Основные параметры насосной установки
Введение
Методические указания содержат рекомендации для выполнения девяти лабораторных работ по дисциплине «Насосные станции и сельскохозяйственное водоснабжение». В каждой работе приводится схема лабораторной установки и дается ее описание. Далее излагаются необходимые понятия, описывается последовательность выполнения работы и приводятся основные расчетные формулы.
В конце каждой работы приведены формы таблиц, которые каждому студенту следует вычерчивать в тетради и заполнять их в процессе выполнения лабораторных работ. Кроме того, там же помещены вопросы для самоконтроля знаний по изучаемому разделу дисциплины.
Цель лабораторных работ по насосным станциям и сельскохозяйственному водоснабжению – ознакомить студентов с нормами и режимами водопотребления; схемами водоснабжения и составом сооружений; типами и конструкциями сооружений для забора природных вод; способами и технологиями улучшения качества воды; регулирующими, напорными и запасными емкостями и сооружениями; трубами, фасонными частями, арматурурой и санитарно-техническим оборудованием зданий; устройством, принципом действия и правилами эксплуатации насосов и насосных установок. В первой части методических указаний приведены рекомендации по выполнению лабораторных работ по насосным станциям, во второй − по сельскохозяйственному водоснабжению.
Работа 1. ПАРАМЕТРЫ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
И ПРАВИЛА ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Насосная установка (рис. 1) состоит из водозаборного устройства (нижний бьеф НБ, всасывающего трубопровода 1, самого насоса 2, напорного трубопровода 3, водоприемного устройства (верхний бьеф ВБ), запорной 4 и измерительной арматуры 5 (мановакуумметр МВ или вакуумметр В) и 6 (манометр М).
а) б)
Рис. 1. Схемы насосной установки : а) − с положительной высотой всасывания;
б) − с отрицательной высотой всасывания
Основные параметры насосной установки
1.Расход (производительность, подача) – объем воды, проходящей через напорный патрубок насоса в единицу времени (Q, л/с; м3/с; м3/ч). На установке расход замеряется при помощи расходомера или мерного водослива.
2.Напор – разность полных удельных энергий на выходе и входе, выраженная в метрах водяного столба перекачиваемой жидкости. Тратится эта энергия на преодоление высоты подъема и сопротивления трубопровода, т.е.
, (1)
где Н – напор насоса, м;
Нг – высота подъема жидкости, или геодезический (геометрический) напор, т.е. расстояние по вертикали между уровнями воды в НБ и ВБ;
hт – сопротивление трубопровода, т.е. сумма потерь напора ( местных и по длине) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.
По показаниям приборов, установленных на действующей насосной установке, напор определяется по формуле
(2)
где 
- показания манометра, м;
- показание мановакуумметра с учетом знака;
z – расстояние по вертикали между точками замера вакуумметрического и манометрического давления;
a - коэффициент кинетичности. Для турбулентного движения жидкости a = 1,05;
Vв и Vн – скорости во всасывающей и нагнетательной трубе, определяемые по формуле
V = Q / ω, (3)
здесь ω – площадь сечения трубы.
Так как разность скоростных напоров невелика, то ею можно пренебречь, и формула (2) примет следующий вид:
. (4)
Мощность насосной установкиможет быть потребляемой, эффективной (Nе), т. е. полученной от двигателя, и полезной (Nпол), отдаваемой жидкости.
Потребляемая мощность определяется при помощи ваттметра, эффективная − по графику N = f ( W ), а полезная − по формуле
, кВт, (5)
а для воды 
, кВт, (6)
где Q – расход, м3/с.
3.Коэффициент полезного действия (η)показывает долю энергии, отданной жидкости насосом, по отношению к полученной, т.е.
. (7)
Коэффициент полезного действия (КПД) может выражаться и в долях от единицы.
Дополнительные параметры
1.Геометрические высоты всасывания hв и нагнетания hн–расстояния по вертикали от уровня воды (соответственно нижнего или верхнего бьефов) до оси насоса. Они могут быть положительными и отрицательными. При положительной высоте всасывания уровень воды в НБ ниже оси насоса, а при положительной высоте нагнетания уровень в ВБ выше оси насоса. При отрицательных высотах всасывания и нагнетания – наоборот.
2.Приведенной высотой(всасывания Нв.п или нагнетания Нн.п) называется сумма геометрической высоты и потерь напора в соответствующем трубопроводе (всасывающем hт.в или нагнетательном hт.н), т.е.
Нв.п = hв + hт.в, (8)
Нн.п = hн + hт.н . (9)
3. Вакуумметрической высотой всасыванияНвак называется показание вакуумметра, выраженное в метрах водяного столба перекачиваемой жидкости:
(10)