2.3.2. Напор насоса

2.3.2.1. Общие сведения

В гидравлике термин "напор" применяется в особом смысле. Напором принято называть удельную энергию жидкости, т.е. меру энергии, принадлежащей единице веса жидкости.

Размерность удельной энергии линейная. В самом деле, если обозначить удельную энергию жидкости через е:

е = Е/G,

где е - удельная энергия жидкости, Дж/Н;

Е - энергия жидкости, Дж (размерность в символах МL² /Т²);

G - сила веса единицы жидкости, Н (размерность в симво­лах МL/Т²), то размерность удельной энергии жидкости будет выражаться в символах

е = Е/G = Дж/Н = МL²/T  Т²/(МL) = L,

т.е. линейной величиной, обычно в метрах.

Напором насоса Н называется удельная энергия, со­общаемая насосом перекачиваемой жидкости. Или ина­че, напор насоса - приращение удельной энергии пере­качиваемой жидкости на участке от всасывающего до нагнетательного патрубков, выраженная в метрах.

Напор может быть:

а) манометрическим Н, т.е. определенным по пока­заниям приборов давления (пьезометров или вакууммет­ров и манометров);

б) требуемым H_тр, т.е. определенным исходя из за­данной схемы расположения насосной установки.

2.3.2.2. Напор манометрический, определенный по показаниям пьезометрических трубок

С помощью пьезометрических трубок (пьезомет­ра и скоростной трубки Пито) в лабораторных условиях определяется напор насоса. Данные измерения напора за­носятся в паспорт насоса.

рис. 10. К вопросу определения напора насоса

с помощью пьезометрических трубок:

1 - насос;

2 - вакуумметр;

3 - скоростная трубка Пито;

4 - пьезометр.

Во фланцы всасывающего и нагнетательного патруб­ков разместим пьезометрические и скоростные трубки и попытаемся по их показаниям определить напор, разви­ваемый насосом (рис. 10).

На изображенной схеме насоса используем следую­щие характерные контрольные сечения:

0-0 - по уровню свободной поверхности расходного резервуара;

Н-Н - по всасывающему патрубку (начальный участок);

К-К - по нагнетательному патрубку (конечный участок).

Плоскость сравнения проходит по сечению 0-0.

Если обозначить полную удельную энергию потока жид­кости при входе в насос (сечение Н-Н) через е_н, равной:

e_н = Z_н + P_н / (g) +V_н² / (2g) , (2.1)

а при выходе из насоса (сечение К-К) через е_к, равной:

e_к = Z_к + P_к / (g) +V_к² / (2g) , (2.2)

то согласно определению значение напора можно запи­сать в виде

H = e_к - e_н

или окончательно

H = (P_к - P_н) / (g) + (V_к² - V_н²) / (2g) + (Z_к - Z_н) , (2.3)

где Р_к, V_к, Z_к - давление (Па), скорость (м/с) и высота центра тяжести сечения (м) при выходе жидкости из насоса;

Р_н, V_н, Z_н - то же при входе жидкости в насос;

 - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Между напором Н и давлением Р имеется следую­щая взаимосвязь:

Р = Нg = Н, Н/м², (2.4)

где  - удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м³.

Следовательно, давление, развиваемое насосом, оп­ределяется по следующей формуле:

P = (P_к - P_н) + (V_к² - V_н²)/2 + g(Z_к - Z_н) (2.5)

Обычно величины (V_к² - V_н²)/2 и g(Z_к - Z_н) пре­небрежительно малы по сравнению с энергией давления (P_к - P_н). Поэтому напор (давление) насоса приближенно можно представить в следующем виде:

H = (P_к - P_н) / (g) , (2.6)

P = (P_к - P_н) , (2.7)

где Р_к - давление жидкости при выходе из насоса, Н/м²;

Р_н - то же при входе в насос, Н/м².

Полученные значения напора и давления по форму­лам (2.3) и (2.5) приводятся в паспортных данных насоса.