Подбор насоса для сети

В инженерных сетях потокораспределения обычно используются центробежные насосы. Основными параметрами насоса являются подача и напор. Отсюда вытекает задача – сопоставить потребные расход и напор, которые являются результатами расчёта трубопровода, с подачей и напором, которые может развить насос. Потребными называются расход и напор, которые необходимо создать для обеспечения расчётных параметров сети. Основной характеристикой насоса является зависимость напора от подачи . Графическое представление этой зависимости для насосов приводится в справочниках [3].

Характеристикой сети является зависимость напора от расхода в сети. Эта зависимость получается из уравнения Бернулли (1).

(23)

где

(24)

- статический напор,

(25)

- сопротивление трубопровода. В гидравлически шероховатых трубах К не зависит от расхода.

Точка пересечения характеристик насоса и сети, построенных в одних координатах, называется рабочей точкой насоса, координаты которой есть искомые напор и подача (см. рис. 36).

Задания

Задание состоит из двух частей: первая часть - расчёт короткого трубопровода; вторая часть - расчёт длинного трубопровода.

 

 

Варианты задания на расчёт короткого трубопровода

 

Ф

ζп

pат

В1

В2

ζ1

ζ2

ζ3

ζ4

ζ5

ζ6

Ртуть

H

A

B

l, d, ΔЭ2

lвс, dвс, ΔЭ1

M1

M2

pат

C

Др

 

Рис. 2. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 2 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 5.2 м, l_вс = 9 м, d_вс = 115 мм, Δ_Э1 = 0.8 мм, h₁ = 370 мм, h₂ = 1.5 м, H = 2.5 м, ζ_Ф = 5.6, ζ_п = 0.5, z_A = 0.9 м, z_В = 0.3 м, l = l_АВ = 102 м, d = 95 мм, Δ_Э2 = 0.6 мм, ζ₁ = ζ₄ = ζ₅ = ζ₆ = 0.5, ζ_В1 = 1.9, ζ_В2 = 3.9, ζ_Др = 4.5, ζ₂ = ζ₃ = 0.65. Показание манометра М₂ – p_M2 = 9.5 кГ/см². Температура жидкости t = 10 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

Ф

ζп

pат

В

ζ1

ζ2

ζ3

ζ4

Ртуть

H

A

l, d, ΔЭ2

lвс, dвс, ΔЭ1

M1

pат

C

ζ6

B

M2

ζ5

Др

 

Рис. 3. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 3 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₂, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 5 м, l_вс = 8.2 м, d_вс = 125 мм, Δ_Э1 = 0.9 мм, h₁ = 358 мм, h₂ = 2 м, ζ_Ф = 6.1, ζ_п = 0.48, z_A = 0.8 м, z_В = 0.5 м, l = l_АВ = 92 м, d = 90 мм, Δ_Э2 = 0.8 мм, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ =0.55, ζ_В = 2.2, ζ_Др = 4.8, ζ₄ = ζ₅ = ζ₆ = 0.3, H₁ = 2.5 м, H₂ = 25 м. Показание манометра М₁ – p_M1 = 20 кГ/см². Температура жидкости t = 5 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

 

ζф

Ф

ζп

pат

ζ1

ζ2

ζ3

ζ4

Ртуть

H

A

lвс, dвс, ΔЭ1

M1

pат

C

ζ6

B

M2

l, d, ΔЭ2

ζ5

Др

В

 

Рис. 4. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 4 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 4.8 м, l_вс = 8.5 м, d_вс = 110 мм, Δ_Э1 = 0.6 мм, h₁ = 365 мм, h₂ = 1.8 м, ζ_Ф = 3.2, ζ_п = 0.5, z_A = 0.5 м, z_В = 0.8 м, l = l_АВ = 87 м, d = 95 мм, Δ_Э2 = 0.7 мм, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ =0.5, ζ_В = 2.1, ζ_Др = 1.7, ζ₅ = ζ₆ = 0.3, H₁ = 2.2 м, H₂ = 22 м, H₃ = 18 м. Показание манометра М₂ – p_M2 = 6.75 кГ/см². Температура жидкости t = 15 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

 

Ф

ζп

pат

ζ1

ζ2

ζ3

ζ4

Ртуть

H

A

lвс, dвс, ΔЭ1

M1

pат

C

Др2

ζ5

Др1

ζ6

В

l, d, ΔЭ2

B

M2

 

Рис. 5. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 5 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₂, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 4.5 м, l_вс = 9.2 м, d_вс = 110 мм, Δ_Э1 = 0.65 мм, h₁ = 368 мм, h₂ = 1.6 м, ζ_Ф = 4, ζ_п = 0.5, z_A = 0.9 м, z_В = 0.3 м, l = l_АВ = 112 м, d = 100 мм, Δ_Э2 = 0.75 мм, ζ₁ = ζ₂ = ζ₄ = ζ₅ =0.25, ζ_В = 4.1, ζ_Др = 2,5, ζ₃ = ζ₆ = 0.5, H₁ = 3 м, H₂ = 32 м. Показание манометра М₁ – p_M1 = 3.7 МПа. Температура жидкости t = 15 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

Ф

ζп

pат

ζ1

ζ2

Ртуть

H

A

lвс, dвс, ΔЭ1

M1

pат

C

l, d, ΔЭ2

В

Др

B

M2

 

 

Рис. 6. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 6 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 5.4 м, l_вс = 11.2 м, d_вс = 125 мм, Δ_Э1 = 0.5 мм, h₁ = 380 мм, h₂ = 1.2 м, ζ_Ф = 3.9, ζ_п = 0.5, z_A = 0.5 м, z_В = 0.5 м, l = l_АВ = 112 м, d = 100 мм, Δ_Э2 = 0.9 мм, ζ_В = 4.2, ζ_Др = 2,9, ζ₁ = ζ₂ = 0.5, H = 12 м. Показание манометра М₂ – p_M2 = 0.7 кГ/см². Температура жидкости t = 5 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

 

 

 

 

ζ1

ζп

ΔЭ1

ΔЭ2

ζ2

 

 

Рис. 7. Схема сети

 

 

Для приведённой на рис. 7 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 5.15 м, l_вс = 9.1 м, d_вс = 115 мм, Δ_Э1 = 0.68 мм, h₁ = 550 мм, h₂ = 1.0 м, h₃ = 1.4 м, h₄ = 850 мм, ζ_Ф = 1.3, ζ_п = 0.5, z_A = 0.7 м, l = l_АВ = 97 м, d = 88 мм, Δ_Э2 = 0.8 мм, ζ_В = 4.5, ζ_Др = 3,8, ζ₁ = ζ₂ = 0.5, H = 18 м. Температура жидкости t = 8 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

ζ3

 

ΔЭ2

ζ1

ζ4

ΔЭ1

ζ2

ζп

 

 

Рис. 8. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 8 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 4.4 м, l_вс = 8.8 м, d_вс = 115 мм, Δ_Э1 = 0.7 мм, h₁ = 560 мм, h₂ = 1.2 м, h₃ = 1.6 м, h₄ = 900 мм, H = 8 м, ζ_Ф = 5.1, ζ_п = 0.5, z_A = 0.6 м, l = l_АВ = 101 м, d = 100 мм, Δ_Э2 = 0.8 мм, ζ_В = 4.0, ζ₁ = ζ₄ = 0.5, ζ₂ = 0.3, ζ₃ = 0.35. Температура жидкости t = 12 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

 

 

ζ2

ζ1

ΔЭ1

ΔЭ2

ζп

 

Рис. 9. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 9 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 4.7 м, l_вс = 9.0 м, d_вс = 115 мм, Δ_Э1 = 0.8 мм, h₁ = 570 мм, h₂ = 1.6 м, h₃ = 1200 мм, h₄ = 100 мм, h₅ = 995 мм, H = 8,75 м, ζ_Ф = 4.2, ζ_п = 0.5, z_A = 0.8 м, l = l_АВ = 107 м, d = 100 мм, Δ_Э2 = 0.67 мм, ζ_В = 4.8, ζ₁ = 0.29, ζ₂ = 0.25. Температура жидкости t = 13 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.

 

 

, ΔЭ1

 

Рис. 10. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 10 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 10.0 м, l_вс = 14.1 м, d_вс = 125 мм, Δ_Э1 = 0.8 мм, h₁ = 335 мм, h₂ = 1.92 м, H = 18,75 м, ζ_Ф = 5.5, ζ_п = 0.48, z_A = 0.6 м, z_В = 0.15 м, l = l_АВ = 175 м, d = 100 мм, Δ_Э2 = 0.9 мм, ζ_В = 3.9, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ = 0.5. Показания манометра М₀ – p_M0 = 0.5 кг/см². Температура жидкости t = 12 °C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Объяснить, почему перед насосом в поперечном сечении “С” всасывающего трубопровода давление меньше атмосферного.

 

 

Рис. 11. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 11 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 14.7 м, l_вс = 20.0 м, d_вс = 125 мм, Δ_Э1 = 0.6 мм, h₁ = 565 мм, h₂ = 1.5 м, h₃ = 1150 мм, h₄ = 120 мм, h₅ = 980 мм, H = 47 м, H₁ = 3.6 м, ζ_Ф = 4.0, ζ_п = 0.5, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ = 0.5, z_A = 0.9 м, l = l_АВ = 100 м, d = 110 мм, Δ_Э2 = 0.9 мм, ζ_В = 6.9. Показания манометра М₀ – p_M0 = 1.0 кг/см². Температура жидкости t = 8 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Объяснить, почему перед насосом в поперечном сечении “С” всасывающего трубопровода давление меньше атмосферного. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

ΔЭ

Рис. 12. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 12 схемы найти объёмный расход жидкости, показание манометра М₀ и высоту Н₂, и если течение установившееся, а характеристики системы следующие: h_вс = 4.7 м, l_вс = 10.0 м, d_вс = 125 мм, Δ_Э = 0.6 мм, h₁ = 900 мм, h₂ = 0.6 м, h₃ = 400 мм, Δ_Э1 = 0.86 мм, H₁ = 1.2 м, ζ_о = 4.5, ζ_Ф = 5.0, ζ_п = 0.55, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ = 0.5, ζ_Др = 6,8, z_A = 0.9 м, l₁ = 100 м, d = d₁ = 110 мм, l₁ = 16·H₂, ζ_вх = 0.41, Δ_Э2 = 0.9 мм, ζ_В = 3.5. Показания манометра М₁ – p_M1 = 0.2 кг/см². Температура жидкости t = 10 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Объяснить, почему перед насосом в поперечном сечении “А” всасывающего трубопровода давление меньше атмосферного. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

 

Рис. 14. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 14 схемы найти объёмный расход жидкости, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: l_вс = 3.0 м, d_вс = 0.1 м, Δ_Э1 = 0.7 мм, h₂ = 0.5 м, h₃ = 600 мм, H₀ = 1.5 м, H = 9 м, ζ_Ф = 5.0, ζ₁ = 0.5, ζ_вх = 0.41, z_В = 0.9 м, l₁= 40 м, d₁ = 120 мм, Δ_Э2 = 0.7 мм, ζ_В = 5.5. Показания вакуумметра М₁ – p_M1 = 20.0 кПа. Показание манометра М₂ – p_M2 = 0.28 кГ/см².Температура жидкости t = 10 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить также показание манометра h₄, если показание вакуумметра h₁ = 147 мм. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

ζп

 

Рис. 15. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 15 схемы найти объёмный расход жидкости, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: H₀ = 1.2 м, H₁ = 7 м,h_вс = 4.9 м, l = 12 м, d = 100 мм, l_вс = 8.3 м, d_вс = 110 мм, Δ_Э = 0.5 мм, ζ_вх = 0.41, ζ_п = 0.5, ζ_В = 3.9, ζ_Ф = 4.7, h₁ = 350 мм, h₂ = 2.10 м, Δ_Э1 = 0.7 мм, d₂ = 0.095 м, l₂ = 62 м, Δ_Э1 = Δ_Э2, ζ₁ = ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ = 0.5, H = 52 м, z_В = 0.7 м, ζ_Др = 6,8. Абсолютное давление воды в поперечном сечении трубопровода “А” за насосом p_А = 30.0 кГ/см². Атмосферное давление h_АТ = 737 мм рт. ст. (показание барометра). Температура жидкости t = 10 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить также показания манометров М₁ и М₂ и напор, создаваемый насосом.

 

 

 

Рис. 16. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 16 схемы найти объёмный расход жидкости, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: показание вакуумметра М₀ – h_вак = 150 мм рт. ст., H₀ = 1.0 м, H₁ = 12 м, l = 22 м, d = 100 мм, Δ_Э = 0.8 мм, ζ_вх = 0.41, ζ_п = 0.48, ζ_Др = 1.05, ζ_Ф = 6.0, h₁ = 352 мм, h₂ = 2.02 м, d_вс = 0,12 м, l_вс = 9.0 м, Δ_Э1 = 0.65 мм, ζ₁ = 0.5, ζ_В = 6.9, d₂ = 0.095 м, l₂ = 162 м, Δ_Э1 = Δ_Э2, ζ₂ = ζ₃ = ζ₄ = 0.55, H = 3 м, z_А = 1.1 м. Абсолютное давление воды в поперечном сечении трубопровода “В” – p_В = 0.125 МПа. Атмосферное давление h_АТ = 748 мм рт. ст. (показание барометра). Температура жидкости t = 12 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить также показание манометра М₁, h_вс и напор, создаваемый насосом.

 

 

Рис. 17. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 17 схемы найти объёмный расход жидкости, показание вакуумметра h₁ перед насосом (поперечное сечение “C” трубопровода) и показание манометра М₂ (сечение “В”), если течение установившееся, а характеристики системы следующие: H₀ = 1.2 м, H₁ = 12 м, H = 19 м, l = 16.8 м, d = 100 мм, Δ_Э = 0.5 мм, показание вакуумметра М₀ – h_вак = 160 мм рт. ст., ζ_вх = 0.41, ζ_п = 0.5, ζ_Др1 = 4.0, ζ_Ф = 4.1, h_вс = 5.2 м, h₂ = 2.02 м, d_вс = 120 мм, l_вс = 9.5 м, Δ_Э1 = 0.7 мм, показание манометра p_М1 = 4.2 МПа, ζ₁ = ζ₁ = 0.5, ζ_В = 6.9, d₂ = 105 мм, l_AB = l₃ = 132 м, Δ_Э2 = 0.9, ζ_Др2 =6.5, z_А = 1.1 м, z_B = 0.75 м. Температура жидкости t = 14 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

 

Рис. 18. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 18 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁ за насосом (поперечное сечение “A” трубопровода), если течение установившееся, а характеристики системы следующие: показание манометра М₀ – p_M0 = 0.5 кГ/см², h_вс = 9.7 м, l_вс = 10.5 м, d_вс = 120 мм, Δ_Э = 0.5 мм, h₁ = 356 мм, h₂ = 1.95 м, ζ_Ф = 4.4, ζ_п = 0.5, H = 15 м, l₁ = 25 м, d₁ = 105 мм, Δ_Э1 = 0.85 мм, ζ₁ = ζ₁ = 0.5, ζ_В = 6.0, h₃ = 450 мм, h₄ = 520 мм, z_А = 1.4 м. Температура жидкости t = 7 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

Рис. 19. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 19 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра М₁ за насосом (поперечное сечение “A” трубопровода), если течение установившееся, а характеристики системы следующие: показание манометра М₀ – p_M0 = 0.5 кГ/см², h_вс = 9.7 м, l_вс = 10.5 м, d_вс = 120 мм, Δ_Э = 0.5 мм, h₁ = 356 мм, h₂ = 1.95 м, ζ_Ф = 4.4, ζ_п = 0.5, H = 15 м, l₁ = 25 м, d₁ = 105 мм, Δ_Э1 = 0.85 мм, ζ₁ = ζ₁ = 0.5, ζ_В = 6.0, h₃ = 450 мм, h₄ = 520 мм, z_А = 1.4 м. Температура жидкости t = 7 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить напор, создаваемый насосом.

 

Рис. 20. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 20 схемы найти объёмный расход жидкости и показание вакуумметра М₁ – h₁, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: H₀ = 1.5 м, l_вс = 3 м, d_вс = 100 мм, ζ_вх = 0.4, показание вакуумметра М₃ – p_M3 = 20 кПа, l₁ = 55 м, d₁ = 120 мм, h₂ = 500 мм, Δ_Э1 = Δ_Э2 = 0.7 мм, ζ_Ф = 6.8, ζ₁ = 0.5, ζ_В = 6.0, h₃ = 600 мм, h₄ = 840 мм, H = 9 м, показание манометра М2 – p_М2 = 0,05 МПа, z_В = 1.4 м. Температура жидкости t = 13 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить напор, создаваемый насосом.

 

 

Рис. 21. Схема сети

 

Для приведённой на рис. 21 схемы найти объёмный расход жидкости и показание манометра h₃, если течение установившееся, а характеристики системы следующие: H₀ = 1.5 м, h₁ = 147 мм, l_вс = 3 м, d_вс = 100 мм, ζ_вх = 0.4, показание вакуумметра М₃ – p_M3 = 20 кПа, l₁ = 65 м, d₁ = 120 мм, h₂ = 500 мм, Δ_Э1 = Δ_Э2 = 0.8 мм, ζ_Ф = 4.8, ζ₁ = 0.5, ζ_В = 4.0, h₂ = 500 мм, h₄ = 800 мм, H = 8 м, показание манометра М2 – p_М2 = 0,08 МПа, z_В = 1.0 м. Температура жидкости t = 6 °C. Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления. Определить напор, создаваемый насосом.

 

Варианты задания на расчёт короткого трубопровода

F

A

B

C

D

E

lAB

lBC

lCD

lBE

lCF

 

 

Рис. 22. Расчётная схема сети

Таблица 1

Исходные данные

Исходные данные	Первая цифра варианта
Рсаходы, л/с
Вторая цифра варианта
Длины участков, м	lAB
lBC
lCD
lBE
lCF
Третья цифра варианта
Геометрические отметки узловых точек, м	zA
zB
zC
zD
zE
zF
Четвёртая цифра варианта
Этахность зданий	B
C
D
E
F