• Главная
• О выборе насосов
• Выбор насосов по каталогам

После определения расчетных напора Яр и подачи Qpнасоса выбирают насос, который должен не только обеспечивать расчет­ные параметры, но и по возможности удовлетворять следующим
требованиям:

1. — иметь высокий КПД;
2. — наименьший допустимый кавитационный запас Дйдоп;
3. — наилучшие эксплуатационные возможности;
4. — минимальные габариты и массу;
5. — иметь серийный выпуск промышленностью.

Насос подбирают согласно расчетным Яр и Qpпо каталогам на­сосного оборудования, предназначенным для проектных органи­заций и предприятий, эксплуатирующих насосы. В зависимости от назначения и конструкции насоса сначала его подбирают по сводным характеристикам H-f(Q), которые приведены на рисун­ках 4.2…4.5. На этих рисунках показаны выпускаемые нашей про­мышленностью насосы различных марок и рекомендуемые рабо­чие диапазоны по QhH, при которых насосы работают с достаточ­но высокой экономичностью (обычно г\ >0,9rjmax). Кроме того, там указаны частоты вращения валов насосов, которым соответ­ствуют представленные характеристики Н =f(Q). Определив мар­ку насоса по заданным Qи Нр, находят в каталогах более подробные сведения о насосе и его характеристиках. Ниже на нескольких примерах показаны различные случаи выбора насосов по катало­гам.
Пример 1. Подобрать насос по расчетным <20 = 252м3/чи Яр = 30 м.
По сводным характеристикам насосов типа К и КМ (см. рис. 4.2) находим насос К-290/30, удовлетворяющий £>ри #Dc n= = 1450мин”1 при £ = 252м3/чи Я=30м, г| = 81%, Дйдоп = 4м, мощность на валу насоса N— 25,5 кВт. Масса насоса 179 кг, габари­ты 850×610x575 мм.
По сводным характеристикам насосов типа Д (см. рис. 4.2, б, точка А) определяем насос Д200-36 с п = 1450 мин”1, который при 0= 252 м3/ч и Я- 30 м имеет ц = 68 %, N= 30,2 кВт, ЛЛдоп = 4,5 м. Масса насоса 270 кг, габариты 980 х 799 х 738 мм.
Сравнивая два варианта подобранного насоса, видим, что оба насоса удовлетворяют одному из вышеприведенных требований. Но лучше требованиям, приведенным на с. 107, отвечает насос К-290/30, так как он имеет КПД на 13 % выше, мощность на валу насоса на 15 % меньше, допустимый кавитационный запас его меньше. В отношении требования 3 следует отметить, что насос Д200-36 по сравнению с насосом К-290/30 более удобен в монтаже и демонтаже, так как имеет горизонтальный разъем. Однако насос К-290/30 имеет меньшие габариты и массу, что снижает стоимость строительства. Из сравнения двух вариантов можно сделать предварительный вывод, что целесообразнее использовать насос К-290/30. Однако окончательное решение можно принимать толь­ко после проведения технико-экономических расчетов, учитываю­щих строительно-монтажные и эксплуатационные затраты.
Пример 2. Подобрать насос для рабочих параметров Qp= 2,1 м3/с и Я, = 25,6 м (по примерам, изложенным в разделах 4.3 и 4.4).
На сводных характеристиках указанным параметрам соответ­ствует насос типа ВТ-80ВЦ-2,5/40 (800В-2,5/40)сй = 500 мин*’ (точ­ка А с координатами Qpи Яр попала в криволинейный много­угольник, соответствующий этой марке). В каталоге находим ха­рактеристику насоса, которая показана на рисунке 4.3. Сплошные линии соответствуют насосу с максимальным диаметром рабочего колеса D2= 1010 мм, штрихпунктирные — с минимально допусти­мым диаметром D2= 940 мм. Если точка А попадает на одну из ли­ний характеристик H=f(Q) или в 2%-ю зону по напору Я в ту и другую сторону от этих линий, то окончательно выбираем насос с указанными на характеристиках диаметрами рабочих колес D2. Если точка А располагается между двумя характеристиками Я =f(Q), то рабочее колесо необходимо обточить до нужного диа­метра D2= Аобт-
1. Проводим на характеристике насоса параболу Я = aQ2,

Рис. 4.3. Характеристики насоса 80ВЦ-2.5/40 напора Н, коэффициента полезного действия Т1 и допустимого кавитационного запаса ДЛДОП при л - 500 кии

1.Находим точку пересечения этой параболы с верхней характе­ ристикой насоса Я =f(Q) и обозначим ее буквой Е.
2. Вычисляем коэффициент быстроходности насоса, принимая
при этом QaH(см. рис. 4.3) на режиме л =цтах
 
4.Рассчитываем диаметр обточки рабочего колеса по форму­лам:



Максимальные степени обточки рабочих колес центробежных насосов в зависимости от коэффициента быстроходности приведе­ны ниже:


6. Определяем, задаваясь несколькими подачами исходного на­соса, его характеристику Я =f(Q) с обточенным рабочим колесом по формулам:

7. Получаем характеристику ц =f(Q) насоса с обточенным коле­сом, учитывая, что КПД насоса снижается на каждые 10 % обточки на 1 % при ns= 60…120 и на 2,5 % — при ns> 120 мин-1.
4.4. Результаты пересчета характеристики насоса при изменении диаметра рабочего колеса

Результаты расчетов по пунктам 6 и 7 сводим в таблицу 4.4. 8. Рассчитываем характеристику насоса N=f(Q) с обточенным рабочим колесом по формуле:

Если при обточке рабочего колеса КПД насоса снижается ме­нее чем на 1 %,то

Характеристика насоса ДЛдоп=УГ0 при обточке рабочего колеса не изменяется.
Характеристика Н ~f(Q) при обточенном рабочем колесе насоса показана на рисунке 4.3, а характеристика л =f(Q) может быть пост­роена по данным таблицы 4.4.
Учитывая, что насос в процессе эксплуатации может работать с разными напорами — от #р.тах до Яр min (см. раздел 3), находим на графике Я -f(Q) диапазон изменения его подач: Q?min = 1,95 м3/с, Qp.mux= 2,3 м3/с (см. рис. 4.3).
Определяем допустимую отметку установки насоса 80ВЦ-2,5/ 40 в насосной станции, проектируемой по исходным данным, при­веденным на рисунках 1.1 и 1.2. Так как длина подводящего канала относительно мала (Хп к = 0,256 км), то снижением уровня воды пе­ред зданием насосной станции за счет уклона дна канала пренебре­гаем. Допустимую отметку установки насоса рассчитываем по фор­мулам (4.9) и (4.10).
Наиболее неблагоприятные условия для работы насоса будут в том случае, когда значение ДЛД0П будет максимальным. Это соответ­ствует режиму работы насоса при Q= Qp,m-m(см. рис, 4.3). Полагая, что Яа = 10 м, ЯГ1Ж= 0,2 м, hcyc= 0,2 м, получаем

Для обеспечения полной залитости внутренних полостей насо­са водой при JyBHmill (обеспечение пуска насоса без примене­ния вакуум-системы) назначаем отметку установки насоса УН -= -ГУВИт1п-0,75 = 26,25 м.
Таким образом, условия бескавитационной работы насоса, ког­да -ГУН < 4УНДОШ выполняются при любых подачах насоса в про­цессе эксплуатации насосной станции.
Если по параметрам Q?и Яр и условиям проектирования насос­ной станции подходит осевой насос, то у него подбираем угол уста­новки лопасти, а характеристику насоса Н ~f(Q) определяем мето­дом интерполяции. Она должна проходить через точку А с коорди­натами Qp, Яр. Точки пересечения этой характеристики с кривыми r\ — const и ДА = const (на рис. 4.5 — сплошные и пунктирные линии соответственно) используем для построения рабочих характерис­тик осевого насоса H=f(Q), r\ =f(Q), N=f(Q) и ДАД0П = f(Q) при п = const. Обточка рабочего колеса осевого насоса недопустима.
Пример 3. Подобрать насос для Q?= 400 м3/ч и Яр = 18 м.

По сводным характеристикам насос с такими параметрами по­добрать не удалось. Поэтому используем метод подбора насоса с изменением его частоты вращения. Отдав предпочтение насосам типа Д, видим, что расчетная точка А с координатами Qp= 400 м3/ч и Нр= 18 м ближе всего располагается к криволинейному много­угольнику, которому соответствует насос Д630-90 с п = 980 мин”1 (см. рис. 4.2, 6). Ясно, что если выбрать этот насос, то его частота вращения будет меньше, чемуказанная. Разрешения завода-изгото­вителя на использование этого насоса с меньшей частотой враще­ния не требуется. Ближайшая стандартная меньшая частота враще­ния « = 730 мин”1.


Полагая, что насос будет использован при частоте вращения п = 730 мин”1, находим по формулам подобия условную рабочую точку Л при п = 980 мин”1.


ЕслиточкалГскоординатами<2′Р = 537 м3/ч и Н’р = 32,4 попадав криволинейный многоугольник, которому соответствует насос Д63О-9О с п = 980 мин”1, то насос выбран. Если нет, то делаем по­пытки использовать его при других стандартных частотах враще­ния или используем другие насосы. В данном случае насос Д630-90 может быть применен при частоте вращения п = 730 мин”1. Его ис­ходные характеристики H~f(Q), r\ ~f(Q) и ДЛДО1Т =f(Q) даны для ча­стоты вращения и = 960мин~’ [6].
Задаемся несколькими подачами и пересчитываем указанные характеристики по формулам подобия

При этом считают, что КПД насоса при различных частотах вращения на подобных режимах не изменяется. Расчет проводим в табличной форме (табл. 4.5).
Исходные и пересчитанные характеристики насоса Д630-90 по­казаны на рисунке 4.4. Далее обтачиваем рабочее колесо насоса и находим его характеристики так же, как и в предыдущем примере. Результаты расчета характеристик насоса с обточенным рабочим колесом приведены в таблице 4.6 и на рисунке 4.4.

4.5. Результаты пересчета характеристик насоса с одной частоты вращения на другую

4.6. Результаты пересчета характеристик насоса при изменении диаметра рабочего колеса

Пример 4. Если изложенными способами подобрать насос из ос­военных промышленностью невозможно, а технико-экономичес­кие расчеты показывают целесообразность проектирования нового насоса (например, с существенно большими параметрами Qи И), то, используя законы подобия, можно спроектировать новый насос на основе модельного, который ближе всего подходит по напору и конструкции к новому насосу. Например, требуется спроектиро­вать вертикальный насос с параметрами Qp= 40 м3/с и Нр = 12,5 м. По сводным характеристикам осевых лопастных насосов (см. рис. 4.2, д) определяем, что это — зона работы осевых насосов второй модели (типа 02 или ОП2). В качестве модельного принимаем на­сос ОПВ2-185. Характеристика этого насоса показана на рисунке 4.5. Выбираем параметры исходной точки: Н= 15 м, Q= 15,5 м3/с, т| = 86,5 %, ДА] = 11 м, п = 300 мин”1. Масса насоса 34 500 кг, диа­метр рабочего колеса DpK= 1850 мм.
Отношение напоров нового и модельного насосов Щ/Н =12,5/ 15 = 0,835. Теория подобия лопастных насосов позволяет запи­сать [9]:

Рис. 4.4. Характеристики насоса Д630-9и при различной частоте вращения:

1— исходная характеристика насоса при я = 960 мин”1 и D2= 525 мм; 2 — при п = 730 мин”"1 и Дг = 525 мм; 3 — прил = 730мин”‘ и Д>~Аорт= 500 мм

Рис. 4.5. Характеристики модельного насоса ОПВ2-185 при и = 300 мин-’ и нового
ОПВ2-305 при и = 166,7 мин”1 (в скобках — КПД нового насоса, пунктирные линии —
кавитационные характеристики модельного насоса по первому критическому режиму)

Подставляя параметры насосов на расчетном режиме в первую из формул, получаем

Следовательно, частота вращения вала нового насоса

Ближайшая синхронная частота вращения 166,7 мин \ пере­считав, находят коэффициент

Следовательно, искомый диаметр рабочего колеса нового насо са должен быть равен

который округляем до 3050 мм.
Окончательные коэффициенты для дальнейших расчетов

Новый насос может иметь следующую марку ОП2-305 с п = 166,7 мин-1. Характеристику нового насоса получим, пересчи­тав характеристики модельного насоса по формулам подобия [9]:

Если коэффициенты запаса А для модельного и нового насосов остаются неизменными, то можно записать

Для упрощения построения характеристики нового насоса па­раметры модельного насоса выбираем в точках пересечения кри­вых Ям =f(QM) и т)м = const.
Характеристики нового насоса можно построить и так: на ха­рактеристике насоса ОП2-185 наносим шкалы подачи и напоров. Значения КПД нового насоса увеличиваем на 1,5 % и заменяем на новые значения ДАГ (Д/г^ = 0,845дЛ1м = const). При этом масштаб шкалы подачи увеличивается в 2,49 раза, а напора —в 0,845 раза (см. рис. 4.5).
Масса вновь проектируемого насоса в первом приближении может быть вычислена по формуле

Габариты нового насоса приближенно можно определить, ум­ножая все линейные размеры на iD= 1,65.
Пример 5. Рассмотреть все возможные варианты подбора обо­рудования для подъема воды из скважины и подачи ее в резервуар, расположенный в 500 м от устья скважины. Исходные данные: Qp~ 180м3/ч, или 50 л/с, удельный дебит скважины до= 15м3/ч, водовод стальной Dy— 250 мм, отметка воды в резервуаре 74 м.
В данном примере могут быть рассмотрены четыре варианта оборудования: артезианские (типа А или АТН) и электропогруж­ные насосы (типа ЭЦВ), эрлифтная и насосно-гидроэлеваторная (с водоструйным насосом) установки.
Вариант 1. Оборудование — погружной (артезианский) насос (рис. 4.6, а). Расчетный напор насоса

По сводным характеристикам скважинных насосов (см. рис. 4.2, ж) определяем, что наиболее близкие параметры имеет насос АТН14-1-3. В каталогах находим более подробные данные об этом насосе, который при напоре 47 м имеет следующие параметры: 0=2ООм3/ч, мощность 55 кВт, КПД = 69%, электродвигатель

Рис. 4.6. Установка для подъема воды из скважины (отметки и размеры в м):

а — артезианский насос АТН 14-1 -3; 6 — погружной электронасос типа ЭЦВ; в — эрлифтная уста­новка; 1 — обсадная труба; 2 — турбинный {артезианский} насос; 3 и 4 — динамический и стати­ческий уровни; 5— напорный трубопровод с трансмиссионным валом; 6— напорный трубопро­вод (Dy= 250 мм, длина500 м); 7— электродвигатель АВШ-55; 8— погружной электродвигатель; 9— погружной насос; 10— водоподъемная труба; 11 — колодец железобетонный сборный; 12 — вентиляционная труба; 13— башмак-форсунка; 14— воздушная труба от компрессора; /5—на­сос подкачки; i£—приемныйбак(можетбытьсовмещенсрезервуаром насосной станции под­качки); 17— воздухоотделитель; 18— отвод воздуха; 19— уровень излива

АВШ-55, частота вращения 1475 мин”1, масса насоса 207 кг, диа­метр обсадной трубы 400 мм. Рабочая часть насоса должна быть опущенавскважинуцеликом,нижединамическогоуровняводы,то есть ниже отметки 30,0 м.
Вариант 2. Оборудование — скважинный электронасос (рис. 4.6, б). По сводным характеристикам скважинных насосов (см. рис. 4.2, г) определяем, что для данного случая наиболее близкие параметры имеет насос ЭЦВ12-160-65. Вносим поправку в потери напора, по­скольку диаметр водоподъемного трубопровода для этого насоса 150 мм, а не 250 мм, как было в первом случае:

В соответствии с данными каталога электронасос ЭЦВ12-160-65 имеет при напоре Н~ 50 м следующие параметры: подача 200 м3/ч, КПД = 60 %, мощность насоса 35 кВт, электродвигатель ПЭД8-45-270, мощность двигателя 45 кВт, масса электронасоса 400 кг, диа­метр обсадной трубы Dy= 300 мм.
Вариант 3. Оборудование — эрлифтная установка (рис. 4.6, в). В связи с тем что эрлифт имеет более низкий КПД, чем насосы, и мо­жет работать только на вертикальных водоводах, воду на отметку 74,0 м подаем в два подъема. Первый подъем — эрлифт, подающий воду в бак, расположенный над землей у скважины. Второй подъем — центробежный насос, который забирает воду из бака и подает ее по водоводу в резервуар. Исходные данные для расчетов приведены на рисунке 4.6, в.
Принцип работы установки заключается в следующем. Сжатый воздух от компрессора по трубе 14 подается в скважину, где через башмак-форсунку 13 он попадает в водоподъемную трубу 10 и, смешиваясь с водой, поднимается вверх в воздухоотделитель 17. Воздух уходит в атмосферу, вода сливается в бак 16. Отсюда ее и забирает центробежный насос 15 и по трубопроводу 6 подает в ре­зервуар. Ниже приведен приближенный расчет этой установки.

1. Заглубление баш мака-форсунки от уровня излива

4.7. Соотношение параметров эрлифтов

2. Длина водоподъемной трубы

3. Глубина скважины

4. Необходимая подача воздуха для работы эрлифта

Гидравлический КПД эрлифта Чв.в берем из таблицы 4.7. Основ­ные потери энергии в эрлифте происходят из-за трения эмульсии, проскальзывания пузырьков воздуха, истечения воздуха из форсун­ки, ускорения движения эмульсии, слива эмульсии из водоподъем­ной трубы, поглощения тепла при расширении пузырьков воздуха вследствие уменьшения давления при подъеме эмульсии по водо­подъемной трубе.
Вычислить потери трудно, поэтому для практических целей можно пользоваться гидравлическими КПД, указанными в табли­це 4.7.
5. Полача компрессора. м3/мин.

Практически для средних условий (с учетом утечек и др.) подача компрессора

6. Расчетное давление компрессора: пусковое

7. Для обеспечения эрлифта сжатым воздухом по справочникам-каталогам подбираем два стандартных передвижных компрессора ЭК-9М подачей по 9 м3/мин и давлением 0,6 МПа. В качестве при­вода используем электродвигатели А2-92-6 мощностью по 75 кВт. Между компрессором и эрлифтом устанавливают ресивер. Вмести­мость его для компрессора подачей менее 30 м3/мин


С учетом перечня изготавливаемых ресиверов принимаем бли­жайший больший ресивер вместимостью 10 м.
8. Для увеличения гидравлического КПД эрлифта при больших высотах подъема (больше 30…40 м) диаметр водоподъемной трубы делаем переменным. Опыт эксплуатации наиболее экономичных эрлифтов показал, что скорость движения воды или эмульсии дол­жна быть в трубе до форсунки 1…2 м/с, у форсунки 3…5 м/с и у из-лива 6…8 м/с. Воздушная труба может быть расположена снаружи водоподъемной трубы (внешняя, параллельная система) и внутри (центральная, внутренняя система). В последнем случае увеличи­ваем диаметр водоподъемной трубы. Внутренний диаметр воздуш­ной трубы рассчитываем по средней рекомендуемой скорости движения воздуха vB03 = 8…10 м/с. Принимаем vBO3 = 9 м/с и опре­деляем внутренний диаметр трубы:

Принимаем трубу с наружным диаметром 83 мм.
Воздушную трубу располагаем центрально. Для сокращения арифметических действий рассмотрим вариант водоподъемной трубы с одинаковым ее внутренним диаметром по всей длине. Ди­аметр вычисляем по средней скорости движения эмульсии, реко-воздушной трубой vra = 7 м/с, с учетом стеснения сечения

В соответствии с ГОСТ 8732—70 наружный диаметр водоподъ­емной трубы принимаем D~ 273 мм (толщина стенки 7 мм), а об­садной —Z)o = 325 мм (толщина стенки 10 мм).
9. Для оценки полученных результатов в таблицах 4.8 и 4.9 при­водим некоторые практические данные по выполненным эрлифт-ным установкам.

4.8. Диаметры труб, мм, в зависимости от подачи эрлифта

4.9. Основные данные по выполненным конструкциям эрлифтов

где Нгтах—максимальная геодезическая высота подъема, #r.max = 74,0 — 63,0-= 11 м; Лу — местные потери, Ам = 1 м; кп— потери по длине трубопровода, Ал = 1000/1 = 5,67-0,5 = 2,84 м.
По сводным характеристикам центробежных консольных насо­сов (см. рис. 4.2, о) и каталогам выбираем насос К-160/20, парамет­ры которого после обточки рабочего колеса будут: Q- 180м3/ч; Н= 14,84м;т] = 78 %; Ahmn= 4,5 м.
Насос поставляют с электродвигателем А2-61-4 мощностью 13 кВт, п = 1450 мин”1. Масса всего агрегата 365 кг.
На станции устанавливаем один агрегат, так как в случае отказа он может быть заменен новым в течение нескольких часов.

Вариант 4. Оборудование — нас осно-гидроэлеваторная установ­ка (рис. 4.7). Насосно-гидроэлеваторные установки применяют для

Рис. 4.7. Насосно-гидроэлеваторная установка и конструкция гидроэлеваторов: (отметки и размеры в м):
а — схема насосно-гидроэлеваторной установки; б— гидроэлеватор трехтрубной конструкции с боковым размещением рабочей и водоподъемной труб; в — то же, с центральным размещением водоподъемной трубы; г— гидроэлеватор двухтрубной конструкции; 1 — электродвигатель; 2~ насос многосекционный; 3 — напорный трубопровод (Dy= 250 мм, длина 500 м); 4 — обсадная труба; 5 — водоподъемная труба; б и 7 — статический и динамический уровни; 8— водоструйный насос (гидроэлеватор); 9— резиновое уплотнение; 10— диффузор; 11 — камера смешения; 12— насадка (сопло); 13 — обратный клапан; 14 — фильтр; 15 — подача рабочей воды между обсадной
и водоподъемными трубами
откачки воды из скважин, подвалов, котлованов, для заливки насо­сов перед их пуском в работу, для увеличения высоты всасывания установки. Наиболее простая схема гидроэлеватора при централь­ном расположении насадка показана на рисунке 4.7, б, в, г. Разрабо­таны более сложные конструкции, имеющие лучшие КПД.
Гидроэлеваторы, устанавливаемые в скважинах, выполняют как двухтрубными, так и трехтрубными (см. рис. 4.7). Наиболее экономична двухтрубная схема. Для расчета гидроэлеватора и не­обходимых для его работы напора и подачи насоса воспользуемся данными, приведенными в таблице 4.10.
Используя данные таблицы 4.10, рассчитывают элеваторную установку.
1.Принимаем коэффициент эжекции q=QJQp^\; как показала статисти­ка при q, близком к 1, гидроэлеватор работает достаточно экономично. Тогда 0Э =ер=18Ом3/ч=5Ол/с.

4.10. Связь между основными параметрами гидроэлеваторов

Примечание. Q3— подачаэжектируе-мой воды, м3/с; Qv— подача рабочей (эжектирующей) воды, м!/с; \\ — ско­рость на выходе из насадки, м/с; \2и v3 — скорости соответственно эжектируемого потока в начале смесительной камеры и общего потока в конце смесительной ка­меры; v^ — осредненная скорость по коли­честву движения в начале смесительной камеры; (индекс «уд» показывает, что в таблице дана приведенная скорость, а для получения действительной скорости не­обходимо табличное значение умножить
на уЛэп+Лвак ); чсг.г — статический КПД гидроэлеватора, то есть отношение полез­ной работы, создаваемой струйным насо­сом, к работе, создаваемой центробежным насосом.

2. Определяем потери статического напора во всасывающей части гидроэлевато­ра исходя из условия, что коэффициент потерь в ней £2 = 0,108, а скорость эжекти­руемого потока v2 = 7 м/с

Опасность возникновения кавитации в гидроэлеваторе отсутствует, так как

где /заГ — заглубление гидроэлеватора под динамический уровень воды в скважине, м, /заг = 1 м.
3. Вычисляем напор воды в выходном сечении гидроэлеватора
Лэл = Нт+ 1,05(Awl + hn) = (74,0 - 30,0) + 1,05(69,6 • 0,0335 + 5,67 ■ 0,50) = 49,4 м,
где hW]потери напора в водоотводной колонне длиной 33,5 м с /)у = 200мм при Q= QP+ бэ = ЮО л/с, м; Л^ — потери напора в напорном водоводе длиной 500 м с Dy= 250 мм при Q= 50 л/с, м.
4. Рассчитываем усредненную скорость в начале смесительной камеры, приняв
коэффициент сопротивления смесительной камеры и диффузора ^3 = 0,35,

где cos сс2 — косинус угла входа эжектируемого потока, cos a2 = 0,9. Проверка: соглас-нотаблице4.10 vlya = 9,478. Следовательно, vl-vIyill/(49,4+2,77) =9,478^/52,17 =68,4м/с,
что очень близко к полученной ранее.
6. Вычисляем необходимый напор рабочей воды перед насадком с учетом коэф­фициента потерь в нем £i = 0,108 по значению \\.

где / — удельное сопротивление кольцевого пространства в подводящей трубе, м/м, /=0,12м/м; Ьпл— длина подводящей трубы, м, Zn/r = 33,5 м.

диаметр насадка

площадь выходного сечения насадка

8. Вычисляем: полный напор насоса площадь для подвода эжектируемого потока

площадь смесительной камеры в ее начале

площадь сечения горловины

диаметр смесительной камеры в ее начале диаметр горловины

Начало смесительной камеры располагаем от выходного сечения насадка на расстоянии h- l,5di = 1,5 • 30,6 = 46 мм. Длину смесительной камеры принимаем 8</3 = 8-61,6 = 490мм.
Длина диффузора /диф = 7(</в - d3) = 7(210 - 61,6) = 1040 мм, где dB— внутренний диаметр водоподъемной трубы с 1)у = 200мм (219-4,5 по ГОСТ 10704—63), dB= 210 мм.

Для напора 218,7 м и подачи 50 л/с по сводным характеристикам многоступенча­тых насосов выбираем насос типа ЦНС180-255, который может обеспечить подачу 180 м3/ч при напоре 250 м. Мощность насоса 305 кВт, КПД 74 %. Электродвигатель А12-32-4, мощность 400 кВт. Для снижения потребляемой насосом мощности рабо­чие колеса можно обточить. КПД гидроэлеватора
Можно провести расчеты и с другими значениями qи v2 с целью определения оптимальных параметров гидроэлеватора для решения поставленной задачи. Одна­ко можно уже полагать, что вариант 4 подъема воды из скважины с помощью гидро-

элеваторной установки вероятнее всего наименее предпочтителен из всех рассмот­ренных вариантов, так как в этом случае энергопотребление намного выше, чем в любом другом.
С. Н. Карамбировым (МГУП) был разработан графоаналитический метод рас­чета гидроэлеваторов и выбора их оптимальных параметров из условий ограниче­ний любого вида. Основное преимущество этого метода — меньший объем расчет­ных работ для получения оптимальных конечных результатов.
В предложенном им методе геометрическое подобие гидроэлеваторов характери­зуется параметром т = fi/fK.c= (djd^2— отношением площади выходного отвер­стия насадки к площади камеры смешения, а кинематическое подобие их режимов работы — параметром а = v^Vj — отношением скоростей эжектируемого и эжекти-рующего потоков в начале камеры смешения и на выходе из насадки соответственно. Гидроэлеватор подбирают по следующим безразмерным переменным: относитель­ному напору h= НШ/{НШ+ Яр) — отношению напора гидроэлеватора к полному пе­репаду напора эжектируемого и эжектирующего потоков; коэффициенту эжекции q—Q3/Qp— отношению подач эжектируемой и эжектирующей жидкостей; КПД гидроэлеватора цш= {qHm)/Hv= {hq)/(\ - К). Все три переменные являются функци­ями геометрических и кинематических параметров гидроэлеватора. Аргументы этих переменных а и т изменяются от 0 до 1. Построенные в квадрате плоскости а и т линии постоянных величин h,qи г\тобразуют обобщенную безразмерную характе­ристику гидроэлеваторов (см. рис. 4.14). Характеристика построена при среднеста­тистических коэффициентах: |, = 0,06; \г= 0,1; \А= 0,18 (коэффициент потерь на­пора в диффузоре) и X= 0,015 (коэффициент трения в камере смешения).
Область использования обобщенной характеристики на рисунке 4.8 огра­ничена условием бескавитационной работы гидроэлеватора а < а™, где

Порядок использования безразмерной характеристики на рисунке 4.8 лучше всего показать на примере. Пусть будут те же исходные данные и та же задача, которые были ранее в расчете по варианту 4, в час­тности, q= 1 и Q3= бр = 50 л/с. Расчет проводим в следующей последовательности. 1. Определяем требуемый напор гидроэлеватора

где ЕЛ; — сумма потерь напора в трубопроводах при подъеме воды от динамического уровня в скважине к водоприемнику, м.
2. Задаем а = 0,3, чтобы получить высокий КПД гидроэлеватора. Тогда при q= 1 по графику на рисунке 4.8 находим h= 0,25 и далее

3. Вычисляем условия бескавитационной работы гидроэлеватора, для чего находим

где /заг — заглубление гидроэлеватора под динамический уровень воды в скважине, м.

Так как принятое а = 0,3 больше акав, то гидроэлеватор с заданными условиями и параметрами не может быть реализован. Поэтому задаем а = 0,17. 4. Находим по

графику при g = 1 и а = 0,17 h= 0,2.

Рис. 4.8. Обобщенная безразмерная характеристика гидроэлеваторов

Условия бескавитационной работы гидроэлеватора выполняются. По графику находим: т = 0,145 и Т1ЭЛ = 0,25.
5. Определяем выходную скорость воды из насадка


6. Вычисляем диаметр выходного отверстия насадка

7. Рассчитываем диаметр и длину камеры смешения

9. Строим безразмерную характеристику гидроэлеватора h,r\M=fi,q) на участке от а = 0до а = акав, используя для этого точки пересечения линий h= const, г\эп= const и q= const с горизонтальной линией т = О,145 = const, и далее преобразу­ем ее в размерную.
Дальнейшие расчеты ведем в том же порядке, как и в исходном примере варианта 4. Несмотря на менее совершенную конструкцию гидроэлеватора (цилиндрическая камера смешения вместо конической), экономичность гидроэлеваторной установки во втором примере выше, чем в первом за счет повышения КПД элеватора и соответ­ственно снижения напора насоса, перекачивающего эжектирующую жидкость. Можно сделать попытку увеличить эффективность работы гидроэлеватора, увеличив заглубление его под уровень воды в скважине /мг, акав и а, а следовательно, и г\эл(см. рис. 4.8). Однако при этом возрастают и потери в трубопроводных линиях гидроэле­ваторной установки, которые повысят требуемый напор Нэл. С помощью несложных расчетов и графиков на рисунке 4.8 можно найти оптимальное заглубление (/3ar)opt-

Оптимальный вариант установки для забора воды из скважины может быть выб­ран только в результате технико-экономического сравнения. При этом должны быть учтены капитальные и ежегодные издержки, в которые входят отчисления на аморти­зацию и текущий ремонт, стоимость содержания штата и электроэнергии. С техни­ческой точки зрения наиболее простым следует считать вариант 2 с электропогруж­ным насосом. В этом случае насосная станция будет иметь наибольший КПД (по сравнению с вариантами 3 и 4) и большую надежность (по сравнению с вариантом 1).

Источник: «Проектирование насосных станций и испытание насосных установок»

Авторы: Чебаевский В. Ф., Вишневский К. П., Накладов Н. Н.

Издательство: Москва «Колос» 2000