ДИНАМИЧЕСКИЙ НАПОР НАСОСНОЙ СИСТЕМЫ. ПОТЕРИ НА ТРЕНИЕ.
Динамическая составляющая характеристики насосной системы. Потери по длине трубопровода. Местные гидравлические сопротивления.
ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСНОЙ СИСТЕМЫ
Характеристика насосной системы наряду с характеристикой насоса основное понятие, которое необходимо для определения режима работы насоса, правильного подбора насосов и эффективной и надежной эксплуатации.
Насос и система определяют работу друг друга. Насос не работает сам по себе. Режим работы насоса, его рабочая точка определяется характеристикой самого насоса и характеристикой системы.
От характеристики насосной системы зависит выбор способа регулирования насоса (частотное, параллельная работа, комбинированный способ регулирования) .
Основные темы:
4.2. Местные потери. Местные гидравлические сопротивления.
5. Насосная система с преимущественно статическим напором.
6. Насосная система с преимущественно динамической составляющей.
Насос и система определяют работу друг друга. Насос не работает сам по себе. Режим работы насоса, его рабочая точка определяется характеристикой самого насоса и характеристикой системы.
От характеристики насосной системы зависит выбор способа регулирования насоса (частотное, параллельная работа, комбинированный способ регулирования) .
Основные темы:
- Определение «Насосная система».
- Характеристики насосной системы.
- Статический напор насосной системы.
- Динамические потери в насосной системе.
4.2. Местные потери. Местные гидравлические сопротивления.
5. Насосная система с преимущественно статическим напором.
6. Насосная система с преимущественно динамической составляющей.
Насос выполняет следующую работу:
1. Поднимает жидкость на высоту Hг
2. Преодолевает разницу давлений в резервуарах 1 и 2 . Если резервуары открыты в атмосферу разница давлений не учитывается.
3. "Проталкивает" жидкость через трубопроводы, трубные колена, арматуру фильтры теплообменнники и т.д.
Что необходимо знать о характеристиках насосной системы трубопроводов для правильного выбора насоса?
Четкое понимание характеристики насосной системы - это необходимо условие для правильного выбора насоса и последующей эффективной и надежной работы насоса.
1. Поднимает жидкость на высоту Hг
2. Преодолевает разницу давлений в резервуарах 1 и 2 . Если резервуары открыты в атмосферу разница давлений не учитывается.
3. "Проталкивает" жидкость через трубопроводы, трубные колена, арматуру фильтры теплообменнники и т.д.
Что необходимо знать о характеристиках насосной системы трубопроводов для правильного выбора насоса?
Четкое понимание характеристики насосной системы - это необходимо условие для правильного выбора насоса и последующей эффективной и надежной работы насоса.
Характеристика системы включает в себя две составляющие - статическую и динамическую.
Hсист=Hстат+Hдин
Hстат - статический напор.
Hдин - динамический напор.
Гидравлическая система оказывает сопротивление движению потоку двумя принципиально разными способами.
Работа по подъему жидкости - mgh где m - масса поднятой жидкости, g - ускорение свободного падения, а h - высота подъема.
В общем случае Насос должен поднять жидкость на определенную высоту и "протолкнуть" жидкость через трубопровод арматуру фильтры и т.п. Потоку жидкости всегда приходится преодолевать силы трения.
Эти два разных типа работы принципиально разные, и описываются они по разному по-разному.
Статическая составляющая характеристики системы (не зависит от времени):
Требуется энергия, чтобы поднять жидкость с одного уровня на другой и преодолеть разницу давлений в начальной и конечной точках.
Hсист=Hстат+Hдин
Hстат - статический напор.
Hдин - динамический напор.
Гидравлическая система оказывает сопротивление движению потоку двумя принципиально разными способами.
Работа по подъему жидкости - mgh где m - масса поднятой жидкости, g - ускорение свободного падения, а h - высота подъема.
В общем случае Насос должен поднять жидкость на определенную высоту и "протолкнуть" жидкость через трубопровод арматуру фильтры и т.п. Потоку жидкости всегда приходится преодолевать силы трения.
Эти два разных типа работы принципиально разные, и описываются они по разному по-разному.
Статическая составляющая характеристики системы (не зависит от времени):
Требуется энергия, чтобы поднять жидкость с одного уровня на другой и преодолеть разницу давлений в начальной и конечной точках.
- Давление, необходимое для подъема жидкости, называется статическим напором.
- Энергия, необходимая для подъема жидкости, не зависит от скорости движения жидкости.
- Для перемещения жидкости через систему труб и другие элементы требуется энергия.
- Давление, используемое для преодоления трения, называется динамическим напором или потерями на трение.
- Требуемое давление или напор пропорционально квадрату скорости жидкости.
- Мощность, необходимая для преодоления динамических потерь пропорциональна кубу скорости.
Динамические потери или потери на трение делятся на два вида:
- Потери на трение в трубах.
- Потери на местных гидравлических сопротивлениях. К местным потерям относятся - клапаны , изгибы трубопроводов, внезапные сужения расширения, диффузорах и т. д. иначе говоря все места, где поток жидкости меняет свою форму.
Потери на трение в трубопроводах описываются формулой Дарси-Вейсбаха.
- Потери на трение в трубах.
- Потери на местных гидравлических сопротивлениях. К местным потерям относятся - клапаны , изгибы трубопроводов, внезапные сужения расширения, диффузорах и т. д. иначе говоря все места, где поток жидкости меняет свою форму.
Потери на трение в трубопроводах описываются формулой Дарси-Вейсбаха.
Элементы, входящие в уравнение:
Hтр - потери напора на трение трения (м)
лямбда- Коэффициент трения Дарси. Зависит от режима течения жидкости (ламинарный, турбулентный), шероховатостей стенки трубопровода.
Lтр - длина трубы (м)
dтр - диаметр трубы (м)
V - скорость жидкости в трубе (м)
Это уравнение очень полезно для понимания того какие факторы и в какой степени оказывают влияние на потери на трение по длине трубопровода:
Hтр - потери напора на трение трения (м)
лямбда- Коэффициент трения Дарси. Зависит от режима течения жидкости (ламинарный, турбулентный), шероховатостей стенки трубопровода.
Lтр - длина трубы (м)
dтр - диаметр трубы (м)
V - скорость жидкости в трубе (м)
Это уравнение очень полезно для понимания того какие факторы и в какой степени оказывают влияние на потери на трение по длине трубопровода:
Если выразить скорость жидкости в трубе выразить через подачу и диаметр трубопровода то формула примет вид.
ПОТЕРИ НАПОРА НА ТРЕНИЕ ОБРАТНОПРОПОРЦИОНАЛЬНЫ ДИАМЕТРУ ТРУБОПРОВОДОА В ПЯТОЙ СТЕПЕНИ!!! Об этом необходимо помнить всегда при выборе диаметра трубопровода.
Дальнейшее преобразование приводит формулу к простому виду.
Графическое представление потерь по длине трубопровода
График потерь по длине трубопровода строятся в координатах подачи и напора так же как и напорная характеристика насоса.
Функция Hтр = kтрQ2 представляет собой параболу которая начинается в нуле.
kтр - коэффициент трения, который зависит от шероховатости трубы, диаметра , длины трубопровода.
Что показывает график - какие потери напора будут по длине трубы если при прокачке определённого объема жидкости. Например, если нужно прокачать 250 м3/ч то сопротивление т.е. потери подлине составят 95 м. Если прокачать 127 м3/ч то потери составят 22 м.
Это определяет параметры насоса, который нужно подобрать для прокачки определённого объема жидкости через трубопровод.
Чем меньше объем жидкости нужно прокачать тем меньше потери по длине трубопровода.
Функция Hтр = kтрQ2 представляет собой параболу которая начинается в нуле.
kтр - коэффициент трения, который зависит от шероховатости трубы, диаметра , длины трубопровода.
Что показывает график - какие потери напора будут по длине трубы если при прокачке определённого объема жидкости. Например, если нужно прокачать 250 м3/ч то сопротивление т.е. потери подлине составят 95 м. Если прокачать 127 м3/ч то потери составят 22 м.
Это определяет параметры насоса, который нужно подобрать для прокачки определённого объема жидкости через трубопровод.
Чем меньше объем жидкости нужно прокачать тем меньше потери по длине трубопровода.
- Как влияет выбор диаметра трубопровода на капитальный и эксплуатационные затраты?
- Как меняется сопротивление трубопровода по мере эксплуатации?
- Как учитывать изменение характеристик трубопровода при выборе насоса?
Местные гидравлические сопротивления.
Относятся к динамическим типам гидравлических сопротивлений, т.е. зависят от скорости течения жидкости.
Местные гидравлические сопротивления - это элементы гидравлической системы, в которых поток меняет форму - колена, конфузоры, диффузоры, задвижки, клапаны, фильтры и т.п.
Местные гидравлические сопротивления - это элементы гидравлической системы, в которых поток меняет форму - колена, конфузоры, диффузоры, задвижки, клапаны, фильтры и т.п.
Формула определения потерь напора на местных гидравлических сопротивлениях
Относятся к динамическим типам гидравлических сопротивлений, т.е. зависят от скорости течения жидкости.
hм - потери напора на местном гидравлическом сопротивлении, метры.
V - скорость движения жидкости в трубопроводе, в котором установлено местное сопротивление, м/с.
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Дзета - коэффициент местного сопротивления, зависит от типа местного сопротивления, колено трубопровода, задвижка и т.д.
hм - потери напора на местном гидравлическом сопротивлении, метры.
V - скорость движения жидкости в трубопроводе, в котором установлено местное сопротивление, м/с.
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Дзета - коэффициент местного сопротивления, зависит от типа местного сопротивления, колено трубопровода, задвижка и т.д.
Графическое изображение характеристики местного сопротивления.
По аналогии с потерями по длине трубопровода характеристика строится к координатах - Подача-Напор (Q-H). График представляет собой параболу, которая начинается в нуле.
Коэффициент сопротивления может меняться. Например, у задвижки коэффициент сопротивления меняется в зависимости от положения запирающего элемента.
На графике показано как может меняться характеристика задвижки при разной степени открытия. Чем больше закрытие тем больше коэффициент сопротивления и потери напора.
Изменяя характеристику системы можно регулировать подачу насоса.
Подробнее о регулировании насоса задвижкой по ссылке ниже.
Коэффициент сопротивления может меняться. Например, у задвижки коэффициент сопротивления меняется в зависимости от положения запирающего элемента.
На графике показано как может меняться характеристика задвижки при разной степени открытия. Чем больше закрытие тем больше коэффициент сопротивления и потери напора.
Изменяя характеристику системы можно регулировать подачу насоса.
Подробнее о регулировании насоса задвижкой по ссылке ниже.
Суммирование характеристик нескольких динамических сопротивлений?
По аналогии с электрической цепью суммарное сопротивление последовательно установленных местных гидравлических сопротивлений получается суммированием перепадов напоров на каждом из них при одном и том же значении расхода жидкости. Что необходимо помнить - через все сопротивления проходит один и тот же объем жидкости.
Статический напор системы.
Статический напор насосной системы - это напор необходимый для подъёма жидкости на геометрическую высоту между свободными поверхностями жидкости и преодоление разницы давлений действующих на свободные поверхности жидкостей.
Статический напор не зависти от скорости течения жидкости и следовательно не зависти от подачи.
Статический напор не зависти от скорости течения жидкости и следовательно не зависти от подачи.
Графическая характеристика статического напора системы.
В координатах "Подача-Напор" (Q-H) график будет представлять собой прямую линию параллельную горизонтальной оси "Q". Если на поверхности жидкости в обоих резервуарах действует атмосферное давление.
Графическая характеристика статического напора системы.
Если в на свободные поверхности в баках действуют разные давления. К напору определяемому высотой подъёма жидкости добавляется напор, который определяется разностью давлений.
Характеристика насосной системы.
Характеристика насосной системы описывается выражением
Hсист=Hстат+Hдин (трен)
Hсист=Hстат+Hдин (трен)
Системы с преимущественно статической и динамической составляющими.
при оценке характеристики системы очень важно знать долю каждой составляющей в общем напоре. разделяют системы с преимущественно статической и преимущественно динамической составляющей. Это необходимо знать при выборе способа регулирования насоса. Например, частотное регулирование насоса в системах с большой статической составляющей неэффективно.
Другие темы курса "Принцип действия насоса. Характеристики насоса".
ДРУГИЕ КУРСЫ О НАСОСАХ.
Курсы по насосному оборудованию
- Регулирование насосов.Частотное регулирование. Параллельная работа насосов, Дроссельное регулирование (регулирование задвижкой). Подрезка рабочего колеса. Комбинированные способы регулирования насосов. Воздух в насосе.
- Кавитация.Кавитационный запас насоса. Виды кавитационных запасов (критический, допускаемый). Располагаемый кавитационный запас системы. Условие работы насоса без кавитации. Способы устранения кавитации.
- Эксплуатация насосов.Монтаж насоса. Фундаменты. Всасывающие и нагнетательные трубопроводы. Монтаж трубопроводов. Усилия от трубопроводов на патрубки насосов. Пуск и останов насосов. Фильтры на входе в насос.
- Типы насосов. Насосы по API 610.Основные типы насосов по конструкции. Типы насосов по API 610. Требования стандарта API 610.
- Уплотнения в насосах. Уплотнения по API 682.Сальникове уплотнения. Торцовые уплотнения. Одинарные уплотнения. Двойные уплотнения. Выбор уплотнения.
- Надежность насосов.Причины поломок насосов. Причины выхода из строя подшипников, уплотнений. Обслуживание и ремонт. Обеспечение надежной работы насосов. Как сократить количество ремонтов насосов.
- Подшипники в насосах.Подшипники качения. Подшипники скольжения. Способы смазки. Причины выхода из строя.
- Аудит насосных систем.Обследование насосных систем. Измерение параметров насосов на объекте (подача, напор, мощность). Способы увеличения эффективности насосной системы.
