Решения практических задач динамики потоков применительно к химической промышленности

2.Крыша имеет систему водослива, которая отводит воду через стальную водосточную трубу квадратного сечения со стороной 100 мм. Разность уровней входа и слива водосливной трубы составляет 3.5 м. Внизу водосточная труба оканчивается отводом с разворотом потока на 90°.

А) Какова производительность водослива (м3/мин)?

Б) Какова производительность водослива станет, если убрать внизу отвод?

3.Нужно сконструировать открытый бетонный желоб, чтобы отводить воду из цеха в озеро самотеком за счет сил тяжести. Желоб имеет квадратное сечение и длину 500 м. Разница уровней истока и слива составляет 3 м. Если требуется сливать при максимальной нагрузке 38 м3/мин, какова необходима ширина желоба? Шероховатость стенок принимать как для бетона.

4.Имеется открытый дренажный канал с прямоугольным поперечным сечением шириной 3 м и 1,5 м глубиной. Если уклон канала 0,001, какова производительность канала (м3/мин) при условии его полного заполнения дождевой водой?

5.Бетонный дренажный прямой ров имеет треугольную форму сечения, которое эквивалентно равностороннему треугольнику с длиной стороны 2,5 м. Канал имеет уклон 6Ч10-4. Какова максимальная производительность канала (м3/мин)?

6.Открытый дренажный канал построен, чтобы отводить воду с производительностью 3800 м3/мин. Канал прямой, построен из бетона, имеет прямоугольное поперечное сечение. Ширина канала в два раза больше глубины. Уклон канала составляет 6Ч10-4. Каковы должны быть размеры канала (ширина и глубина)?

7.Нужно построить дренажный ров с целью отвода дождевой воды из района. Максимальная запланированная производительность составляет 3800 м3/час. Ров должен быть прямым, с забетонированными стенками. Поперечное сечение треугольной формы и эквивалентно равностороннему треугольнику (открытому сверху). Уклон рва составляет 4Ч10-4. Каковы должны быть размеры сечения рва (сторона и высота)?

8.Дренажный канал спроектирован для отвода дождевой воды из района на расстояние 1,5 км при уровне возвышения 2 м. Канал должен быть прямым, с бетонным дном, с полукруглой формой поперечного сечения. Если принять, что канал должен отводить дождевую воду с площади 2 км2 при плотности осадков 10 см/час, каков должен быть радиус сечения канала?

9.Имеется открытый прямолинейный дренажный канал прямоугольного сечения, шириной 6 м, с бетонной поверхностью. Уклон канала 3Ч10-4. Какова высота уровня воды в канале при его производительности 19 000 м3/мин?

10.Вентиляционная система разработана для отвода воздуха -7°C при атмосферном давлении с производительностью 4,2 м3/сек на расстояние 1,2 км по каналу квадратного сечения. Если эффективность воздуходувки составляет 60% при мощности двигателя 23 кВт, каких размеров потребуется сечение вентиляционной системы (ширина канала), если она изготавливается из стальных листов?

11.Нефтепродукт с вязкостью 25 сП и плотностью 0,78 г/см3 содержится в большом открытом резервуаре. Вертикальная стальная труба, с внутренним диаметром 25 мм и длиной 2 м присоединена к днищу резервуара. Необходимо сливать нефтепродукт через эту трубу с расходом 110 л/мин.

А) Каков уровень жидкости должен быть в резервуаре, чтобы обеспечить заданный расход?

Б) Если установить шаровой затвор, каков необходим уровень жидкости, чтобы обеспечить такой же расход при открытом затворе?

12.Вертикальная труба длиной 10 см и диаметром 3 мм, присоединенная к днищу открытого сверху сосуда. Жидкость плотностью 1,2 г/см3 вытекает по трубе из сосуда. Когда уровень жидкости в сосуде составил 4 см, производительность слива по трубке составила 5 см3/сек.

А) Какова вязкость жидкости. Жидкость предполагается ньютоновской.

Б) Каков будет ответ в А) если пренебречь гидравлическими потерями в месте присоединения трубки к днищу.

13.Нужно осуществить теплообмен между двумя потоками в теплообменнике «труба в трубе». Горячая жидкость течет в стальной трубе с внутренним диаметром 25 мм и толщиной стенки 3 мм. Внешняя труба так же изготовлена из стали и имеет внутренний диаметр 50 мм. Во внешней трубе в кольцевом зазоре течет холодная жидкость. Обе жидкости текут со скоростью 2,5 м/с. Полная длина труб составляет 400 м. Какова мощность потребуется насосу, чтобы перекачивать холодную жидкость? Свойства жидкости при средней температуре: плотность 0,88 г/см3, вязкость 8 сП.

14.Стальной трубопровод (шероховатость Д=0,046 мм) с внутренним диаметром 32 мм, длиной 15 м включает один шаровой затвор. Если перепад давления на трубопроводе составляет 1,5 атм. при транспортировке воды с расходом 245 л/мин, каков коэффициент гидравлических потерь на шаровом затворе? Коэффициент гидравлического трения труб задается формулой

15.Вода с температурой 20°C течет через изгиб трубопровода на угол 45° с расходом 3,8 м3/мин. Диаметр сечения на входе в изгиб 75 мм, а на выходе 100 мм. Давление на входе составляет 6,8 атм. Падение давления на изгибе составляет половину того, которое было бы на отводе с углом 90° и диаметром 75 мм. Вычислить результирующую силу (величину и направление) с которой вода действует на изгиб.

16.Какая мощность потребуется насосу, чтобы перекачивать нефтепродукты плотностью 0,85 г/см3, вязкостью 60 сП из емкости А в емкость Б? Транспортировка осуществляется с производительностью 7,6 м3/мин по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 250 мм и длиной 150 м. Трубопровод содержит 20 отводов с поворотом потока на 90°, одного шарового затвора и двух задвижек. Уровень жидкости в емкости А на 6 м ниже чем в Б. Обе емкости под атмосферным давлением.

17.По заводскому стальному трубопроводу транспортируется жидкость (м=15 сП, с=0,9 г/см3) из одного сосуда, находящегося под избыточным давлением 1,4 атм., в другой, имеющий внутреннее избыточное давление 5,5 атм. Длина трубопровода 300 м, внутренний диаметр 50 мм. На трубопроводе имеется 24 стандартных отвода с разворотом потока на угол 90° и 5 шаровых затворов. Если сосуд-приемник на 3 м выше сосуда источника, какова потребуется мощность насоса для производительности 380 л/мин, полагая 100% эффективность насоса?

18.Сырая нефть (м=40 сП, с=0,87 г/см3) должна перекачиваться из резервуара на переработку по стальному трубопроводу, с внутренним диаметром 250 мм, с производительностью 7.5 м3/мин. Длина трубопровода 80 км. Трубопровод включает 35 отводов с разворотом потока на 90° и 10 задвижек. Уровень точки загрузки на 45 м выше уровня точки выгрузки. Избыточное давление на точке выгрузки составляет 1,7 атм. Какова потребуется мощность насоса для обеспечения транспортировки нефти? Эффективность насоса 70%.

19.Стальной нефтепровод имеет внутренний диаметр 1200 мм и протяженность 1300 км. Сырая нефть транспортируется с производительностью 1,2 млн. баррелей в день (1 баррель= 158,9 л). Считается, что сырая нефть - ньютоновская жидкость (м=25 сП, с=0,87 г/см3). Какова потребуется мощность насосов для осуществления транспортировки? Точка загрузки и точка выгрузки нефтепровода находятся на нулевой высоте над уровнем моря. Трубопровод по своей длине содержит 150 отводов с разворотом потока на 90°, и 100 задвижек. Предполагается, что точки загрузки и выгрузки находятся под атмосферным давлением.

20.Стальной трубопровод с внутренним диаметром 150 мм транспортирует нефтепродукты (м=15 сП, с=0,85 г/см3) со скоростью 2,25 м/с из резервуара, находящегося под атмосферным давлением, на переработку. Прямой трубопровод имеет длину 4,5 км, содержит 25 отводов с разворотом потока на 90° и 4 шаровых затвора. Уровень поверхности нефтепродуктов в резервуаре находится на 4,5 м выше уровня земли. Точка выгрузки из трубопровода расположена на высоте 3 м над уровнем земли и находится под избыточным давлением 0,7 атм. Какова производительность и напор потребуются насосу для выполнения данной работы, если эффективность насоса 65%, какова необходима мощность двигателя?

21.Откртая емкость имеет уровень воды 1,5 м. Из емкости производится отбор воды по трубопроводу. Трубопровод содержит 12 м прямых стальных труб, 10 отводов с разворотом потока на 90°, 10 «Т» образных отводов, 6 задвижек. Поверхность воды в емкости и точка выгрузки трубопровода находятся под атмосферным давлением. Коэффициент потерь при выходе из емкости в трубопровод принимается равным 1,5 , который учитывает гидравлические потери на трение и изменение кинетической энергии. Вычислить производительность трубопровода (л/мин) и число Рейнольдса для жидкости с вязкостью 10 сП., вытекающей через трубопровод при номинальных внутренних диаметрах: 3 мм, 6 мм, 12 мм, 25 мм, 38 мм, 50 мм, 100 мм, 150 мм, 200 мм и 300 мм, включая перечисленную арматуру, используя

А) Постоянное значение,

Б) значение,

В) 2-Kметод,

Г) 3-K метод.

Данные для и приведены ниже.

Арматура	Константа
Отвод 90°	0,75	30
«Т» образный отвод	1,0	60
Задвижка	0,17	8

22.Насос перекачивает воду из резервуара в водонапорную башню. В водонапорной башне вода находится под атмосферным давлением. Разность уровней воды резервуара и башни - 40 м. Трубопровод состоит: из прямых стальных труб длиной 300 м и с диаметром сечения 50 мм; 32 задвижки и 2 шаровых затворов; 14 стандартных отводов с разворотом потока на 90°. Если воду нужно перекачивать с расходом 400 л/мин при помощи насоса с эффективностью 70%, какова потребуется мощность двигателя для приведения в действие насоса?

23.Нужно определить напор, создаваемый насосом, и его мощность для транспортировки нефтепродуктов (м=60 сП, с=0,88 г/см3) с расходом 1,9 м3/мин из резервуара на переработку в колонну. Резервуар и колонна находятся под избыточным давлением, соответственно, 14 кПа и 138 кПа. Уровень жидкости в резервуаре на 4,5 м выше уровня земли, а уровень подачи в колонну, соответственно, выше уровня земли на 18 м. Трубопроводная система содержит: прямые стальные трубы длиной 120 м с внутренним диаметром 150 мм; 18 отводов с разворотом потока на 90°; 4 шаровых затвора. Определить для насоса необходимый напор и мощность, если эффективность насоса 70%.

24.Какова потребуется мощность насоса для транспортировки воды из резервуара А в резервуар Б с расходом 400 л/мин? Уровень воды в резервуаре А на 2,5 м выше уровня земли, а в резервуаре Б на 14 м. Трубопровод состоит из: 50 м прямых стальных труб с внутренним диаметром 38 мм и 150 м с диаметром 50 мм; 16 отводов с разворотом потока на 90°; 4 шаровых затворов.

25.Крыша оснащена водосливом, где вода отводится по стальным гладким водосточным трубам квадратного сечения 100 мм Ч 100 мм. Водосточная труба расположена вертикально и имеет длину 4 м. В месте стока на трубе установлен отвод с разворотом потока на 90°.

А) Какова максимальная производительность водосточной трубы (м3/мин)?

Б) Какова максимальная производительность водосточной трубы без отвода (м3/мин)?

26.Жидкость, имеющая вязкость 2 сП и плотность 0,8 г/см3, поступает из резервуара в смеситель. Давление в резервуаре и смесителе атмосферное. Уровень жидкости в резервуаре на 0,5 м выше точки выгрузки в смеситель. Линия питания имеет: стальные трубки длиной 3 м и с внутренним диаметром 6 мм; 4 отвода с разворотом потока на 90°; 2 вентиля и один шаровой затвор. Каков будет расход по линии питания, если все вентили полностью открыты?

27.Избыточное давление воды в магистрали, снабжающей дом, составляет 6 атм. Водопровод, соединяющий дом с магистралью содержит: стальные трубы, протяженностью 75 м и с внутренним диаметром 19 мм; 16 отводов с разворотом потока на 90°; угловой вентиль. Когда вентиль полностью открыт, какой будет расход через водопровод?

28.Вы наполняете кружку пивом из бочонка. Избыточное давление в бочонке составляет 34 кПа. Трубка, подсоединенная к бочонку через тройник, разворачивающий потока на 90°. Длина трубки 1 м с диаметром 6 мм и снабжена вентилем диафрагменного типа. Точка слива из трубки находится на 30 см выше уровня пива в бочонке. Внутри бочонка существует патрубок 0,5 м длиной и 6 мм диаметром из нержавеющей стали, являющимся продолжением внешней сливной трубки. Сколько времени наполняется бокал 0,5 л. Для пива (м=8 сП, с=1,02 г/см3).

29.Необходимо установить трубопроводную систему слива масла (м=60 сП, с=0,928 г/см3) из емкости А в емкость Б за счет силы тяжести. Уровень в емкости А на 3 м выше, чем в емкости Б. Сливная система содержит: стальные трубы, длинной 60 м; 8 отводов, разворачивающих поток на 90°; 2 задвижки и шаровой кран. Какой диаметр труб нужно использовать, чтобы обеспечить производительность сливной системы 350 л/мин?

30.Новый завод требует водоснабжения в объеме 5,7 м3/мин. Датчик давления в водопроводной магистрали, проходящей в 50 м от завода, показывает давление 800 кПа. Линия водоснабжения между магистралью и заводом состоит из: гальванизированных стальных труб 65 м длиной; 4 отводов с разворотом потока на 90°; 2 задвижек. Если давление воды на заводе должно быть не меньше 500 кПа, какой размер труб нужно использовать?

31.Насос используется для перекачивания воды при температуре 22°C из емкости А в емкость Б с производительностью 0,75 м3/мин. Обе емкости сообщаются с атмосферой. Емкость а расположена над землей на высоте 2 м с уровнем воды 1,2 м. Емкость Б расположена на высоте 12 м, с уровнем воды 1,5 м. Вода поступает в верхнюю часть емкости Б на высоте 3 м выше дна. Трубопровод, присоединенный к емкостям А и Б содержит: прямые стальные гальванизированные трубы общей длиной 55 м и с внутренним диаметром 50 мм; 3 отвода разворачивающих поток на 90°; одну задвижку.

А) Если эффективность насоса 70%, какова требуется мощность двигателя, приводящего в действие насос?

Б) Если насос приводится в действие двигателем мощностью 4 кВт, какова максимальная производительность может быть достигнута?

32.Трубопровод, транспортирующий бензин (м=0,7 сП, с=0,72 г/см3) имеет длину 8 км и состоит из стальных труб с внутренним диаметром 150 мм. Трубопровод включает 24 отвода, разворачивающих поток на 90°, 8 открытых задвижек, 2 открытых шаровых крана. Максимальный напор, создаваемый насосом 120 м вод. ст. Входное избыточное давление в трубопроводе 70 кПа, а на выходе 140 кПа. Точка выгрузки трубопровода на 10 м выше точки загрузки.

А) Какова максимальная производительность трубопровода (м3/мин)?

Б) Какова требуется мощность двигателя для приведения в действие насоса, если его эффективность 60%?

33.Водонапорная башня снабжает водой жилой район из 800 домов. Уровень воды в емкости водонапорной башни составляет 40 м над уровнем земли. Водопроводная магистраль из стальных труб между водонапорной башней и жилым районом имеет протяженность 1,5 км. Водоснабжение должно обеспечивать минимальное избыточное давление 1 атм. при пиковой нагрузке, которая определяется как 8 л/мин на один дом.

А) Какой номинальный диаметр труб нужно использовать для магистрали?

Б) Если такие трубы установлены, какой будет производительность (м3/мин) магистрали?

34.Горизонтально расположенный трубопровод из стальных труб протяженностью 20 м и внутренним диаметром труб 300 мм выпускает воду из резервуара под избыточным давлением 1 атм. Уровень воды в резервуаре выше водозабора на 3,5 м.

А) Какова производительность трубопровода (м3/мин)?

Б) Для того, чтобы ограничить производительность трубопровода до 12 м3/мин, на его конце установили насадку. Каков диаметр такой насадки?

В) Какой диаметр должен быть у трубопровода, чтобы производительность его составляла 12 м3/мин?

35.Сырая нефть (м=12,5 сП, с=0,88 г/см3) перекачивается по стальному нефтепроводу с внутренним диаметром 300 мм с производительностью 1900 баррелей в час (1 баррель = 158.987 л). Протяженность трубопровода составляет 25 км. Уровень точки выгрузки нефтепровода на 75 м выше уровня точки загрузки. Нефтепровод включает 10 отводов с разворотом потока на 90° и 4 задвижки. Какова потребуется мощность насоса для обеспечения транспортировки при его эффективности 67%?

36.Нефтепровод должен перекачивать сырую нефть с производительностью 1 млн. баррелей в день (1 баррель = 158.987 л). Протяженность нефтепровода составляет 1100 км, диаметр труб 1200 мм. На нефтепроводе установлено 70 задвижек.

А) Какова потребуется мощность для приведение в действие насосов при их эффективности 70%?

Б) Сколько потребуется насосных станций, если одна насосная станция обеспечивает напор 7 атм.?

В) Если нефтепровод проходит по холмистой местности, какой допустим максимальный уклон, при котором еще не возникает слабый поток в нефтепроводе? Для сырой нефти (м=25 сП, с=0,9 г/см3).

37.Построен нефтепровод для транспортировки сырой нефти (м=30 сП, с=0,8 г/см3) с морского порта к нефтехранилищу по холмистой местности. Наивысшая точка нефтепровода составляет 900 м над уровнем моря, которая на 300 м выше уровня нефтехранилища. Расстояние от порта до наивысшей точки нефтепровода 300 км, а от наивысшей точки до нефтехранилища 120 км. В порту насосная станция закачивает в нефтепровод нефть под давлением 1 атм. Необходимо выгружать нефть в нефтехранилище под давлением 1,4 атм. Нефтепровод состоит из стальных труб с внутренним диаметром 500 мм и производительность 7,6 м3/мин.

А) Будет ли возникать режим слабого потока в нефтепроводе? Если да, то необходимо установить ограничивающую насадку в трубе, чтобы быть уверенным в заполнении трубы. Каково должны быть падение давления на насадке?

Б) Сколько потребуется насосных станций при эффективности насосов 70%. Каков потребуется напор для каждой насосной станции?

38.Необходимо при помощи сифона откачать воду из открытой емкости, используя шланг. Выходной конец шланга опущен на 3 м ниже уровня воды в емкости. Минимальное допустимое абсолютное давление в шланге для проведения операции составляет 7 кПа. Чтобы обеспечить скорость воды в шланге 3 м/сек, на какую максимальную высоту над поверхностью воды можно поднимать шланг?

39.Жидкость вытекает из цилиндрического сосуда через трубку в днище как изображено на рисунке Рисунок 6.7. Жидкость обладает свойствами (м=2 сП, с=1,2 г/см3). Гидравлические потери на выходе из сосуда в трубку составляют 0,4. Система имеет следующие размеры:

А) Каков объемный расход воды (см3/мин)?

Б) Каков бы был ответ в пункте А) если пренебречь входным сопротивлением?

В) Каков был бы объемный расход воды (см3/мин) при ?

40.Вода из озера вытекает через бетонный водослив с расходом 400 м3/мин. Водослив имеет 30 м ширину и уклон 30° к вертикали. Если величина шероховатости бетона составляет 0,7 мм, какова глубина потока воды, текущего по водосливу?

41.Стальной трубопровод, протяженностью 500 м из труб с внутренним диаметром 150 мм, содержит 25 отводов с разворотом потока на 90°, 4 открытые задвижки. По трубопроводу транспортируются нефтепродукты (м=35 сП, с=0,85 г/см3) со скоростью потока 2,25 м/с из хранилища в цех завода. Хранилище находится под атмосферным давлением. Уровень жидкости в хранилище составляет 4,5 м над уровнем земли. Узел выгрузки из трубопровода находится на высоте 3 м над землей. Давление выгрузки составляет 0,7 атм.

А) Какова требуется производительность у насоса (м3/мин) и напор (м вод. ст.) для обеспечения работы трубопровода?

Б) Если насос имеет эффективность 65%, какова мощность двигателя потребуется для его работы?

42.Центробежнй насос находится на 1,5 м выше уровня поверхности воды резервуара. Линия всасывания насоса представляет собой стальную трубу, имеет диаметр 150 мм и опущена на 2 м ниже уровня поверхности воды. Если температура воды 10°C, каково будет абсолютное давление на входе в насос, если его производительность 115 м3/час?

43.Вода перекачивается с расходом 115 м3/час по стальному трубопроводу протяженностью 15 м с внутренним диаметром 250 мм. Трубопровод содержит два отвода с разворотом потока на 90° и обратный клапан. На входе и выходе трубопровода давление 1 атм. Вычислить падение давления по длине трубопровода в связи с гидравлическими потерями

А) 2-K методом.

Б) методом.

В) 3-K методом.

44.Вода при температуре 21°C стекает вниз в виде пленки по внешней поверхности вертикально установленной трубы, диаметром 100 мм, с расходом 3,7 л/мин. Какова толщина пленки?

45.Какой требуется диаметр трубы для перекачивания жидкости с вязкостью 1 сП, плотностью 1 г/см3, с расходом 5,7 м3/мин, если длина трубы 64 м, шероховатость стенки 0,15 мм при полной движущей силе 300 м·Н/кг?

46.Из резервуара осадок откачивается через пластиковый шланг длиной 15 м. Шланг имеет эллиптическое сечение с большим диаметром 100 мм и малым 50 мм. Свободный конец шланга опущен ниже уровня осадка в резервуаре на 3 м. Осадок рассматривается как бингамовская жидкость с пороговым напряжением 0,1 Па, с предельной вязкостью 50 сП и плотностью 1,4 г/см3

А) Какой расход откачивания осадка по шлангу будет наблюдаться?

Б) Какой расход откачивания воды по шлангу будет наблюдаться?

47.Отвод с разворотом потока на 90° присоединен к концу трубы с внутренним диаметром 75 мм. В свою очередь, конфузор широкой стороной присоединен к отводу. Малый диаметр конфузора равен 25 мм и является выходным сечением. Вода прокачивается через трубу и выходит через конфузор в атмосферу при расходе 115 м3/час. Определить силы, действующие на трубу в месте присоединения отвода.

48.Реактор непрерывного действия емкостного типа содержит жидкую смесь с вязкостью 7 сП и плотностью 0,85 г/см3 под давлением 1 атм. В донной части реактора имеется патрубок с внутренним диаметром 38 мм с предохранительным клапаном. Между клапаном и реактором длина трубы 120 см, 2 отвода с разворотом потока на 90°. Клапан открывается когда избыточное давление со стороны реактора превышает 35 кПа. Поток после клапана проходит горизонтальный трубопровод длиной 9 м, четыре отвода с разворотом потока на 90° и 2 задвижки и попадает в приемник. Контрольный клапан пружинного типа по существу служит для контроля уровня жидкости в реакторе, поскольку только гидростатический напор является источником давления на клапане. Определить:

А) Уровень жидкости в реакторе, когда клапан откроется.

Б) Расход жидкости в приемник при открытом клапане.

В) Стационарный уровень в реакторе, когда клапан открыт и жидкость вытекает.

Насосы и компрессоры

Насосы

Насосы объемного типа.

Насосы объемного типа предназначены для перемещения фиксированного объема жидкости в ходе циклической операции. Они включают плунжерные, шнековые, шестеренчатые и другие насосы. Объемный расход определяется вытесненным за цикл объемом рабочей среды (либо вращательным, либо возвратно- поступательным движением), умноженным на частоту циклов. Производительность, таким образом, определяется размерами и скоростью движения рабочих элементов насоса. Давление или напор, развиваемый насосом, зависит от внутреннего гидравлического сопротивления, мощности двигателя и трения движущихся частей. Следовательно, линия нагнетания в насосе не должна перекрываться, иначе неизбежна поломка насоса.

Итак, насосы объемного типа имеют не высокую объемную производительность, но способны создавать высокое давление. Эти насосы используют при постоянном расходе и изменяющимся напором. Они применимы для сетей с высоким давлением, высоковязкой жидкости, при условии строгого контроля расхода.

Центробежные насосы.

Работа центробежных насосов основана на принципе передачи энергии (или момента импульса) от вращающегося рабочего колеса к жидкости. Разрез типичного центробежного насоса представлен на рисунке Рисунок 5.1. Поток жидкости поступает вдоль оси рабочего колеса, которая может быть либо открыта, либо закрыта. Обычно имеется криволинейная полость для поступления жидкости. Жидкость движется по профилированным лопаткам рабочего колеса от центра к периферии и поступает в спиральный корпус насоса. Кинетическая энергия и импульс жидкости возрастает за счет передачи момента импульса от быстро вращающегося колеса. Кинетическая энергия потока преобразуется в давление или напор в расширяющемся корпусе насоса. Напор, развиваемый насосом, зависит от конструкции насоса, размеров, формы, скорости вращения колеса. Производительность определяется гидравлическим сопротивлением трубопровода, где установлен насос. Таким образом, такой тип насоса обеспечивает приблизительно постоянный напор и различную производительность с ограничениями обусловленными конструкцией, геометрическими размерами, мощностью двигателя.

Центробежные насосы могут работать на закрытую линию нагнетания. Жидкость будет циркулировать внутри насоса без причинения вреда. Однако такой ситуации следует избегать, поскольку энергия диссипации внутри насоса послужит причиной нагревания насоса и среды и дальнейшими неприятными последствиями. Центробежные насосы наиболее подходят для обычных жидкостей при широком разнообразии условий течения. Это наиболее распространенный тип насоса.

Характеристики насосов

Уравнение Бернулли, записанное для участка трубопровода от точки всасывания до точки нагнетания

(5.1)

Т.е. полная энергия или работа, совершенная над потоком насосом ведет к увеличению давления в потоке или росту напора . Однако, поскольку насос не имеет 100% эффективность, часть энергии, передаваемой насосу, теряется на трение или диссипирует. Очень сложно оценить эти потери. Для насоса принимают коэффициент эффективности , который является отношением полезной работы, сообщаемой потоку к полной работе, совершаемой электродвигателем .

5.2

Эффективность зависит от конструкции насоса и рабочего колеса, размеров и скорости вращения рабочего колеса.

Когда подбирают насос для конкретной цели, необходимо определиться с производительностью потока и напором, требуемым от насоса. Хотя многие насосы способны удовлетворить заданным требованиям, однако, наилучшим окажется тот, который будет иметь при этом максимальную эффективность. Условия применения и эффективность насоса позволяют определить подходящую мощность электродвигателя .

(5.3)

Мощность передается от двигателя к насосу и создает крутящий момент на рабочем колесе насоса (Г) и угловую скорость колеса (щ):

(5.4)

Если предположить, что жидкость покидает рабочее колесо тангенциально приблизительно с той же скоростью, то сохранение момента импульса потока при контакте с колесом дает:

(5.5)

где радиус рабочего колеса, момент импульса поступающей в насос жидкости считается равным нулю. Исключая Г из уравнений (5.4) и (5.5) и решая относительно , получим

(5.6)

Таким образом, напор насоса в первую очередь зависит от размеров рабочего колеса, его скорости вращения и его эффективности. Не зависит от расхода жидкости. Это выражение приблизительно верно для центробежных насосов в достаточно широком диапазоне расходов. Однако существует предельный расход, попытка увеличения которого приводит к падению напора. Максимальная эффективность для большинства насосов наступает при расходах, когда напор начинает падать.

На рисунке Рисунок 5.2 изображены характеристики насоса, определяемые производителем. Данная характеристика приведена для скорости вращения рабочего колеса 2900 об/мин, для различных диаметров рабочих колес от 175 мм до 214 мм. График представляет зависимость напора H (м) от производительности Q. Показаны также аналогичные графики мощности и эффективности. Максимальная эффективность для различных рабочих колес колеблется от 40 до 70%.

Отметим из (5.6), что напор не зависит от свойств жидкости, хотя по уравнению (5.4) следует, что мощность пропорциональна плотности перекачиваемой среды. Графики мощности показывают, какой необходимо выбирать двигатель для той или иной производительности. Кривые показывают кавитационные характеристики, которые будут рассмотрены позже.

Требования при перекачивании и выбор насоса.

Когда требуется подобрать насос, обеспечивающий нужную производительность и напор, необходимо определить его тип, размеры и тип рабочего колеса, мощность и скорость вращения двигателя для обеспечения его наилучшей работы. Наилучшая работа означает близость режима работы к точке максимальной эффективности на кривой характеристик рисунок Рисунок 5.2.

Требуемый напор

Любая трубопроводная сеть предназначена для обеспечения заданной производительности потока среды. Применение уравнения Бернулли для участка от точки входа (1) до точки выхода (2) определяет общую для сети движущую силу DF, необходимую для преодоления гидравлических сопротивлений.

(5.7)

где изменение кинетической энергии считается незначительным.

Полная движущая сила есть сумма напора, создаваемого насосом, перепадом давления по сети, перепадом гидростатических уровней точек входа и выхода.

(5.8)

Гидравлические потери на трение - сумма всех потерь от точки входа 1 до точки выхода 2.

(5.9)

где коэффициенты гидравлических потерь включают сопротивление труб, водопроводной арматуры и других местных сопротивлений трубопровода. Исключая и из (5.7), (5.8) и (5.9), и решая относительно напора насоса , получим:

.

(5.10)

Это уравнение связывает требуемый напор насоса с характеристиками потока и гидравлическими особенностями сети. Отметим, что квадратичная функция от расхода Q для высоко турбулентного потока, т.е. при постоянных значениях. Для ламинарного потока значения обратно пропорциональны числу Рейнольдса, что дает линейную зависимость от Q. Зависимость от Q приведена на рисунке Рисунок 5.2 в виде кривой S1 и называется характеристикой сети. Точка пересечения S1 и характеристики насоса даст величину .

Пример 5.1

Выбор насоса. Рассмотрим трубопровод, транспортирующий воду из резервуара А в резервуар Б с требуемой производительностью 50 м3/час. Оба резервуара находятся под атмосферным давлением. Уровень воды в резервуаре Б на 15 м выше чем в резервуаре А. Протяженность трубопровода 20 м с внутренним диаметром 50 мм, содержит один шаровой кран, шесть отводов с разворотом потока на 90°. Если насос имеет характеристику, показанную на рисунке Рисунок 5.2, какой диаметр рабочего колеса использовать, какова потребуется мощность двигателя?

Решение.

Необходимый напор для насоса определяется уравнением (5.10). Здесь , поскольку оба резервуара находятся под атмосферным давлением, . Число Рейнольдса при расходе 50 м3/час для воды равно 3.537Ч105, которое определяет коэффициент сопротивления для стальных труб 0.0057 при шероховатости . Коэффициент гидравлических потерь для трубы равен , коэффициенты гидравлических потерь для арматуры, согласно таблицы Таблица 4.2: отводы, предполагая фланцевое соединение, , , ; шаровой кран, , , . Гидравлические потери в соответствии с числом Рейнольдса трубопровода: . Кривая, обозначенная как S1 на рисунке Рисунок 5.2, построена в соответствии с уравнением (5.10) для этого коэффициента гидравлических потерь. Производительность в 50 м3/час потребует напор насоса 58,7 м.

Точка с расходом потока 50 м3/час на характеристики сети S1 (рисунок Рисунок 5.2) попадает между рабочими колесами 205 и 214 мм. Таким образом, диаметр 205 мм оказался слишком мал для обеспечения заданной производительности. Однако с колесо 214 мм будет получена производительность 52 м3/час.

Одним из способов достижения желаемого расхода 50 м3/час, очевидно, частично закрыть шаровой кран. Это эквивалентно увеличению гидравлических потерь в трубопроводе, что смещает график характеристики сети влево и делает более крутым. Эффективность насоса составит около 65%. Мощность двигателя для обеспечения работы насоса . Более экономичный способ регулировки это изменение скорости вращения рабочего колеса, хотя и более сложный.

Кавитация и минимальное давление всасывания.

Паровой затвор и кавитация.

Как отмечалось ранее, центробежный насос увеличивает давление потока за счет предания ему момента импульса, который трансформируется в давление в корпусе насоса. Поскольку скорость потока в области рабочего колеса больше, чем до и после насоса, то и давление потока там будет меньше. Минимальное давление для любого насоса должно быть меньше парциального давления пара перекачиваемой жидкости. Явление закипания жидкости в следствии чрезмерного падения давления носит название кавитации. Очевидно, что с ростом температуры возрастает и давление паров, а значит и создадутся более благоприятные условия для кавитации. Когда в центробежном насосе содержится газовая фаза или пар, напор в нем останется прежним, но поскольку давление пропорционально плотности среды, оно окажется на несколько порядков меньше, чем давление для жидкости при том же напоре. Ситуация, когда насос заполняется газом или паром, называется паровой затвор. При этом насос перестает функционировать.

Однако кавитация может нести более серьезные последствия, чем паровой затвор. Когда давление внутри насоса падает ниже уровня давления водяных паров, происходи вскипание воды. Как правило, паровые пузыри возникают у лопаток рабочего колеса. Эти пузыри переносятся в другую область потока где давление выше давления водяных паров. Пузыри пара при этом начинают схлопываться. Образование пузырей и их коллапс происходит очень быстро и вызывает акустические и ударные волны, которые служат причиной эрозии рабочего колеса и корпуса насоса.

Допустимая высота всасывания.

Чтобы предотвратить кавитацию необходимо, чтобы давление в камере нагнетания насоса было достаточно высоким. Это обеспечивается минимальное давление на линии всасывания. Это давление зависит от конструкции насоса, размеров и скорости вращения рабочего колеса, давления потока выражается через напор и носит название минимальная высота всасывания. На рисунке Рисунок 5.2 минимальное допустимое превышение давления над давлением паров на линии всасывания показано на нижнем графике в виде напора и обозначено . В иностранных источниках обозначают аббревиатурой (NPSH - net positive suction head). Минимальное давление всасывания почти не зависит от диаметра рабочего колеса при низких расходах потока и возрастает с ростом производительности насоса, так же как и с ростом размеров рабочего колеса. Различают минимальное значение , необходимое для предотвращения кавитации, и действующий напор на линии всасывания (). Кавитация не случится если

.

Значение проверяют в месте установки насоса на сети с целью выяснения возможности его эксплуатации. Таким образом, если давление на линии всасывания насоса , а давление паров при температуре работы насоса, то кавитация будет предотвращена, если

(5.11)

Давление определяют на основании уравнения Бернулли, примененного к линии всасывания насоса на трубопроводе. Например, если давление входящего потока в линию всасывания - , максимальная высота выше уровня точки входа, где можно установить насос без опасения возникновения кавитации, определяется уравнением Бернулли от до

(5.12)

где для определения использовано уравнение (5.11). - скорость потока, поступающего в линию всасывания. - скорость потока на выходе линии всасывания (перед насосом). -сумма гидравлических потерь на линии всасывания от точки подачи до входа в насос. Диаметр штуцера всасывания насоса обычно больше диаметра штуцера нагнетания с целью минимизации кинетической энергии входного потока, поскольку эта кинетическая энергия уменьшает допустимую высоту установки насоса и способствует возникновению кавитации. Отметим, что если максимально допустимая высота установки насоса получается отрицательной, насос необходимо установить ниже уровня входа на линии всасывания.

Минимальное значение на характеристиках насоса изображается для ситуации, когда штуцер нагнетания насоса полностью открыт. Однако, если запустить насос с закрытой линией нагнетания возрастут рециркуляционные потоки внутри насоса, возрастет диссипация энергии и увеличится значение .

Пример 5.2

Максимальная высота установки насоса. Центробежный насос с характеристиками, изображенными на рисунке Рисунок 5.2, используют для перекачки органической жидкости из испарителя в хранилище через стальной трубопровод с внутренним диаметром 50 мм, расходом 45 м3/час. Давление в испарителе 2,5 атм. Давление паров жидкости 230 мм рт. ст., плотность 0,85 г/см3, вязкость 0,5 сП. при рабочей температуре. Если линия всасывания насоса имеет внутренний диаметр 50 мм. В ней имеется два отвода с разворотом потока на 90° и шаровой кран. Насос имеет рабочее колесо диаметром 195 мм. На какой высоте над уровнем кипятильника можно установить насос не опасаясь кавитации?

Решение.

Максимальная высота линии всасывания берется из формулы (5.12). Из рисунка Рисунок 5.2 берется значение (NPSH) для расхода 45 м3/час. Это величина 3,5 м. Скоростью потока в кипятильнике можно пренебречь и скорость в трубе . Гидравлические потери в линии всасывания:

где - гидравлические потери труб линии всасывания. Гидравлические потери для крана и отводов определяются методом 3-K. Исходные данные берутся из таблицы Таблица 4.2: отводы , , ; шаровой кран, , , . Число Рейнольдса для потока в линии всасывания 5,41Ч105. Шероховатость для стальных труб . В результате по уравнению (3.59) коэффициент трения равен . Заметим, что длина трубы h в определении , которая является максимальной высотой установки насоса из уравнения (5.12), полагая, что линия всасывания вертикальна. Неизвестная h, таким образом, появляется с обеих сторон уравнения. Решая (5.12) относительно h, получим 19,5 м.

Коэффициент быстроходности

Расход, напор, скорость вращения рабочего колеса в точке максимальной эффективности насоса (точка BEP) могут быть использованы для определения коэффициентом быстроходности:

(5.13)

При вычислении по формуле (5.13) необходима согласованность размерностей. Обычно используют: N [об/мин] - частота вращения рабочего колеса; Q [м3/мин] - производительность насоса в точке максимальной эффективности; H [м] - напор насоса. Значение коэффициента быстроходности отражает, таким образом, отношение производительности насоса к его напору при BEP и зависит от конструкции рабочего колеса. Увеличение связано с увеличением ширины лопасти рабочего колеса, т.е. по мере роста рабочее колесо преобразуется от колеса с радиальной подачей к колесу с осевой подачей. Рабочие колеса в зависимости от коэффициента быстроходности можно условно разделить на несколько категорий (см. рисунок Рисунок 5.3).

Условия работы лопастей колес различной быстроходности не одинаковы. В тихоходном колесе 1 (рисунок Рисунок 5.3) струи потока движутся практически в одинаковых условиях, входная кромка лопасти лежит на цилиндрической поверхности, а сама лопасть является цилиндрической. Это особенность радиальных центробежных колес.

В нормальных и быстроходных колесах входные кромки лопастей вынесены в область поворота потока жидкости, т.е. туда, где направление потока меняется от осевого к радиальному. Это вызывает превращение цилиндрической лопасти в лопасть с поверхностью двоякой кривизны. Резко выраженными формами лопастей двоякой кривизны обладают диагональные насосы.

Коэффициент быстроходности подачи.

Другим показателем, аналогичным коэффициенту быстроходности является коэффициент быстроходности подачи, .

(5.14)

Единицы измерения, используемые в (5.14) так же [об/мин], [м3/мин] и [м]. Этот показатель отражает поведение потоков на входе геометрически подобных входных окон насосов. Отметим, что отражает только кавитационные характеристики насоса, связанные условиями всасывания, в отличии от , отражающего характеристики насоса при BEP. Коэффициент быстроходности подачи может быть использован для определения условий, при которых происходит чрезмерная рециркуляция потока в области входа в рабочее колесо. Рециркуляция включает обратные потоки и инициирует не желательный градиент давления на входе в рабочее колесо. Это явление влияет на границы диапазона устойчивой работы насоса. Для примера на рисунке Рисунок 5.4 показан эффект от коэффициента быстроходности подачи на устойчивость рабочего окна, выраженного в виде зависимости от процентов производительности при BEP при различных .

Следует отметить, что существуют противоречивые требования к параметрам конструктивных особенностей центробежных насосов. На пример, уравнение (5.12) показывает, что чем меньше скорость всасывания , тем меньше склонность к кавитации, т.е. тем меньше требуемая величина . Это может послужить поводом для увеличения диаметра входного окна в рабочее колесо для минимизации . Однако большое входное окно рабочего колеса вызывает более резкое изменение направление потока в рабочем колесе, что способствует возникновению рециркуляции. Поэтому входное окно в рабочее колесо предпочтительнее делать малого диаметра.

Компрессоры.

Компрессор задуман как насос высокого давления для сжимаемых сред. «Высокое давление» означает условие, при котором свойство сжимаемости жидкости или газа должно учитываться. Это обычно происходит при изменении давления на 30% и более. Для «низкого давления», т.е. при меньшем изменении давления, вентилятор рассматривается как «насос» для газа. Работа вентилятора может быть проанализирована при помощи уравнения для несжимаемого потока, поскольку относительное изменение давления, а значит и изменение плотностей не велико. Подобно насосам, компрессоры могут быть объемного и центробежного типов. Исполнения бывают ориентированы относительно высоких давлений и низких производительностей, либо наоборот, для низких давлений и высоких производительностей. Главное отличие в основных уравнениях это отличие в условиях работы, т.е. когда система изотермическая или адиабатическая. В последующем анализе полагаем газ идеальным, что означает выполнение основных газовых законов. Это предположение может быть изменено при помощи соответствующих поправочных коэффициентов. Для идеального сжатия (без трения) работа сжатия определяется уравнением Бернулли, которое сводится к:

.

(5.15)

Закон сохранения энергии для газа может быть записан как

(5.16)

которое утверждает, что работа сжатия плюс энергия диссипации, благодаря явлениям трения, плюс теплопередача ведут к увеличению энтальпии газа. Полагая идеальные свойства газа, плотность равна

.

(5.17)

Работа сжатия не может быть определена при помощи уравнения (5.15), используя (5.17), если условие проведения процесса и температура не определены. Рассмотрим два режима: адиабатическое сжатие и изотермическое.

Изотермическое сжатие.

Если температура постоянна, исключение с из (5.17) и (5.15) и оценка интеграла дает:

(5.18)

где отношение называется степенью сжатия.

Изоэнтропическое сжатие

Для идеального газа адиабатическими условиями являются:

, где

(5.19)

Адиабатический процесс без трения является изоэнтропическим. Показатель адиабаты k для воздуха и двухатомных газов, таких как и т.д. равен 1,4. Для трехатомных и высших газов - 1,3. Соответствующее выражение для изотермических условий

(5.20)

Отметим, что изотермический процесс это особый случай изоэнтропического процесса, когда показатель адиабаты равен 1. Константа для уравнений (5.19) и (5.20) может быть оценена из известных условий в некоторой точке системы (т.е. ). Используем уравнения (5.19) и (5.17), чтобы получить:

.

Полученное выражение используем, чтобы исключить плотность из (5.15) и оценивая интеграл, получим

(5.21)

Установив показатель адиабаты , из уравнения (5.21), пользуясь правилом Лопиталя, можно получить уравнение (5.18).

Сравнив работы сжатия газа для изотермического и изоэнтропийного процессов, видно, что изотермическая работа всегда меньше изоэнтропийной. Однако в большинстве случаев компрессоры действуют по адиабатической схеме процесса, поскольку время нахождения газа в компрессоре слишком мало для отвода тепла. Рост температуры в результате изоэнтропического сжатия определяется путем исключения с из (5.17) и (5.19):

(5.22)

В действительности для большинства компрессоров условия сжатия не являются ни чисто изотермическими, ни чисто изоэнтропическими. Условия реального сжатия занимают некоторое промежуточное положение. Это может учитываться при расчете работы сжатия изоэнтропического процесса (5.21), заменив адиабатическую константу политропической г, где . Значение г является как функцией конструктивных особенностей компрессора и свойств газа.

Стадии сжатия.

Часто невозможно достигнуть требуемой степени сжатия в одном компрессоре, особенно центробежном. В таких случаях применяют последовательное сжатие для достижения его необходимой степени. Для повышения эффективности такого процесса между стадиями осуществляют охлаждение газа. При промежуточном охлаждении до температуры можно показать, что с ростом количества стадий в пределе получим изотермический процесс сжатия с температурой .

Для многостадийного процесса оптимальной степенью сжатия на стадии будет минимизация полной работы. Рассмотрим две стадии сжатия с промежуточным охлаждением. Газ поступает на стадию 1 с параметрами . Покидает стадию 1 с параметрами и охлаждается до температуры . Поступает на стадию 2 с параметрами и покидает с . Вычислим изоэнтропическую работу обеих стадий по формуле (5.21). Получим производную от нее относительно промежуточного давления и приравняем ее нулю. Таким образом, можно найти промежуточное давление обеспечивающее минимум полной работы. В результате получим:

или

(5.23)

Таким образом, полная работа минимизируется, если степень сжатия на каждой стадии одинакова. Этот результат легко обобщается на любое число стадий n.

(5.24)

Если межстадийное охлаждение отсутствует или производится охлаждение до температуры отличной от , можно показать, что оптимальная степень сжатия для каждой стадии (i) связана с температурой входа на стадию как.

(5.25)

Эффективность

Вышеприведенные уравнения приведены для идеального компрессора (без трения). Чтобы учесть потери на трение, идеальную вычисленную работу делят на коэффициент эффективности компрессора, . Это позволяет получить полную работу, произведенную компрессором.

(5.26)

Потери энергии диссипируют в тепловую энергию, которая увеличивает температуру газа. Этот рост температуры является дополнительным по отношению к росту, обусловленному адиабатическим процессом.

(5.27)

Задачи

1. Какое давление будет создано насосом для жидкости с плотностью 1,4 г/см3 при расходе 68 м3/час используя рабочее колесо диаметром 300 мм, приводимое в действие двигателем с частотой вращения 1100 об/мин. Имеется подобный лабораторный насос с диаметром колеса 150 мм, оснащенный двигателем с частотой вращения 1800 об/мин. Необходимо провести эксперимент на лабораторном насосе при условиях, которые позволят определить давление, развиваемое большим насосом.

А) Нужно ли использовать такую же жидкость как в большом насосе или другую?

Б) Если использовать такую же жидкость, какой расход обеспечит лабораторный насос, подобный большому насосу?

В) Если лабораторный насос развивает давление 10,2 атм. при соответствующем расходе, какое давление будет насос развивать при 68 м3/час?

Г) Какое давление будет развивать лабораторный насос на воде при расходе 68 м3/час?

2.Винт скоростной лодки имеет 30 см в диаметре и погружен на 30 см ниже уровня воды. При какой скорости вращения возникнет кавитация? Давление водяных паров при рабочей температуре 18,65 мм рт. ст.

3.Необходимо выбрать насос для перекачки воды с расходом 1130 м3/час на расстояние 15 км по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 450 мм. Гидравлические потери на водопроводной арматуре эквивалентны потерям для 10% длины трубопровода. Насос обладает эффективностью 70%. Если частота вращения двигателя для привода насоса 1200 об/мин, определить:

А) Требуемую мощность и крутящий момент двигателя.

Б) Диаметр рабочего колеса, которое можно использовать в насосе.

4.Необходимо выбрать центробежный насос, который будет обеспечивать давление 2,7 атм. при перекачке жидкости с плотностью 0,88 г/см3 с расходом 68 м3/час. Из всех приведенных в приложении характеристик насосов выбрать наиболее подходящую для этой работы. Определить напор, диаметр рабочего колеса, частоту вращения двигателя, эффективность, мощность двигателя.

5.Нефь с характеристиками (м=4 сП, с=0,86 г/см3) перекачивается из резервуара на переработку с расходом 45 м3/час. Уровень слива нефти выше уровня подачи на 3 м. Трубопроводная система состоит из: прямых стальных труб протяженностью 60 м и внутренним диаметром 75 мм; 25 отводов с разворотом потока на 90°; 6 Т-образных переходников, используемых для разворота потока; 2 обратных клапанов; 4 шаровых крана. Подобрать по характеристикам подходящий насос для этой работы. Определить напор и эффективность насоса, размеры рабочего колеса, мощность электродвигателя.

6.Центробежный насос обеспечивает циркуляцию холодной воды с расходом 1140 м3/час под давлением 10 атм. Если насос приводится в действие двигателем с частотой вращения 1800 об/мин, какова должна быть мощность и крутящий момент двигателя? Каков диаметр рабочего колеса? Принять эффективность насоса 60%.

7.Для перекачивания жидкости с плотностью 0,9 г/см3 по трубопроводу, с расходом 230 м3/час, требуется мощность 45 кВт. Определить напор насоса, крутящий момент двигателя, оценить диаметр рабочего колеса, если двигатель имеет частоту вращения 1800 об/мин.

8.Из предварительного анализа водопроводной системы определили, что насос должен транспортировать 115 м3/час под давлением 4 атм. Если принять частоту вращения двигателя 1800 об/мин, эффективность насоса 70%, определить:

А) Требуемую мощность электродвигателя.

Б) Требуемый крутящий момент электродвигателя.

В) Подходящий диаметр рабочего колеса для насоса.

9.Необходимо выкачивать воду при температуре 21°С из открытой скважины глубиной 60 м с расходом 7 м3/час по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 25 мм, используя центробежный насос, имеющий . На каком максимальном расстоянии над уровнем воды можно разместить насос без опасения возникновения кавитации? Давление водяных паров при температуре 16°C -18.7 мм рт. ст.

10.Конденсат пара при давлении 1 атм. и температуре 95°C (526 мм рт. ст.) возвращается в бойлер из конденсатора центробежным насосом. Производительность возврата 23 м3/час через стальной трубопровод с внутренним диаметром 65 мм. Если эквивалентная длина трубопровода между конденсатором и насосом составляет 15 м, насос имеет допустимую высоту всасывания . На какой максимальной высоте над конденсатором можно установить насос?

11.Воду с температурой 71°C нужно перекачивать с производительностью 23 м3/час по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 50 мм из резервуара А в резервуар Б. Резервуар Б расположен на 30 м выше резервуара А. Давление в резервуаре А атмосферное. Если используемый насос имеет допустимую высоту всасывания , на какой высоте над резервуаром А можно его установить?

12.Насос, имеющий внутренний диаметр на линии всасывания 25 мм, используется для перекачки горячей воды из открытой скважины. Требуемый расход 3,4 м3/час. Температура воды 90°C при давлении водяных паров 526 мм рт. ст. и плотность 0,961 г/см3. Если допустимая высота всасывания 1,2 м, на какой максимальной высоте над уровнем воды можно установить насос с условием его нормальной работы?

13.Горячую воду нужно откачивать из водоносного слоя геотермальных вод, расположенного на глубине 150 м. Температура и избыточное давление воды в этом слое соответственно 163°C и 10,2 атм. Воду нужно откачивать с расходом 23 м3/час по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 65 мм. Имеется насос с допустимой высотой всасывания 2 м. Линия всасывания содержит так же 4 отвода с разворотом потока на 90° и одну задвижку. Насколько глубоко ниже уровня земли нужно установить насос при условии его нормальной работы?

...