Пример расчета общих потерь на всасывании для трубы из ПЭ (ПНД).

Цель расчета – удостовериться, сможет ли насос при заданных условиях засасывать воду без кавитации.

Не пугайтесь, основ школьной математики и умения пользоваться калькулятором будет достаточно для решения задачи.

Геодезический перепад высот нам известен и составляет 4 метра.

Это расстояние по вертикали от оси насоса до зеркала воды в источнике водоснабжения (скважине, колодце, реке и т.п.). Для упрощения задачи мы приняли допущение, что уровень воды в колодце во время работы насоса не изменяется. Если вам известно насколько понижается уровень воды в вашем колодце во время длительной работы насоса, то берите для расчета это новое значение.

Определение потерь на трение по длине трубы:

Нет необходимости вести расчет по сложным формулам для разных значений расхода жидкости, диаметра и материал трубы. Этот труд уже давным-давно выполнен специалистами, результаты измерений которых сведены в соответствующие справочные таблицы. Промышленность выпускает трубы из различных материалов. Есть таблицы для стальных, чугунных, пластиковых, стеклянных, цементных и других труб. Но важно не только найти корректную таблицу по материалу, но и правильно ей воспользоваться и понять результат. Ведь одни трубы маркируются по внешнему диаметру, другие по внутреннему, третьи маркируются по условному диаметру в дюймах, в некоторых таблицах результаты приводятся в сантиметрах, в других в метрах, в третьих в метрах на 100 метров прямого участка. Более того в одних таблицах потери зависят от расхода жидкости и диаметра трубы, в то время как в других потери могут быть приведены для различных скоростей протекания жидкости (ведь скорость жидкости есть не то иное как функция расхода жидкости и диаметра трубы). Будьте внимательны. В данной статье мы намеренно привели примеры двух разных типов справочных таблиц.

Для определения значений потерь на трение в нашей трубе ПНД воспользуемся таблицей №1.

Таблица №1. Потери напора в метрах, на 100 метров прямого участка трубопроводаРасход жидкостиВнешний диаметр пластикового трубопровода, ммм³/чл/минл/с253240506375901101250,6100,161,80,660,270,085 0,9150,2541,140,60,180,63 1,2200,336,42,20,90,280,22 1,5220,42103,51,40,430,170,074 1,8300,5134,61,90,570,220,092 2,1350,5816620,70,270,12 2,4400,67227,53,30,930,350,160,063 3500,8337114,81,40,50,220,09 3,660143156,51,90,70,320,130,05 4,2701,12501882,50,830,380,170,068 4,8801,33 2510,531,20,50,220,084 5,4901,5 30123,51,30,570,260,0920,0561001,67 39164,61,80,730,30,120,07

При известном максимальном расходе 2,4 м³/ч потери в трубе ПНД 32 мм составят 7,5 м / на 100 метров трубы.

Таким образом, на длине 14 метров (10 по горизонтали + 4 по вертикали) потери составят 14 * 7,5/100 = 1,05 м.

Определение местных потерь:

Для определения местных потерь воспользуемся таблицей №2

Таблица №2. Потери напора в коленах, задвижках, приемных и обратных клапанах, в смСкорость жидкости, м/сКолено с углом, градЗадвижкаОбратный клапанТройникПриемный клапан30406080900,40,430,520,7111,20,233116320,50,670,831,11,61,90,373216330,60,971,21,62,32,80,523217340,71,351,652,23,23,90,73217350,81,72,12,844,80,953318360,92,22,73,65,26,21,234183712,73,34,56,47,61,453519381,567,31014173,3402447211141826315,84830612,517212840489,158397832530416070137150100

Как видно, в данной таблице результат указан в сантиметрах и зависит он только от скорости протекания жидкости в трубе.

Скорость можно легко вычислить: V (м/с) = Q (м³/с) / S (м²)

Q – известный расход насоса (2,4 м³/ч)

Переведем м³/ч в м/с, помня, что 1 час это 3600 секунд. Получим: 2,4 м³/ч = 0,00066 м³/с

S – площадь трубы по внутреннему диаметру

Внутренний диаметр трубы ПНД 32 мм = 32 мм (внешний диаметр трубы) – 2,4 мм * 2 (две толщины стенки) = 27,2 мм = 0,0272 м

2,4 мм – известная толщина стенки (см. характеристики конкретной трубы).

Как известно S = ¶ * d² / 4 = 3,1415 * (0,018)² / 4 = 0,000254 м²

Искомая скорость жидкости: V = 0,00066 / 0,000581 = 1,14 м/с

К сожалению, в таблице №2 нет строки соответствующей именно 1,14 м/с, поэтому необходимо произвести интерполяцию от соседних значений.

Потери напора в приемном клапане составят 42 см (0,42 м).

Потери напора в повороте трубы на 90 град составят 11 см (0,11 м).

Суммарные потери на всасывании составят: 4 м (геодезический перепад высоты) + 1,58 м (потери давления) = 5,58 м.

Со временем в приемном клапане и трубе может возникнуть дополнительное сопротивление, поэтому есть смысл прикинуть, что же будет при увеличении потерь во всасывающей трубе на 10%. В нашем случае потери с учетом такого 10% запаса составят 1,58 м +10% = 1,74 м. Общие потери будут составлять 4 м + 1,74 м = 5,74 м, что все равно существенно ниже порогового значения в 8 м.

При указанных исходных данных насос будет способен засасывать воду без кавитации, так как общие потери во всасывающей трубе ниже гарантированной высоты подъема самовсасывающего насоса.