Гидравлический расчет напорных трубопроводов с самотечным водозабором, страница 2

После преобразований:

h=h     (8)

где h=Z-Z

h=0,28+0,53=0,81м

Определим, какое движение в трубопроводе по формуле:

R=Vd/    (9)

где - коэффициент вязкости, вычисляется при t=10⁰ С по формуле:

=0.345/(t+13,8)= 0,345/(10+13,8)=0,0145*10^-4 м²/c

R_e=1,32*0,25/0,0145*10^-4=227586,2

Так как R_e>10– турбулентный поток.

Найдем коэффициент гидравлического трения, или коэффициент  Дарси;

l находится по формуле Шифринсона:

l=0,11       где -эквивалентная шероховатость(=0,3*10^-3)

=0,11*0,19=0,021

1.З.         Уточнение высоты всасывания h₂

Действительная высота всасывания:

h_{2 действ}= h₂+Dh,               (10)

где  Dh=h_{l действ}-h_l,

Dh =0,81-0,46 =0,35м, тогда h_{2 действ}=2,7+0,35=3,05м

1.4.      Определение диаметра всасывающей трубы.

Диаметр всасывающей трубы определяется с помощью таблиц. Шевелева по величине подачи насоса и экономической скорости. Однако при этом должно выполняться условие:

d_вc ³d_н,               (11)

где d_вс-диаметр всасывающей трубы,

d_H-диаметр нагнетательной трубы

d_H=250мм         d_вс =250мм

25О=250 - условие выполняется

При этом скорость во всасывающей трубе:

V=4*0,065/(0,25*3,14)=1,32м/с

1.5.Вычисление разности горизонтов в резервуарах III и IV.

Указанную разность можно вычислить из формулы для определения расхода при истечении через отверстие и насадки.

Q=mw   (12)

где m=0,67-коэффициент расхода насадка (отверстия)

w-площадь поперечного сечения насадка (отверстия),

g-ускорение силы тяжести,

h-разница уровней в резервуарах (определяемая величина),

Q-расход проходящий через насадок (отверстие) из резервуара Ш в резервуар IV, равный производительности насоса.

w=pd²/4   (13)

w=pd²/4=3,14*0,06/4=0,0028 м²

h=Q²/((mw)²2g)     (14)

h=Q²/((mw)²2g)= 4225*10-⁶/(0,67^2*0,0028²*2*10)=60,36 м

 

1.6.  Вычисление полного напора, развиваемого насосом.

Полный напор, который должен создаваться насосом, может быть определен как разность удельных энергий потока в сечениях, соответствующих началу нагнетательной линии и концу всасывающей трубы. Он расходуется на подъем воды с уровня свободной поверхности в колодец II до уровня свободной поверхности в резервуаре III, на преодоление сопротивлений движению воды во всасывающем трубопроводе и напорной линии и на преодоление разности давлений в резервуаре III и на поверхности воды в колодце II. Следовательно, полный напор, развиваемый насосом, для нашего частного случая можно определить по формуле:

H₀=h_{2 действ}+Sh_вc +H+Sh_н+(Р₀-Р_а)/(pg)+(V_н-V_вс)/(2g)(15)

где

h_{2 действ}-действительная высота всасывания;

Н-отметка горизонта воды в резервуаре III над центром         насоса;

Sh_вc-суммарные потери во всасывающей трубе;

Sh_н-суммарные потери в нагнетательной трубе;

Р₀-абсолютное давление на поверхности воды в резервуаре III;

V_н;V_вс-скорости нагнетательной и всасывающей труб;

Т.к. Р₀=Р_а, резервуары открыты, то Р₀-Р_а=0

Т.к. d_вc=d_н, то V_н=V_вс=1,32м/с, следовательно V_н-V_вс=0

Н₀=h_{2 действ}+Sh_вc+H+Sh_н  (16)

Суммарные потери во всасывающей трубе определяем по формуле:

Sh_вc=h₁+h_сет+2h₉₀  (17)

где

h₁=l*(l_вс/d_вc)*V²/(2g)=0,021*(35/0,25)*(1,74/(2*10))=0,26 м

h_сет=e₁V_вс/(2g)=5*1,32/(2*10)=0,33 м

h₉₀=eV_вс/(2g)=0,15*1,32/(2*10)=0,0099 м

Sh_вc=h₁+h_сет+2h₉₀=0,26+0,33+2*0,0099=0,61 м

Суммарные потери в нагнетательной трубе

Sh_н=1,1*h₁    (18)

Вычисления ведем аналогично:

h₁=l*(l_н/d_н)*V²/(2g)=0,021*(120/0,25)*(1,32 /2*10)=0,66 м

h_вых=e₂V²/(2g)=1*1,74/(2*10)=0,087 м

Sh_н=1,1*0,66=0,773 м

Полный напор равен

Н₀=3,05+0,61+18+0,773=22,4 м

1.7. Определение мощности насосной установки.

Различают полезную мощность N_п, кВт, которая определяется работой насоса, совершаемой им при подъеме жидкости в единицу времени на высоту Н₀, и мощность, потребную для приведения в действие насосной установки N_уст.

N_п =rgQH₀/1000     (19)

где, -плотность жидкости, кг/м³;

Q-noдача насоса, м³/с;

Н₀ -полный напор, м;

1000-переводной коэффициент из Вт в кВт.   N_п=1000*9,81*65*10-³ 22,4/1000=14,28 кВт – полезная мощность

N_уст больше N_п вследствие того, что часть энергии расходуется на преодоление гидравлического сопротивления внутри насоса, утечку жидкости в самом насосе через зазоры и не плотности в конструкции, трение в механизме и т.д. Потерю мощности определяет коэффициент полезного действия насосной установки h_уст ,численное значение которого равно 0,87

N_уст =rgQH₀/(1000h_уст)= N_п/h_уст   (20)

N_уст=14,28/0,87=16,41 кВт – мощность для приведения в действие установки

Используемая литература

1.Гидравлический расчет трубопроводов в системах   водоснабжения. В. М. Лазеев.

2.Гидравлика. А. А. Угинчус, Е. А. Чугаева.

3.Таблицы для гидравлического расчета водоворотных труб

Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев.