1.3.11. Пристрої для відведення рідини від робочого колеса насоса.

Рідина від робочого колеса насоса надходить у відвідний пристрій. Відвідні пристрої виконуються або в вигляді спрямовуючого апарату, або як відвідні камери.

Відвідні камери мають спіральну або кільцеву форму. Поперечний переріз відвідної камери виконується в вигляді фігури, окресленої дугою кола та двома прямими, дотичними до цього кола, або в вигляді сектора круга із закругленими кутами.

Малюнок. 9

Спрямовуючий апарат - це нерухоме колесо з лопатками, яке розміщується ззовні робочого колеса насоса. Він може бути за одне ціле з корпусом насоса або вставлятися в корпус. Спрямовуючі апарати часто улаштовуються в багатосекційних насосах.

1.3.12. Висота усмоктування насоса.

При проектуванні насосних станцій висота розміщення насосів над рівнем води, а як наслідок, і глибина будівлі насосної станції, визначається в залежності від висоти усмоктування насосів. Вирізняють геометричну висоту усмоктування та вакууметричну висоту усмоктування. Геометричною висостою усмоктування (Н_г.у.) називають різницю геодезичних відміток осі робочого колеса насоса і рівня води в резервуарі, з якого насос бере воду.

Рух рідини по усмоктувальному трубопроводу до насоса відбувається під дією різниці тисків на вільну поверхню в усмоктувальному резервуарі (Р_атм) і на вході в робоче колесо (Р₁). Різниця між цими тисками це величина вакууму на вході в робоче колесо насоса, або вакууметрична висота усмоктування: .

Малюнок. 10.

Скористаємося рівнянням Бернуллі для потоку реальної рідини, яка рухається між перерізами 0 - 0 та 1 - 1 . За площину порівняння приймемо площину 0-0, а швидкість руху рідини в перерізі 0-0 приймемо рівною нулю:

.

Звідси ,

де: V₁ - швидкість руху рідини в перерізі 1-1; h_п.усм. - повні втрати напору між перерізами 0-0 та 1-1 (повні втрати напору в усмоктувальному трубопроводі).

Таким чином, геометрична висота усмоктування насоса менша за вакууметричну на величину повних втрат напору в усмоктувальному трубопроводі і на величину швидкісного напору в усмоктувальному патрубку насоса.

Найбільша геометрична висота усмоктування насоса обмежується допустимою вакууметричною висотою усмоктування ( ).

Теоретично для роботи насоса необхідно, щоб абсолютний тиск рідини при вході в насос був більшим за тиск насиченого пару рідини при даній температурі (в противному разі рідина буде кипіти). Практично понад цим тиском ще слід зберігати деякий запас енергії, який називається кавітаційним запасом і позначається Dh .

В технічних паспортах насосів (а відповідно і в літературі) наводяться усмоктувальні характеристики насосів у вигляді графічних залежностей Dh , або від подачі насоса.

Якщо відома величина Dh , то найбільшу геометричну висоту усмоктування можна визначити по формулі:

, ( 5 )

де: h_t - тиск насиченого пару рідини при даній температурі.

Допустима вакууметрична висота усмоктування залежить від атмосферного тиску та від температури рідини, яку перекачує насос. На заводах-виробниках спеціальними кавітаційними випробуваннями визначається величина для атмосферного тиску 10 метрів водяного стовпа та при температурі води 20°С.

Якщо насосна установка проектується для місцевості де атмосферний тиск відрізняється від 10 м.вод.ст., або для перекачування води з температурою більше 20°С, то паспортну величину слід уточнити по формулі:

= - 10 + Н_атм + 0,24 - h_t . ( 6 )

У цьому випадку найбільша геометрична висота усмоктування насоса буде:

. ( 7 )

В залежності від висоти над рівнем моря величину Н_атм можна взяти із таблиці:

Таблиця 1.

Тиск насиченого пару води h_t ,в залежності від її температури, можна взяти із таблиці:

Таблиця 2.

Приклад 1. Визначити найбільшу можливу геометричну висоту усмоктування для насоса, якщо відомо: Насос планується установлювати в місцевості, що знаходиться на висоті 1000 метрів над рівнем моря, і він буде перекачувати із відкритого резервуару воду температурою до 60 °С. При проектуванні визначено, що при розрахунковій подачі повні втрати напору в усмоктувальному трубопроводі складають 0,75 м. вод. стовпа, а швидкість руху води в усмоктувальному патрубку насоса - 3 м/с. В технічному паспорті насоса наведено характеристику Q - Dh, згідно якій, при розрахунковій подачі Dh = 6,5 м.вод.ст.

Розв’язання задачі: Із таблиць 1 і 2 знаходимо, що атмосферний тиск на висоті 1000 метрів над рівнем моря Н_атм = 9,2 м.вод.стовпа, а тиск насиченого пару води при температурі 60 °С - h_t = 2,02 м.вод.стовпа. За формулою ( 5 ) знаходимо найбільшу можливу геометричну висоту усмоктування насоса:

м.

Отриманий результат показує, що насос (його вісь) слід розміщувати нижче (знак мінус) рівня води в усмоктувальному резервуарі не менше ніж на 0,53 м.

Приклад 2. Визначити найбільшу можливу геометричну висоту усмоктування для тих же умов і вихідних даних, що описані в прикладі 1, але для насоса, в технічному паспорті якого наведена характеристика , а не Q - Dh. Згідно цій характеристиці, м.вод.стовпа при розрахунковій подачі.

Розв’язання задачі: Так як насосна установка проектується для місцевості де атмосферний тиск відрізняється від 10 м.вод.стовпа і для перекачування нагрітої води, то паспортну величину коригуємо за формулою ( 6 ):

( )_роб = 4,9 - 10 + 9,2 + 0,24 - 2,02 = 2,32 м.вод.стовпа.

За формулою ( 7 ) знаходимо найбільшу можливу геометричну висоту усмоктування насоса:

м.

Отриманий результат показує, що для нормальної роботи насоса його можна розміщувати над рівнем води в усмоктувальному резервуарі не вище ніж на 1,11 метра.