14.9. Исходные данные для расчета

Для поддержания постоянства уровня воды в водо­напорной башне системы А.А. Рожновского (см рис. 14.7) в нее из расположенного рядом шахтного колодца периодически под­качивается вода насосной станцией, оборудованной горизонталь­ным одноступенчатым центробежным насосом типа "К".

Рис. 14.7. Схема подъема воды:

1 - шахтный коло­дец;

2 - насосная установка, оборудованная центробежным горизонтальным од­ноступенчатым консольным насосом типа "К";

3 - здание насосной станции;

4 - всасывающий трубопровод;

5 - напорно-регулирующая задвижка;

6 - напор­ный трубопровод;

7 - смотровой колодец;

8 - задвижка;

9 - башня Рожнов­ского;

10 - распределительный трубопровод;

Р₀ - давление на свободную поверх­ность воды шахтного колодца, Н/м²;

Р_Н - давление на свободную поверхность воды башни, Н/м²;

H_г - геометрическая высота подъёма воды, м.

Расход воды из башни составляет Q.

Длина всасывающей линии насоса L_ВС и нагнетательной линии L_Н.

Суммарные коэффициенты местных сопротивлений для всасывающего трубопровода и для нагнетательного - .

Скорость воды во всасывающем трубопроводе V_ВС = 0,8 м/с, в нагнетательном V_Н = 1,0 м/с.

Геометрическая высота подъема воды Н_г.

Требуется:

1) произвести выбор марки центробежного насоса;

2) определить рабочие параметры насоса, работающего на заданную водопроводную сеть;

3) начертить схему насосной установки.

Примечание: трубы для всасывающего и нагнетатель­ного трубопроводов принимаются по ГОСТ 10704-75 с внут­ренним диаметром в мм: 57; 63,5; 76; 89; 102; 108; 114; 130; 146; 159; 180; 219.

14.10. Определение требуемого напора насоса Нтр

14.10.1. Расчетная формула определения Нтр

Насос выбирается по заданному расходу (или то же самое - подаче) Q и требуемому напору Н_тр, исходя из приня­той схемы водоснабжения (как на рис. 14.7).

Расчетная формула для определения требуемого напора записывается в виде:

, (1)

где - высота противодавления, м;

Р_Н - давление на сво­бодную поверхность воды водонапорного бака, Н/м³;

P₀ - давление на свободную поверхность воды шахтного колодца, Н/м²; для открытой водонапорной башни и открытого шахтного колодца P_Н = P₀ = P_атм и соответственно высота противодавления равна , где - удельный вес перекачиваемой воды, Н/м³;

Н_Г – геометрическая высота подъема воды, м;

- потери напора во всасывающем трубопроводе насоса м;

- потери напора в нагнетательном тру­бопроводе насосной установки, м.

В общем случае потери напора слагаются из потерь напора по длине , и местных потерь напора :

.

Потери напора по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

, (2)

а местные потери напора по формуле Вейсбаха:

(3)

Отсюда потери напора составят:

(4)

Конкретно для трубопроводов рассматриваемого примера выражение (4) запишем в виде:

1) для всасывающего трубопровода:

(5)

2) для нагнетательного трубопровода:

(6)

где , - коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах;

V_ВС, V_Н - скорость соответственно во всасывающем и нагнетатель­ном трубопроводах, м/с;

(7)

(8)

Заменяя скорость V через подачу Q и диаметр d, требуемый напор Н_тр по формуле (1) запишем в следующем развернутом виде:

или:

(10)

где S - коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода, с²/м⁵, равный:

(11)

Для определения H_тр необходимо знать диаметры всасы­вающего d_ВС и нагнетательного d_Н трубопроводов, а также ко­эффициенты гидравлических трений соответственно для вса­сывающего , и нагнетательного трубопроводов.