Визначення втрат напору у всмоктуючому трубопроводі насоса

Визначення величини втрат напору при русі реальних рідин є одним з основних завдань практичної гідравліки. При русі реальної рідини енергія руху (напір) рідини буде спадати по напрямку руху. Причиною цього є витрати енергії на подолання опорів руху, зумовлені внутрішнім тертям в в'язкої рідини. У гідравліки розрізняють два основних види опорів:

1. Втрати напору по довжині. тобто опору, які проявляються по всій довжині потоку. обумовлені силами тертя частинок рідини одна об одну і об стінки, що обмежують потік. Це лінійні втрати. Вони визначаються за формулою Дарсі-Вейсбаха:

де-довжина труби (або ділянки труби) на якому визначаються втрати напору "; діаметр труби; - середня швидкість в трубі; # 955; = # 955; (Re, # 8710; / d) - коефіцієнт гідравлічного опору тертя. Коефіцієнт гідравлічного опору тертя (# 955;) залежить від двох безрозмірних параметрів Rе - числа Рейнольдса і # 8710; / d - відносної шорсткості труби. Число Рейнольдса визначається за формулою:

де # 956; - динамічна в'язкість рідини (Па · с); - кінематична в'язкість рідини (м² / с). Для визначення коефіцієнта гідравлічного опору тертя існують багато різних формул. Зручно користуватися такими формулами.

а) Для ламінарного режиму руху:

б) Для турбулентного режиму руху (формула Альтшуля):

2. Місцеві втрати напору. так звані місцеві опори. обумовлені різного роду перешкодами, що встановлюються в потоці (засувка, кран, коліно), що приводять до змін у величині або напрямку швидкості течії рідини. Втрати напору на місцевих опорах визначаються за формулою:

де - середня швидкість руху рідини;

- коефіцієнт місцевого опору.

Втрата напору на місцевому опорі може визначатися як за швидкістю до місцевого опору, так і за швидкістю після місцевого опору. Так як швидкості за величиною можуть бути різними, то в цих випадках для одного і того ж місцевого опору будуть різні значення. Прийнято визначати втрати напору по швидкості після місцевого опору. Виняток становить розширення трубопроводу (вихід потоку з труби в бак), де втрати визначаються за швидкістю до місцевого опору.

Для визначення втрат напору по цій роботі будемо враховувати як втрати напору по довжині трубопроводу, так і місцеві опори.

де hдл - втрати напору по довжині трубопроводу (м);

hм - втрати напору від місцевих опорів.

а) Спочатку визначимо hм - втрати напору від місцевих опорів. Для цього складемо всі місцеві опори на даній ділянці:

де hкор - втрати напору на коробці всмоктуючої лінії;

hкол -втрати напору на коліні всмоктуючої лінії;

hзад - втрати напору на засувці всмоктуючої лінії.

Використовуючи формулу (15) отримаємо:

б) Тепер розрахуємо hд - втрати напору по довжині трубопроводу. Вони визначаються як сума втрат напору на ділянці трубопроводу і втрат напору на ділянці трубопроводу:

де # 955; 1 і # 955; 2 - коефіцієнти гідравлічного опору 1 і 2 ділянок.

Для визначення # 955; 1 і # 955; 2 необхідно визначити режим течії рідини на відповідних ділянках трубопроводу. Для цього визначимо числа Рейнольдса для цих ділянок за формулою (12):

де # 957; - кінематична в'язкість циркуляційної рідини, м- 2 / с.

За отриманими результатами обчислення чисел Rе визначаємо режим течії - турбулентний або ламінарний.

Потім визначимо тип трубопроводу (шорсткий або гладкий) на ділянках трубопроводу і. Для цього знаходимо значення величин зворотного відносної шорсткості для обох розглянутих ділянок за даними значенням d і # 8710; :

Обидві ділянки належать зоні шорсткуватих труб, якщо їх числа Rе належать проміжків:

Обидві ділянки належать зоні шорсткуватих труб, т. К виконуються обидві умови.

Для визначення # 955; 1 і # 955; 2 скористаємося формулою Альтшуля:

Тепер, коли відомі всі величини, можна знайти сумарні втрати напору по довжині на ділянках і (за формулою (18)):

Підставимо отримані значення в формулу (16) визначимо втрати напору у всмоктувальній трубі hA-B. hA -В = hд + hм = 0,4 + 0.77 = 1,17м.

Закінчуючи розрахункову частину на першу пункту завдання, тобто знаходження геометричної висоти всмоктування насоса H2. скористаємося формулою (4):