Трубопроводы с насосной подачей жидкости
В
большинстве гидравлических систем
технологического оборудования в качестве
источника энергии используются насосы
различного принципа действия. Важнейшей
задачей, которая возникает при
проектировании каждой гидросистемы,
является согласование работы насосной
станции и системы трубопроводов,
гидроаппаратов и гидромашин, входящих
в её состав. Это многообразные и сложные
задачи, которые подробно рассматриваются
в курсах, связанных с изучением
гидропривода. Здесь мы познакомимся
лишь с общим принципом таких расчётов.
Для этого рассмотрим
наиболее простой случай трубопровода,
по которому насос перекачивает жидкость
из гидробака в ёмкость или полость с
заданными величинами давления и расхода.
К таким ёмкостям можно отнести, например,
гидроцилиндр. Нивелирными высотами,
как и в предыдущих случаях, пренебрежём
из-за их малости.
Запишем сначала
уравнение Бернулли для сечений 2
и 3
,
где
- суммарные потери давления в напорном
трубопроводе (характеристика напорного
трубопровода).
Теперь запишем
уравнение Бернулли для сечений 0
и 1
,
где
- атмосферное давление,
- суммарные потери
давления во всасывающем трубопроводе
(характеристика всасывающего трубопровода).
Из второго уравнения
определим общий напор (энергию), которым
обладает жидкость при входе в насос.
Тогда второе уравнение примет вид
.
В процессе своей
работы насос передаёт жидкости
дополнительную энергию Hнасоса,
в результате чего общий напор жидкости
в сечении 2
становится равным:
,
т.е. можно записать:
.
Выделим из
полученного равенства величину Hнасоса:
.
Перегруппируем
члены в этом выражении:
.
Если принять, что:
второе слагаемое
(скоростной напор на выходе из напорного
трубопровода) можно переписать через
расход и представить в виде
,
гдеможно считать коэффициентом скоростного
напора (в этом выраженииω
– площадь сечения трубопровода),
.
Последнее
выражение представляет собойрабочую
характеристику
насоса.
Построив
характеристику трубопровода
и характеристику насоса можно найти
так называемуюрабочую
точку, как
точку пересечения характеристик насоса
и трубопровода.
Это означает, что при соответствующих
этой точке давлении и расходе, будет
обеспечиваться работа насоса с требуемыми
характеристиками. Чтобы получить другую
рабочую точку нужно или изменить рабочую
характеристику насоса или характеристику
трубопровода. Это можно сделать различными
способами, например, изменив сопротивление
трубопровода или режим работы насоса.