Термины и полезная справочная информация по насосам и насосному оборудованию. Связь между напором и давлением насоса Работа параллельных насосов и последовательно

Системы отопления обязательно тестируют на устойчивость к давлению

Из этой статьи вы узнаете, что такое статическое и динамическое давление системы отопления, зачем оно нужно и чем отличается. Также будут рассмотрены причины его повышения и понижения и методы их устранения. Помимо этого, речь пойдет о том, каким давлением испытывают различные системы отопления и способы данной проверки.

Виды давления в отопительной системе

Выделяют два вида:

• статистическое;
• динамическое.

Что такое статическое давление системы отопления? Это то, которое создаётся под воздействием силы притяжения. Вода под собственным весом давит на стенки системы с силой пропорциональной высоте, на которую она поднимается. С 10 метров этот показатель равен 1 атмосфере. В статистических системах не задействуют нагнетатели потока, и теплоноситель циркулирует по трубам и радиаторам самотеком. Это открытые системы. Максимальное давление в открытой системе отопления составляет около 1,5 атмосферы. В современном строительстве такие методы практически не применяются, даже при монтаже автономных контуров загородных домов. Это связано с тем, что для такой схемы циркуляции надо применять трубы с большим диаметром. Это не эстетично и дорого.

Динамическое давление в системе отопления можно регулировать

Динамическое давление в закрытой системе отопления создается искусственным повышением скорости потока теплоносителя при помощи электрического насоса. Например, если речь идет о многоэтажках, или крупных магистралях. Хотя, теперь даже в частных домах при монтаже отопления используют насосы.

Важно! Речь идет об избыточном давлении без учета атмосферного.

Каждая из систем отопления имеет свой допустимый предел прочности. Иными словами, может выдержать разную нагрузку. Чтобы узнать какое рабочее давление в закрытой системе отопления, надо к статическому, создаваемому столбом воды, добавить динамическое, нагнетаемое насосами. Для правильной работы системы, показания манометра должны быть стабильными. Манометр – механический прибор, измеряющий силу, с которой вода движется в системе отопления. Он состоит из пружины, стрелки и шкалы. Манометры устанавливаются в ключевых местах. Благодаря им можно узнать какое рабочее давление в системе отопления, а также выявлять неисправности в трубопроводе во время диагностики.

Перепады давления

Чтобы компенсировать перепады, в контур встраивается дополнительное оборудование:

1. расширительный бачок;
2. клапан аварийного выброса теплоносителя;
3. воздухоотводы.

Тестирование воздухом – испытательное давление системы отопления повышают до 1,5 бар, затем спускают до 1 бара и оставляют на пять минут. При этом потери не должны превышать 0,1 бар.

Тестирование водой – давление повышают не менее чем до 2 бар. Возможно и больше. Зависит от рабочего давления. Максимальное рабочее давление системы отопления надо умножить на 1,5. За пять минуть потери не должны превышать 0,2 бар.

Панельное

Холодное гидростатическое тестирование – 15 минут с давлением 10 бар, потери не больше 0,1 бара. Горячее тестирование – поднятие температуры в контуре до 60 градусов на семь часов.

Испытывают водой, нагнетая 2,5 бара. Дополнительно проверяют водонагреватели (3-4 бара) и насосные установки.

Тепловые сети

Допустимое давление в системе отопления постепенно повышается до уровня выше рабочего на 1,25, но не меньше 16 бар.

По результатам тестирования составляется акт, который является документом, подтверждающим заявленные в нем эксплуатационные характеристики. К ним, в частности, относиться рабочее давление.

13-я лекция.

13. РАБОТА НАСОСОВ НА СЕТЬ.

14.1.Баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом.

14.2. Статический напор установки.

14.4.Характеристика работы насоса.

14.4.1.Вакуум во всасывающей линии.

14.5. Регулирование подачи насоса.

14.6. Задачи о работе насосов на сеть.

14.7. Регулирование подачи насосной установки.

14.1.Баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом .

При работе на сеть насосы рассматриваются, как источники, сообщающие жидкости энергию, при этом рабочий процесс насосов не рассматривается.

Для решения задач о работе насосов на сеть используется баланс напоров потока в трубопроводе с включенным в него насосом.

При установившемся движении жидкости в трубопроводе включение в него насоса, как источника энергии, изменяет уравнение баланса напоров.

Напор насоса складывается из разности напоров в конечной и исходной точках плюс потери от начальной точки до конечной точки (рис. 14.1). Напор насоса это энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости.

H н + H 1 = H 2 + ∑ hп 1-2 , (14.3)

H н + H 1 - h п.вс = H 2 + h п.н. ,

где Н 1 и Н 2 - полные напоры потока в начальном 1 и конечном 2 сечениях трубопровода, ∑ h п1-2 = h п.вс. + h п.н. - сумма потерь напора в трубопроводе между сечениями 1 и 2, то есть во всасывающем h п.вс - и напорном канале h п.н. .

Напор насоса затрачивается на увеличение напора потока и преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе.

Напоры Н 1 и Н 2 – это напоры в т.1 и т.2. В уравнении напоров (14.1) не учитывается потери между всасывающим и напорным отверстием и (14.1) – это упрощенное уравнение баланса напоров.

14. 2. Статический напор установки.

Сеть, на которую работает насос, может быть простым или сложным трубопроводом, а также включать в ряде случаев гидродвигатели, преобразующие гидравлическую энергию, сообщенную потоку насосом, в полезную механическую работу.

Схема насосной установки при работе насоса на простой трубопровод показана на рис. 14.1. Насос перекачивает жидкость из приемного резервуара А в напорный резервуар В по трубопроводу, состоящему из всасывающей и нагнетательной труб.

Статическим напором установки называют разность гидростатических напоров жидкости в напорном и приемном резервуарах :

(14.3)

Если давление на свободных поверхностях жидкости в резервуарах равно атмосферному, как для установки, изображенной на рис. 14.1, статический напор представляет собой разность уровней жидкости в резервуарах: , т.е. высоту подъема жидкости в установке.

Если давление в резервуарах при работе насоса не равно атмосферному, см. рис. 14.2, например, в питающем резервуаре имеется вакуум, а в напорном резервуаре - избыточное давление больше атмосферного, статический напор равен разности пьезометрических уровней в резервуарах. Статический напор установки

14.3. Потребный напор насосной установки.

Потребным напором установки Нпотр, называют энергию, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения из приемного резервуара в напорный по трубопроводу установки при заданном расходе .

14.3.1. При работе насоса на длинный трубопровод, пренебрегают малыми скоростными напорами в резервуарах и скоростным напором на выходе , получим,

(14.4)

где ∑ h п.н. = hп.вс.+ hп.н. - сумма потерь напора:

hп.вс. - во всасывающей линии, включая потерю на входе во всасывающую трубу;

hп.н. – в напорной линии, включая потерю при выходе из нее в напорный резервуар.

14.3.2. При работе насоса на трубопровод, снабженный концевым сходящимся насадком (рис. 14.3), скоростной напор на выходе из насадка сравним с потерями по длине в трубах и должен учитываться в уравнении потребного напора.

Потребный напор при учете скоростного напора равен

(14.5)

где V 2 /2 g - скоростной напор на выходе из напорной трубы (в предположении турбулентного режима, для которого α = 1). Если бы потери на всасывании были значительны, их необходимо было бы учитывать. Поэтому диаметры всасывающих трубопроводов делают больше напорных, существуют нормы на скорости потока во всывающем и в напорном трубопроводе.

14.3.3. При установившемся режиме работы установки, когда расход в системе трубопроводов не изменяется со временем, развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:

Нн = Нпотр (14.6)

14.4. Характеристика насоса.

Характеристику насоса при данной частоте вращения составляют следующие показатели:

· подача (объемом жидкости, перемещаемым насосом в единицу времени) Q (м 3 /с),

· напор Н (дж/Н = м)

· потребляемая насосом мощность двигателя Nд, (Вт),

· полезная мощность насоса равна энергии, сообщаемой в единицу времени потоку жидкости, определяемая, как произведение N пн = Q н * ρgH н,

· КПД насоса равный отношению полезной мощности насоса Nпн к мощности, потребляемой насосом, т.е. мощности двигателя Nдв :

(14.7)

Примерный вид характеристики насоса приведен на рис.14.6. Обычно характеристика задается в виде графика или в виде таблицы.

14.5.Вакуум во всасывающей линии.

Напор насоса при известной его подаче может быть измерен с помощью манометров V и М, установленных в его входном и выходном сечениях (рис.14.5).

При расположении насоса над приемным уровнем, открытым в атмосферу, во входном сечении насоса возникает вакуум (избыточное давление Рвс < 0). Выделив подчеркиванием в уравнении 14.9 величины составляющие разряжение, получим значение вакуума во всасывающем патрубке насоса V:

Величина вакуума V на входе в насос определяется высотой столба жидкости для установившегося движения во всасывающей линии, если давление над жидкостью в приемном резервуаре - атмосферное.

Каждому режиму работы насоса в данной установке соответствует "допускаемая вакуумметрическая высота всасывания - Нвак.доп "(допускаемая величина вакуума): Н вак.доп ≤ Рат , т.е. Н вак.доп <0.

Величина Нвак.доп зависит при данном режиме работы насоса от упругости паров жидкости и атмосферного давления.

Вакуум во всасывающем патрубке должен быть меньше "допускаемой вакуумметрическая высота всасывания" : V ≤ Н вак.доп , то есть меньше, чем разрешенное разряжение, которое обеспечивает отсутствие кавитационных явлений в насосе. На рис.14.5 это можно понимать в том смысле, что сумма V ≤ Н вак.доп.

Так как и при эксплуатации насоса должно выполняться это условие V ≤ Нвак.доп , с помощью формулы (14.10) определяется допускаемая геометрическая высота всасывания насоса Zвс.доп . Если Zвс.доп< 0 насос необходимо располагать ниже уровня в приемном резервуаре).

14.6. Работа насоса на сеть. Определение рабочей точки.

При работе насоса на сеть требуется определить рабочую точку или точку совместной работы насоса и установки, т.е. трубопровода.

Задана характеристика установки и требуемая подача Q потр, по характеристике установки подобрать насос для требуемой подачи Q потр.

Методика построения рабочей точки.

1. Начало координат Q - Н располагают на пьезометрическом уровне в приемном (питающем) резервуаре, этот уровень выбирается за начало отсчета напоров.

2. На координатной плоскости Н- Q строится характеристика насоса Hн = f(Q). Обычно она задается графически или таблично.

3. Строится характеристика установки. Характеристика установки является суммой Нст статического напора и характеристики трубопровода - ∑ hп :

в котором ∑ hп - характеристика трубопровода или зависимость суммарных потерь напора в трубопроводе от расхода, включающая потери во всасывающем и напорном трубопроводе.

4. Рабочей точкой установки называется точка пересечения характеристик насоса и трубопровода. По рабочей точке находят величины Q потр и Н потр.

5. При установившемся режиме работы найденные в точке пересечения величины Q потр = Qн, H потр = Hн являются исходными для подбора насоса и двигателя для привода насоса.

Расположение приемного резервуара может быть задано в трех вариантах:1)Нст>0; 2) Нст = 0; 3) Нст < 0, что отмечено на рис.14.6. В зависимости от характеристики установки положение рабочей точки будет разным.

Характеристика трубопровода зависит от режима движения жидкости в трубопроводе.

При турбулентном режиме характеристика трубопровода близка к квадратичной зависимости ∑ h п = k* Q 2 . Коэффициент сопротивления трубопровода k равен сумме коэффициентов k вс всасывающей и напорной k н линий:

k = k вс + k н,

каждый из которых выражается формулой .

Входящие в k величины постоянны, или задаются таковыми в первом приближении, если какая-либо из них неизвестна, чаще других, это относится к λ. Величиной λ задаются и строят график характеристики трубопровода в виде параболы.

Характеристику установки строят, смещая ее по оси напоров на величину Нст, при Нст = 0 характеристика установки проходит через начало координат и в этом случае имеет вид

Нн = ∑ hп.

В этом случае в рабочей точке насоса напор целиком затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления системы. К такому типу относятся циркуляционные установки, где приемный и напорный уровни совпадают (рис. 14.7).

При Н ст < 0 (напорный уровень ниже приемного) жидкость может перетекать в нижний резервуар самотеком в количестве Qc, и насос применяется, если нужен расход больший, чем Qнз > Qс (см. рис. 14.7).

Если движение в трубопроводе является ламинарным, характеристику трубопровода выражают формулой ∑ hп = k* Q , в которой коэффициент k трубопровода равен

14.7. Регулирование подачи насоса.

Рабочая характеристика центробежного насоса имеет номинальные параметры, соответствующие долговременному и экономичному режиму работы. Однако возникает необходимость изменения характеристики насоса в соответствие с требованиями создаваемой установки. Существует несколько методов регулирования параметров насосной установки.

14.7.1. Регулирование подачи методом изменения частоты вращения насоса

Пересчет характеристик лопастного насоса при изменении частоты вращения двигателя (рис. 14.8) производится с помощью законов пропорциональности, выражающих свойства подобных режимов работы данного насоса при разных частотах вращения. При этом методе изменяется характеристика насоса, и рабочая точка перемещается по заданной неизменной характеристике установки (рис. 14.8).

Точки каждого семейства подобных режимов лежат в координатах Qн-Н на квадратичной параболе, вершина которой находится в начале координат, это парабола подобных режимов. (рис. 14.8).

При использовании законов пропорциональности касающихся расхода, напора, мощности, делаются следующие допущения.

1. Считается, что сравниваемые подобные режимы находятся в зоне турбулентной автомодельности и изменение числа Рейнольдса не влияет на распределение скоростей в каналах насоса и на их коэффициенты сопротивления.

2. Допускается, что для подобных режимов значения КПД насоса можно приближенно принимать одинаковыми (η 1 = η 2).

3.Допускается, что насос работает на одной и той же жидкости (ρ 1 = ρ 2).

14.7.2.Методика определения новой частоты вращения центробежного насоса при необходимости изменения его подачи (рис.14.9).

Заданы: а) характеристика насоса при n об/мин; б) характеристика трубопровода (установки). в)Точка А их пересечения является рабочей точкой системы: Qн и Нн - подача и напор насоса для этой рабочей точки.

Требуется определить новую частоту вращения насоса n x , при которой подача Q I увеличится (или уменьшится) на m %.

Методика определения частоты.

1. Строятся характеристики насоса и трубопровода (рис.14.9а и 14.9б).

2. По заданному изменению подачи (на ± m%) находим величину Q I и откладываем это значение на оси абсцисс.

3. Проводим вертикальную прямую Q I до пересечения с характеристикой трубопровода , получаем новую рабочую точку В (Q I и H I) установки. Через эту точку должна пройти характеристика насоса при искомой частоте вращения n x .

4. Определяем коэффициент параболы подобных режимов по значениям Q I и H I .

5. Строим параболу подобных режимов H пар.п.р = k*Q 2 и находим точку ее пересечения с характеристикой насоса - С.

6. По значениям Q II и H II в точке С определяем число оборотов насоса по формулам подобия.

14.7.1. Регулирование подачи насосной установки методом дросселирования.

Подачу центробежного (лопастного) насоса можно регулировать методом дросселирования, устанавливая в трубопроводе дроссель с изменяемым сопротивлением (задвижку, вентиль, кран и др.). При изменении открытия дросселя изменяется характеристика установки (крутизна характеристики трубопровода) и рабочая точка перемещается по заданной характеристике насоса (рис. 14.10). Этот способ регулирования подачи связан с дополнительными потерями энергии в дросселе и поэтому неэкономичен.

Подачу лопастных насосов можно также регулировать перепуском жидкости из напорной линии во всасывающую (или в приемный резервуар) через обводную трубу с регулируемым дросселем.

14.9. Регулирование подачи с использованием обводной линии.

На рис. 14.11 дано решение задачи о работе центробежного насоса в установке, снабженной обводной трубой, по которой для регулирования подачи насоса жидкость перепускается из напорной линии во всасывающую.

1. Задается характеристика насоса и величина потребного расхода Qпотр.

2.От Нст строится характеристика установки Нуст= Нст+h AD .

3.Строится характеристика трубопровода h= h CFB .

3. Строится совместная характеристика трубопровода h AD +h CFB .

4.Находится рабочая точка А: пересечение характеристики h AD +h CFB с характеристикой насоса, находятся значения Qн и Нн.

5. Проводится линия Нн параллельная оси абсцисс, при пересечении ее с характеристикой h CFB =f(Q) находится т.В, в которой определяется расход перетечки q через обводную линию и расход в линии СD – Q. Qн = q + Q

14.8. Задачи о работе насоса на сложный (разветвленный)

трубопровод.

Рассматриваются две задачи со схемами: работа насоса на трубопровод с параллельными ветвями и на трубопровод с концевой раздачей.

В первом случае задача решается так же, как и при работе на простой трубопровод, с помощью суммарной характеристики сложного трубопровода, включающей сопротивление его разветвленного участка.

Во втором случае при концевой раздаче рассматривается режим работы центробежного насоса на два напорных резервуара с разными уровнями - гидростатическими напорами жидкости.

В зависимости от соотношений между элементами установки насос может перекачивать жидкость из приемного резервуара А в оба резервуара С и В или может питать вместе с верхним резервуаром В нижний резервуар С.

Решение основано на определении пьезометрического уровня в узле В, при котором выполняется условие баланса расходов в трубах, примыкающих к узлу.

1. Характеристика насоса задана графиком.

2. Величина потерь во всасывающем h AN = hвс трубопроводе и напорном трубопроводе h N В = hн может быть определена по формулам: ∑ h п = kQ 2 , ∑ hп = k* Q.

3. Используя эти формулы можно построить график зависимости напора (пьезометрического уровня) в узле В от подачи насоса, вычитая из ординат напорной характеристики насоса потери напора в трубе АNВ (кривая Н В)

Н В = Нн – hвс- hн.

4. Найдя точку I пересечения линии напора Нв с с характеристикой трубы ВС, построенной от пьезометрического уровня в резервуаре С, определим направление движения в трубе ВD, ведущей в верхний резервуар.

Если эта точка I расположена выше уровня в резервуаре В, то насос питает оба резервуара.

5. В этом случае строим зависимость суммарного расхода в трубах ВС и ВD от пьезометрического уровня в узле В, точка ее пересечения с кривой Нв определяет пьезометрический уровень в узле В, расходы в трубах и режим работы насоса (рабочую точку системы).

6. Если точка пересечения линии Нв и ВС" расположена ниже уровня в резервуаре D, последний питает совместно с насосом резервуар С. В этом случае (штриховые линии на рис. 14.12) строят зависимость суммарного расхода в трубах АВ и ВВ от пьезометрического уровня в узле В (путем суммирования кривых Нв и ВВ по расходам); точка пересечения этой кривой с характеристикой трубы ВС’ является рабочей точкой системы.

8. При параллельной или последовательной работе нескольких насосов для определения режима работы системы следует предварительно построить суммарную характеристику насосов, а затем найти рабочую точку системы обычным способом, т.е. пересечением характеристики насосов с характеристикой установки.

Для построения суммарной характеристики насосов при параллельном их соединении необходимо сложить характеристики насосов по абсциссам (подачам), а при последовательном соединении - по ординатам (панорам).

14.9. Работа параллельных насосов и последовательно

соединенных насосов на простой трубопровод.

На рис. 14.14 показана схема параллельной работы центробежных насосов на простой трубопровод и дано графическое решение этой задачи.

14.10. Особенности работы на сеть насосов объемного типа.

Для объемных насосов (поршневых, роторных и др.) подачу Qн можно в первом приближении принимать не зависящей от развиваемого насосом напора Нн и пропорциональной частоте вращения насоса. Подача поршневого насоса, например, определяется по формуле

где F и S - площадь и ход поршня; n - число двойных ходов поршня в минуту (частота вращения коленчатого вала); z - число рабочих камер (цилиндров) насоса; ηо - коэффициент подачи насоса. В общем виде подача объемных насосов различного типа выражается формулой

где W- рабочий объем насоса (подача его за один оборот вала), зависящий от типа и размеров насоса.

При указанном приближении линии напора Нн = f(Qн) на характеристиках объемных насосов можно показать в виде вертикальных прямых Qн =const, каждая из которых соответствует определенной частоте вращения насоса (рис. 14.16). В действительности подача любого объемного насоса при данной частоте вращения несколько уменьшается с ростом напора насоса.

Определение режима работы объемного насоса в гидросистеме производится так же, как и для лопастного насоса, путем построения на одном графике в координатах Q - Н характеристик насоса и гидросистемы и нахождения точки их пересечения - рабочая точка системы.

Поскольку подача объемных насосов почти не зависит от напора, способ регулирования подачи дросселированием к объемным насосам неприменим (полное закрытие дросселя на выходе из объемного насоса может повлечь за собой аварию, если не предусмотреть специальных предохранительных устройств).

Регулирование подачи в гидросистемах и установках с объемными насосами может осуществляться изменением частоты вращения насоса (см.рис. 14.16) или применением специальных насосов с переменной подачей, в которых на ходу изменяется рабочий объем W. Однако в большинстве случаев регулирование подачи в гидросистемах с объемными насосами производится менее экономичным, но наиболее простым способом перепуска жидкости из напорной линии во всасывающую. Для этой цели применяются различные регулируемые дроссели и переливные клапаны, а также автоматы разгрузки и другие специальные устройства.

На рис. 14.17 показана схема насосной установки с объемным насосом и перепускной трубой, снабженной регулируемым дросселем.

Для определения режима работы насоса при заданном давлении Ро в напорном баке и некотором открытии дросселя можно воспользоваться графическим построением, приведенным на рис. 14.13. При решении аналогичной задачи с лопастным насосом перепускная труба рассматривалась как ответвление трубопровода, на который работает насос с заданной характеристикой.

В ряде случаев более удобным является другой способ решения этой задачи, при котором перепускная труба рассматривается как дополнительный элемент самого насоса, изменяющий его рабочую характеристику. Нанеся на общий график в координатах Q -Н характеристику насоса и характеристику перепускной трубы, следует из первой вычесть вторую по расходам для этого нужно при различных значениях напора насоса вычитать из его подачи расходы в перепускной трубе (поскольку располагаемый напор перепускной трубы равен напору насоса).

Полученная в результате кривая АВ представляет характеристику насоса вместе с перепускной трубой. Пересечение этой кривой с характеристикой гидросистемы (кривая LD определяет рабочую точку системы (точка В), т.е. расходы Q в напорный бак и в перепускной трубе q, а также подачу Qп и напор насоса Нн (рабочая точка насоса С).

При любом другом открытии дросселя изменяется его характеристика, а следовательно, и характеристика насоса вместе с перепускной трубой; при этом рабочая точка системы смещается.

На рис. 14.18 схематически показана установка с объемным насосом и переливным, пружина которого отрегулирована па заданное давление Нрасч, определяющее момент его открытия. На графике показано определение режимов работы насоса, т.е. нахождение рабочих точек, при трех различных давлениях в напорном баке.

Для определения режимов работы насоса следует, как и в предыдущей схеме, из характеристики насоса вычесть характеристику переливного клапана, т.е. получить суммарную характеристику насоса вместе с клапаном (линия АВС). Точки пересечения этой кривой с характеристиками гидросистемы в трех указанных случаях определяют рабочие точки 1, II, III насоса.

Как видно на рис. 14.18, при напорах насоса Нн < Нрасч (случай 3) вся подача насоса идет в напорный бак; при Н > Нрасч (случаи 1 и 2) часть подачи насоса возвращается на сторону всасывания.

Применяя разобранные способы решения задач о работе объемных насосов на сеть, следует иметь в виду, что опытные характеристики объемных насосов обычно даются в виде зависимостей подачи насоса Qн‚ и его КПД от давления насоса Рн(рис. 14.19).

Давление насоса представляет энергию, сообщаемую насосом

единице объема перекачиваемой жидкости, и связано с напором насоса соотношением

Практически величина Рн равна повышнию давления жидкости от всасывающего до напорного патрубков насоса. Полезная мощность насоса выражается формулой

Чтобы разобраться с этим вопросом, разберем основные термины, от которых зависит напор и давление насоса.

Геодезическая (статическая) высота всасывания насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между впускным патрубком насоса и свободной по-верхностью жидкости в наиболее низко расположенном резервуаре, измеряется в метрах (м).

Статическая высота подачи (статический напор) насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между выпуск-ным патрубком и наивысшей точкой гидросистемы, в которую необходимо подать жидкость.

Потери давления насоса на всасывании

Это потери на трение между жидкостью и стенками трубопровода и зависят от вязкости жидкости, качества шероховатости поверхности стенок трубопровода и скорости потока жидкости. При увеличении скорости потока в 2 раза потери давления возрастают во второй степени

Информацию о потерях давления в трубопроводе, коленах, фитингах и т.п. при различных скоростях потока можно получить у поставщика.

Конечное избыточное давление насоса

Это давление, которое необходимо иметь в той точке, куда должна подаваться жидкость.

Начальное избыточное давление насоса

Это давление на свободной поверхности жидкости в месте водозабора. Для открытого резервуара или бака это просто атмосферное (барометрическое) давление.

Столб воды высотой 10 м оказывает такое же давление, что и столб ртути (Hg) высотой 0,7335 м. Умножив высоту столба (напор) на плотность жидкости и ускорение свободного падения (g), получим давление в ньютонах на квадратный метр (Н/м2) или в паскалях (Па). Поскольку это очень незначительная величина, в практику эксплуатации насосов ввели единицу измерения, равную 100000 Па, названную баром.

Уравнение можно решить в метрах высоты столба жидкости:

ρv ] g ] hv = ρHg ] g ] hHgρv ] hv = ρHg ] hHghv = hHg ]

Чтобы разобраться с этим вопросом, разберем основные термины, от которых зависит напор и давление насоса." />

Понятия, смысл которых не раскрывается в пособии, разъясняются здесь.

Абсолютное давление
Абсолютное давление - это отношение силы, действующей на бесконечно малую поверхность к площади этой поверхности:

Где dF – сила, действующая на бесконечно малую поверхность, dS – бесконечно малая площадь поверхности.
В системе СИ абсолютное давление выражается в [Н/м 2 ] или [Па].

Атмосферное давление
Атмосферное давление - это абсолютное давление, создаваемое атмосферой. Величину атмосферного давление определяют с помощью барометров, поэтому второе название ему – барометрическое.

Вакууметр
Вакууметр - прибор для измерения давления ниже атмосферного. Наибольшее распространение на практике получили механические пружинные вакууметры. В силу специфики своего устройства, механические вакууметры показывают не абсолютное давление, а разрежение (вакуум), т.е. величину, на которую абсолютное давление меньше чем атмосферное.

Высота всасывания
Высота всасывания - расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса.

Геометрический напор
В узком понимании геометрический напор - это высота подъема жидкости, т.е. расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до уровня в приемном резервуаре.
В более широком понимании геометрический напор – это вертикальное положение некоторого сечения, выделенного в жидкости над произвольно выбранной плоскостью отсчета.

Диафрагма
Диафрагма - устанавливаемое в трубопроводе техническое устройство со сквозным отверстием для создания и отбора перепада давления среды путем местного уменьшения сечения трубопровода (сужение потока), применяющееся совместно с дифманометром для измерения расхода жидкости в трубопроводе.

Дифманометр (дифференциальный манометр)
Дифманометр - прибор для измерения разницы (перепада) давления в двух различных точках пространства, применяющийся для определения расхода жидкости или газа в трубопроводах, а также уровня жидкости в резервуарах.

Задвижка
Задвижка - трубопроводная арматура, запирающий элемент которой перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока жидкости. Задвижки используются для полного перекрытия трубопровода. Реже задвижки используются для регулирования подачи (расхода) жидкости за счет частичного перекрытия трубопровода.

Избыточное давление
Избыточное давление - это разница между абсолютным и атмосферным (барометрическим) давлением при условии, что абсолютное давление больше атмосферного:

,

Где p изб – избыточное давление; p – абсолютное давление; p атм – атмосферное давление.
Величину избыточного давления измеряют при помощи манометров.

Кавитация
Кавитация - образование и схлопывание пузырьков пара в потоке жидкости. Кавитация возникает в том случае, когда абсолютное давление в потоке жидкости снижается до давления ее насыщенного пара. Кавитация – крайне нежелательное явление при эксплуатации насосов, поскольку оно сопровождается вибрацией элементов насоса и трубопровода, разрушением рабочих органов насоса.

Коэффициент местного сопротивления x
Коэффициент местного сопротивления используется для определения потерь напора на местных гидравлических сопротивлениях (задвижки, отводы, фильтры, клапаны и т.д.). Он зависит в общем случае от типа сопротивления, диаметра трубопровода, режима течения. Численные значения коэффициента местного сопротивления приведены в справочной литературе. [3,4 ]

Коэффициент трения l
Коэффициент трения используется для определения потерь напора на гидравлическом трении. Он зависит в общем случае от режима течения, шероховатости трубопровода и диаметра трубопровода. Для определения коэффициента трения можно использовать следующие формулы:

Формула	Применимость	Область трения
		Ламинарное течение
		Гидравлически гладкие трубы
		Гидравлически шероховатые трубы
		Автомодельная (квадратичная) область

где d – диаметр трубопровода [м]; е – абсолютная шероховатость материала труб [м].

Критерий Рейнольдса Re
Критерий Рейнольдса характеризует режим течения жидкости и определяется по формуле:

Где W – скорость течения жидкости [м/с]; d – диаметр трубопровода [м]; r - плотность жидкости [кг/м 3 ]; m - коэффициент динамической вязкости жидкости [Па. с].
Скорость жидкости можно определить через расход и площадь поперечного сечения потока:

Если поток течет чере трубу круглого сечения с диаметром d, то площадь поперечного сечения равна:

.

По численному значению критерия Рейнольдса можно судить о режиме (характере) течения жидкости:

	Жидкость течет в ламинарном режиме. Ламинарному режиму течения свойственно движение частиц жидкости по траекториям, параллельным общему направлению потока.
	Жидкость течет в переходном (слабо развитом турбулентном) режиме. Этому режиму свойственно появление вихрей. Вихрь – это движение группы частиц по вращательной траектории. За счет вихрей поток жидкости перемешивается в поперечном направлении. Чем ближе значение критерия Рейнольдса к 10000, тем больше вихрей.
	Жидкость течет в турбулентном режиме. Турбулентный режим сопровождается возникновением большого количества вихрей, перемешивающих жидкость.

Мановакууметр
Мановакууметр - прибор для измерения давления. Мановакууметр имеет две шкалы. Одна шкала используется для определения избыточного давления, а другая для определения вакуума. Такие приборы используются в том случае, когда давление, которое нужно определить, может быть как выше, так и ниже атмосферного.

Манометр
Манометр - прибор для измерения давления выше атмосферного. Наибольшее распространение на практике получили механические пружинные манометры. В силу специфики своего устройства, механический манометр, показывает не абсолютное давление, а избыточное давление, т.е. величину, на которую абсолютное давление больше чем атмосферное.

Обратный клапан
Обратный клапан - элемент трубопровода, допускающий прохождение жидкости только в одном направлении.

Разрежение (вакуум)
Разрежение - это разница между атмосферным (барометрическим) и абсолютным давлением при условии, что абсолютное давление меньше атмосферного:

,

Где p вак – разрежение; p – абсолютное давление; p атм – атмосферное давление. Величину разрежения измеряют при помощи вакуумметров.

Статический напор
При рассмотрении трубопроводной сети статическим напором называют энергию, отнесенную к 1 Н жидкости, которую необходимо затратить, для того, чтобы жидкость поддерживалась неподвижно в трубопроводной сети. Статический напор простейшей трубопроводной сети определяется по формуле:

,

Где H г – геометрический напор; P 2 – давление в приемном резервуаре; P 1 – давление в расходном резервуаре.
Не трудно заметить, что чем больше давление в приемном резервуаре, т.е. резервуаре, куда должна перекачиваться жидкость, тем больший статический напор нужно обеспечивать, чтобы противодействовать этому давлению.

Полное, статическое и динамическое давление

При движении воздуха по ВВ в любом поперечном сечении различают 3 вида давления:

Статическое,

Динамическое,

Статическое давление определяет потенциальную энергию 1 м 3 воздуха в рассматриваемом сечении. Оно равно давлению на стенки воздуховода. .

Динамическое давление – кинетическаяя энергия потока, отнесенная к 1 м 3 воздуха.

– плотность воздуха,

Скорость воздуха, м/с.

Полное давление равно сумме статического и динамического давления.

Принято пользоваться значением избыточного давления, принимая за условный ноль атмосферное давление на уровне системы. В нагнетательных воздуховодах полное и статическое избыточное давление всегда «+», т.е. давление > . Во всасывающих воздуховодах полное и статическое избыточное давление «-».

Измерение давления в воздуховодах систем вентиляции

Давление в ВВ измеряется при помощи пневмометрической трубки и какого-либо измерительного прибора: микроманометра либо др.прибора.

Для нагнетательного воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к бачку микроманометра;

полное давление – трубку полного давления к бачку микроманометра;

Для всасывающего воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к капилляру манометра;

полное давление – трубку полного давления к капилляру микроманометра;

динамическое давление – трубку полного давления к бачку, а статического – к капилляру микроманометра.

Схемы измерения давления в воздуховодах.

Билет №10

Потери давления в системах вентиляции

При движении по ВВ воздух теряет свою энергию на преодоление различных сопротивлений, т.е. происходят потери давления.

Потери давления на трение

– коэффициент сопротивления трения. Зависит от режима движения жидкости по воздуховоду.

Кинематическая вязкость, зависит от температуры.

При ламинарном режиме:

при турбулентном движении зависит от шероховатости поверхности трубы. Применяются различные формулы и широко известна формула Альтшуля:

– абсолютная эквивалентная шероховатость материала внутренней поверхности воздуховода, мм.

Для листовой стали 0,1мм; силикатобетонные плиты 1,5 мм; кирпич 4 мм, штукатурка по сетке 10 мм

Удельные потери давления

В инженерных расчетах пользуются специальными таблицами, в которых приводят значения для круглого воздуховода. Для воздуховодов из других материалов вводится поправочный коэффициент и равно.