приемный клапан с сеткой, три колена по 90° и один сужающийся переход.

Решение. Геометрическую высоту всасывания насоса определяем по формуле (2-27):

Формула диаметра всасывающего трубопровода

где hwв определяем из формулы (2-31).

Значения Sо для d=350 мм находим по таблице 3, и потери напора по длине согласно формуле (2-29) окажутся равными  hwдл = 0,4078 ?40 ? 0,1202 = 0,23 м.

Согласно таблице для определения z: Sz = 1zпр.клап + 3zкол + 1zпер = 1,6+3,0,5+1?0,1 = 7,6.

  • Потери напора на преодолении местных сопротивлений находим по формуле (2-30):
  • Полные потери напора во всасывающей линии: hwв = hwдл + hwм = 0,23 + 0,56 = 0,79 м.

Следовательно, геометрическая высота всасывания насоса Нг.в = 4,8 – 0,79 – 0,3 = 3,71 м. Таким образом, отметка оси насоса должна быть не более

102 + 3,71 = 105,71 м.

Расчёт всасывающих и напорных трубопроводов

2.3.1. Определение предварительных диаметров всасывающих и напорных трубопроводов.

Принимаем скорости для предварительного расчета для напорных трубопроводов – 1,5 м/с.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Расход прямо пропорционален скорости течения потока и площади живого сечения:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

где v – скорость течения потока, м/с, S – площадь живого сечения потока, м2, D – диаметр живого сечения потока, м.

Отсюда диаметр потока определяем по формуле:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

  • Определение материала трубопровода.
  • Материал трубопровода – сталь, без внутреннего защитного покрытия.
  • Выбор трубопровода и толщины стенки по сортаменту.

По ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент» выбираем трубу с наружным диаметром D = 159 мм, ближайшим к вычисленному диаметру. Толщина стенки – 8 мм (3 мм на давление в трубопроводе и 5 мм для защиты от коррозии на 50 лет).

Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода

Согласно СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. скорость потока принимается не менее 0,7 м/с. Скорость в летнее время принимаем малой в связи с низким расходом воды.

Расчет потерь напора в трубопроводе.

Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода

Результаты расчета потерь напора в трубопроводе представлены в таблице 1:

Таблица 1

Расход, л/с Потери на местные сопротивления Потери по длине , м Суммарные потери м Потери с учетом потерь на т/о, м
1,2 0,008 0,08 0,088 10,79
6,8 0,188 1,88 2,068 12,77
12,3 0,572 5,72 6,292
17,9 1,168 11,68 12,848 23,55
23,4 1,955 19,55 21,505 32,21
24,4 2,119 21,19 23,309 34,01
  1. Рис.1 График Q-H зависимости трубопровода
  2. Подбор насосов.
  3. Расчет потребного напора насоса.
  4. Потребный напор насосов для циркуляционной насосной станции определяется по формуле:
  5. где – суммарные потери напора в трубопроводе, м, = 0,105 МПа – потери напора в теплообменнике.
  6. – потребный напор насоса в летний период;
  7. – потребный напор насоса в зимний период.
  8. Подбор насосов по расходу и напору.
  9. Осуществляем подбор насосов для двух групп исходя из первой категории надежности насосной станции:
  10. 1 группа: 1 большой насос 100 рабочий + 2 больших резервных (зима);
  11. 2 группа: 1 малый насос 5 рабочий + 2 малых резервных (лето).
  12. Требования для малого насоса: расход напор
  13. для большого насоса
  14. По данным требованиям подобраны насосы от производителя Катайский насосный завод, характеристики которых указаны в таблице 2:
  15. Таблица 2
Модель ЛМ32-3,15/12,5 ЛМ100-100/32
Тип Линейный моноблочный
Подача, м3/час 3,15
Напор, м 12,5
Частота вращения, об./мин 48(2900) 48(2900)
Мощность двигателя, кВт 0,55
Допускаемый кавитационный запас, м 2,8 4,5
Масса, кг
Условный проход всасывающего и напорного патрубков, мм

Расчет всасывающей и напорной сетей

Воспользуемся некоторыми рекомендациями:

– на практике обычно диаметр всасывающего трубопровода больше диаметра напорного и скорость во всасывающей линии около 0,7м/с, а в напорной около 1м/с;

– напорная линия рассчитывается как простой трубопровод без учета местных потерь;

– всасывающая линия рассчитывается как короткий трубопровод с учетом потерь и по длине, и в местных сопротивлениях. А именно на входе всасывающего трубопровода установлена сетка с обратным клапаном, труба имеет плавный поворот на 90°, потери на вход воды в насос не учитываются, так как эта величина входит в КПД насоса.

Читайте также:  Сварка трубы с патрубком

Расчет напорной линии

1 Из уравнения неразрывности потока

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Определяется диаметр напорного трубопровода

Формула диаметра всасывающего трубопровода

2 Для выбранного стандартного диаметра уточняется скорость в трубопроводе – фактическая

, (20)

Формула диаметра всасывающего трубопровода

3 Определяется потеря напора по длине по формуле Дарси – Вейсбаха:

l=lнап – длина трубы, отводящей фильтрат, т.е. расстояние от оси насоса до оси ливневого коллектора, принимается равной 200м;

g – ускорение свободного падения

Формула диаметра всасывающего трубопровода

4 Строится пьезометрическая линия р-р, см. рис.5. Для этого назначается величина свободного напора – запас, чтобы система хорошо работала и вода била струей.

  • Всасывающая линия
  • Для определения напора и фактического вакуума надо знать гидравлические потери на всасывающей линии.
  • 1 Потеря напора в местных сопротивлениях по формуле Вейсбаха:
  • , м, (22)
  • где – коэффициент потерь в местных сопротивлениях.
  • Скорость на всасывающей трубе принимаем равной скорости в напорной.
  • ;
  • .
  • Получаем :
  • – местные потери на входе воды с сеткой и обратным клапаном
  • hвх= 10 =0,216м;
  • – линейные потери по длине вертикального участка трубы
  • hверт= 0,03 м; (23)
  • Где lверт=Hк+hзп+0,5=4+0,5=4,5 м, тогда
  • hверт= 0,03 =0,116 м;
  • – местные потери на повороте трубопровода
  1. hпов= м;
  2. – линейные потери по длине горизонтального участка трубы
  3. hlгор=0,03
  4. где 0,5=lгор – горизонтальный участок, равный расстоянию от бровки котлована до оси насоса;
  5. – Полный напор
  6. – скоростной напор
  7. hv=
  8. ПОДБОР МАРКИ НАСОСА
  9. Насос назначается, исходя из трёх характеристик:
  10. 1) Производительности (подачи) – Qнас
  11. 2) Напора – Ннас
  12. 3) Вакуума – Нвак
  13. С учётом формул 15,16.
  14. Qнас 1,5Qпр= 1,5 = 0,48 1,73 м.
  15. Ннас= Нмон + Нсв = 5,189+4,5+5,0 = 14,689 м.
  16. Нмон=hlнап=5,189 м.
  17. Hнас=hlгор=4 + 0,5 = 4,5 м.

Вакуум насоса можем найти, соединяя уравнение Бернулли сечения 1-1 на поверхности воды в зумпфе и сечении 2-2 на входе воды в насос.Плоскость сравнения 0-0 проводится по уровню воды в зумпфе, Рис.5.

  • = +
  • Насос подбирается для полученных значений по [4],приводится марка (К8/18а)для подобранного центробежного насоса и его характеристики :
  • – подача Q-5 м3/час
  • – напор H-16м
  • – вакуум H вак- 6 м
  • – мощность двигателя -1,5кВт
  • – масса агрегата – 64 кг
  • – изготовитель – московский насосный завод

Определение диаметра всасывающего трубопровода насосной установки

Всасывающая труба представляет собой водовод от места забора воды до насоса.

Диаметр всасывающего трубопровода насоса dвс. принимаем равным диаметру самотечной трубы или сифона dвс.= d1, считая поток воды из прибрежного резервуара I до напорного резервуара III  непрерывным, т.е. во всех напорных трубопроводах системы Q = const.

Определение высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности

Для определения высоты расположения центра насоса над линией свободной поверхности во II резервуаре h2 = hвс. свяжем уравнением Бернулли сечения 1-1 и 2-2, расположенные по линии свободной поверхности в резервуаре и на входе всасывающего трубопровода в насос, соответственно, линию сравнения 0-0 совместим с сечением 1-1 (рисунки 1 и 2).

Рассчитаем гидравлические потери во всасывающем трубопроводе. Потери по длине найдем, согласно уравнению Дарси-Вейсбаха (формула 1.5), определив коэффициент Дарси λ в случае ламинарного движения по формуле Дарси (формула 1.6) или в случае турбулентного движения по формуле Альтшуля (формула 1.10).

Далее рассмотрим местные сопротивления во всасывающем трубопроводе. К ним можно отнести два поворота трубопровода на 900, сопротивление сетки фильтра и обратного клапана.

Решим уравнение относительно искомого значения высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности hвс.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Скорость во всасывающем трубопроводе определяем по формуле: 

                                .                                                  (1.23)

Определение  высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности позволяет определить геометрический напор, который является расстоянием от уровня свободной поверхности в резервуаре I до уровня свободной поверхности в резервуаре III.

                                           Hг = hвс. + H.                                              (1.24)

Определение потерь напора во всасывающем трубопроводе

Для определения потерь необходимо определить режим движения жидкости по трубопроводу, согласно формуле (1.21).

Тогда потери во всасывающем трубопроводе можно определить уравнением

         ∑  = hм.вс. + hl.вс. =(λ∙ + Формула диаметра всасывающего трубопровода  .          (1.26)

Если режим ламинарный, то коэффициент гидравлического трения λ определяем по формуле Дарси (1.8), если режим турбулентный, то по формуле Альтшуля (1.10).

Определение диаметра нагнетательного трубопровода насосной установки

При выборе диаметра нагнетательного трубопровода dн допускается соотношение    

                                               dвс.≥dн.                                                                        (1.27)

Определение потерь напора в нагнетательном  трубопроводе

Нагнетательный трубопровод – длинный трубопровод. Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе

                            .                                          (1.28)

Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода и определим режим движения жидкости в нем

Для длинного нагнетательного трубопровода производим расчет потерь по длине для диаметра напорного трубопровода dн  и длины  lн.

Далее рассмотрим местные сопротивления в нагнетательном трубопроводе, которые представляют собой потери по длине и потери на местные сопротивления , которые составляют около 10% от потерь по длине hl в длинном трубопроводе. Тогда общие потери в напорном трубопроводе определим, согласно уравнению 

                                 ∑ =  = (λ∙  +                 (1.30)

Если режим ламинарный, то коэффициент гидравлического трения λ определяем по формуле Дарси (1.8), если режим турбулентный, то по формуле Альтшуля (1.10), но с учетом диаметра dн, , скорости Vн и длины lн нагнетательного трубопровода.

Сан самыч

Формула диаметра всасывающего трубопровода  Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.

Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см2).

Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см2), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.

Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!

Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.

Что нужно для расчета характеристик насоса?

Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.

К этим сведениям относятся:

— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах.

Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду.

Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.

— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.

Читайте также:  Сети канализации материал труб

— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.

— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб.

Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина.

К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.

— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.

Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.

Да!!!, и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.

Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.

Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.

Внутренний диаметр трубопровода 12 мм 16 мм 20 мм 26 мм
1 потребитель (расход 0,2 л/с или 12 л/мин) 4,05 1,0 0,35 0,1
2 потребителя (расход 0,4 л/с или 24 л/мин) 14,09 3,49 1,16 0,33
3 потребителя (расход 0,6 л/с или 36 л/мин) 29,49 7,23 2,52 0,7

Из таблицы видно, что формуле: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру вертикальной, соответствует только труба внутренним диаметром 16 мм (это металлопластик или полипропилен наружным диаметром 20 мм) в расчете на одного потребителя. И это правило никак нельзя назвать универсальным.

Стоит также добавить, что, даже заменяя участки существующей системы на трубы большего диаметра, Вы, тем самым, снижаете сопротивление трубопроводов системы в целом, увеличивая напор на выходе из смесителей.

 Пример расчета характеристик насосной станции

«Все это хорошо, — скажете Вы, — Но как же считать?!» Давайте посчитаем вместе.

  • Формула диаметра всасывающего трубопровода
  •  Задача. Сделать гидравлический расчет водопроводной системы при условии что:
  • — Имеется скважина глубиной 18 метров, зеркало воды в которой находится на глубине не больше 10 метров от поверхности земли.
  • — Насос или насосную станцию предполагается поставить над скважиной в кессон глубиной 2,5 метра.
  • — От скважины до дома расстояние 13 метров.
  • — Внутри дома предполагаемое горизонтальное расстояние по маршруту прокладки трубы – 9 метров.

— Предполагаемые вертикальные расстояния: от пола до смесителя – 1,1 метра, от пола до излива  душа – 2.2 метра, от уровня земли до пола – 1,2 метра.

— Предполагаемая труба на всасе насоса: металлопластик наружным  диаметром 26 мм и длиной 10 метров. На напоре: от насоса до дома – полиэтилен наружным диаметром 25 мм, длиной 18 метров, разводка в доме – полипропилен наружным диаметром 20 мм, длиной 9 метров.

  1. — Рассчитывать нужно на использование одновременно двух потребителей.
  2. Для начала, давайте приведем в порядок все эти сведения. Общее вертикальное расстояние от зеркала воды до самого дальнего потребителя (излив душа) будет равняться:
  3. 10 м + 1,2 м + 2,2 м = 13,4 метра.
  4. Расстояние по вертикали от насоса до зеркала воды:
  5. 10 м – 2,5 м = 7,5 метров.

Горизонтальные расстояния нам, собственно, нужны только для определения длины труб, а эти сведения у нас уже есть. Длина трубы на всасе, которую нужно учесть при расчете – это расстояние от зеркала воды до насоса, т.е. 7,5 метров. В принципе, насос должен осилить эти метры, но это число нужно запомнить и проверить перед поиском подходящего насоса.

Общая потеря напора по вертикали нами уже определена, это 13,4 метра. Теперь найдем потерю напора в трубах из-за движения по ним воды. Металлопластиковая труба наружным диаметром 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм, такой же внутренний диаметр у полиэтиленовой трубы, которую предполагается проложить от кессона к дому, поэтому:

  • 18/10*1,16 = 2,088 м
  • Это потеря напора в полиэтиленовой (ПНД) трубе, ведущей к дому.
  • Особо не мудрствуя, я взял потерю напора для этого диаметра, 20 мм, и двух потребителей из своей же таблицы и нашел потерю напора для нужной нам длины трубопровода, помня о том, что в таблице указана потеря напора для длины в 10 метров.
  • Однако для оценки стабильности работы насоса нужно найти полное сопротивление трубы на всасе:
  • 7,5/10*1,16 = 0,87 метра
  • и общая потеря напора на всасе будет равна:
  • 0,87 + 7,5 = 8,37 метра,

что очень близко к критическим 9 метрам, максимально возможной глубине всасывания насоса. Поэтому, желательно, либо увеличить глубину кессона, хотя бы до 3 метров, либо использовать насосную станцию с внешним эжектором, что намного дороже. Еще вариант, увеличить диаметр всасывающего трубопровода до 32 мм, тогда общее сопротивление трубы уменьшится.

Давайте выберем вариант по надежней: увеличим диаметр трубы на всасе, поменяв её на металлопластик с наружным диаметром 32 мм (внутренний, соответственно, 26 мм) и «опустим» кессон на полметра. Общая высота подъема воды при этом нисколько не изменится. Мы лишь подвинем насос поближе к воде.

  1. 7/10*0,33 = 0,231 метра, и
  2. 7,0 + 0,231 = 7,231 метра,
  3. Что уже вполне приемлемо, и с поиском нужного насоса, скорее всего, проблем не будет.
  4. Полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм имеет внутренний диаметр 16 мм, и потеря напора на ней составит:
  5. 9/10*3,49 = 3,141 метра
  6. Теперь сложим все, что мы вычислили:
  7. 13,4 + 2,09 + 0,23 + 3,14 = 18,86 метра
  8. И прибавим к этому оговоренные нами ранее десять процентов на потерю в местных сопротивлениях:
  9. 18,86 +10% = 20,75 метра.

Но это лишь тот напор, который должен преодолеть насос, чтобы вода просто полилась из смесителя. Чтобы вода пошла из смесителя под напором, к этому нужно добавить так называемый «свободный напор».

По стандартам он должен быть не меньше 3 метров, исходя же из практических соображений, лучше закладывать в расчет число побольше, в разумных, конечно, пределах, например, 15 метров.

Этого хватит на преодоление сопротивления в различном подключаемом нами оборудовании: бойлер, стиральная и посудомоечная машина и т.д.

Таким образом, мы получаем желательные характеристики насоса:

20,75 + 15 = 35,75, т.е. примерно 36 метров,

Но не меньше 20,75 + 3 = 23,75, т.е. примерно 24 метра.

  • При этих напорах насос должен выдавать нам 24 литра в минуту или 1,44 кубометра в час.
  • Напомню, это не те характеристики, которые написаны на шильдике насоса, а те, которые насос должен реально выдавать при этом напоре и расходе.
  • Как это узнать? Читаем дальше…
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector