Влияние температуры перекачиваемой жидкости

При увеличении температуры жидкости увеличивается давление насыщенного пара р_п и уменьшается плотность перекачиваемой жидкости, см. графики и таблицы изменение этих параметров для воды и ее смесей.

Пример 1. Определить высоту всасывания и минимальное допускаемое давление на входе в насос Wilo-IL 50/170 перекачивающего горячую воду (температура 80⁰С) с расхо-дом 50 м³/час. Сравнить полученные значения для нагнетания насосом холодной воды.

Из каталога на этот насос по кривой NPSH = f(Q) для расхода Q = 50 м³/час находим, что NPSH = 5 м. Из графиков для чистой воды определяем, что при этой температуре плотность воды равна 972 кг/м³, давление насыщенного пара p_п = 0.473 атм =

= 0.473× 9.81× 10⁴ Па.

Для минимального допустимого давления на входе: NPSHА = NPSH + 0.6.

Тогда по формуле (6) проводим не сложный расчет

р_{вх доп} = rg × (NPSH + 0.6) + р_п = 972× 9.81× (5 + 0.6) + 0.473× 9.81× 10⁴ =

= 1.017× 9.81× 10⁴ Па = 1.017 атм.

Для холодной воды

р_{вх доп} = rg × (NPSH + 0.6) + р_п = 1000 × 9.81× (5 + 0.6) + 0.012× 9.81× 10⁴ = 0.57 атм.

Т.е. увеличение температуры перекачиваемой жидкости приводит к увеличению допускаемого давления по сравнению с холодной водой на: 1.017 – 0.57 = 0.45 атм.

Это значит, что для варианта подключения А) и В) необходимо или увеличивать давление р₁ на эту величину или поднять подающий резервуар на 4.5 метра. Для варианта С) надо уменьшать расположение насоса относительно уровня воды на 4.5 м.

Определим, как изменяется геометрическая высота расположения при нагнетании горячей воды для того же насоса, работающего на том же режиме.

Согласно формуле (3) высота всасывания равна

Н_вс = (р₁ – rg NPSH – р_п – rg h_{потерь вс})/ rg.

Пусть насос откачивает воду из открытого резервуара, тогда р₁ = р_атм = 9.81× 10⁴ Па и потери во всасывающем трубопроводе равны 0.5 м.

Тогда для холодной воды высота всасывания равна

Н_{вс хол} = (р₁ – rg NPSH – р_п – rg h_{потерь вс})/ rg = (9.81× 10⁴ – 1000× 9.81× 5 – 0.012 × 9.81× 10⁴ - - 1000 × 9.81× 0.5)/ 1000× 9.81 = 4.38 м

А максимальная допустимая геометрическая высота расположения насоса, перекачивающего холодную воду равна

Н _{г вс хол} < Н_вс – (0.5 ÷ 0.6) = 4.38 – 0.5 = 3.88 м.

Т.е. насос должен находиться не выше 3.88 метров над уровнем воды в резервуаре.

Для горячей воды высота всасывания равна

Н_{вс гор} = (р₁ – rg NPSH – р_п – rg h_{потерь вс})/ rg = (9.81× 10⁴ – 972× 9.81× 5 - 0.473× 9.81× 10⁴ -

- 972× 9.81× 0.5)/ 972× 9.81 = - 0.078 м.

А максимальная допустимая геометрическая высота расположения насоса, перекачивающего горячую воду тогда будет равна

Н _{г вс гор} < Н_вс – 0.5 = (- 0.078) – 0.5 = – 0.58 м.

Т.е. при перекачивании горячей воды с температурой 80⁰С насос надо опустить ниже уровня воды в подающем резервуаре на 0.58 м.

2. Нагнетание смеси: вода + гликоль

При добавлении гликоля в воду увеличивается плотность смеси и уменьшается давление насыщенных паров по сравнению с чистой водой для соответствующих температур жидкости.

Пример 2. В качестве примера рассмотрим работу того же насоса, но перекачивающего смесь: вода 60% + гликоль 40% при температуре 80⁰С.

Из таблицы и графиков для данной смеси определяем ее плотность, которая при этой температуре равна 1033 кг/м³ и давление насыщенного пара, которое равно 0.36 атм.

Тогда по формуле (6) проводим не сложный расчет

р_{вх доп} = rg × (NPSH + 0.6) + р_п = 1033× 9.81× (5 + 0.6) + 0.36× 9.81× 10⁴ =

= 0.938× 9.81× 10⁴ Па = 0.938 атм.

Высота всасывания при нагнетании горячей смеси для того же насоса, работающего на том же режиме, можно найти по формуле (3)

Н_вс = (р_атм – rg NPSH – р_п – rg h_{потерь вс})/ rg = (9.81× 10⁴ – 1033× 9.81× 5 - 0.36× 9.81× 10⁴ -

- 1033× 9.81× 0.5)/ 1033× 9.81 = 0.7 м.

А максимальная допустимая геометрическая высота расположения насоса, перекачивающего горячую смесь равна

Н _{г вс} < Н_вс – 0.5 = 0.7 – 0.5 = 0.2 м.

Т.е. при перекачивании горячей смеси с температурой 80⁰С насос должен находиться не выше 0.2 м над уровнем воды в подающем резервуаре.

3. Влияние установки насоса на отметке, отличной от нулевой отметки

над уровнем моря

Как известно, при увеличении высоты над уровнем моря, атмосферное давление уменьшается. На это следует делать поправку в сторону увеличения допускаемого давления на входе в насос р_{вх доп} или уменьшения высоты расположения насоса Н_{Г вс} на эту же величину, т.е

р_{вх доп H¹ 0} = р_{вх доп H=0} + rg DН_вс

Н_{Г вс H¹ 0} = Н_{вс H=0} - DН_вс .

В таблице показаны значения поправок входного давления и высоты всасывания DН_вс для разных высот над уровнем моря.

Пример 3. Определить минимальное допускаемое давление на входе в насос Wilo-IL 50/170 перекачивающего горячую воду (температура 80⁰С) с расходом 50 м³/час и установленного на высоте 1000 м над уровнем моря.

Из примера 1 допустимое давление для насоса установленного на нулевой отметке равно

р_{вх доп} = 1.017× 9.81× 10⁴ Па = 1.017 атм. Тогда при установки этого насоса на высоте 1000 м давление на входе должно быть равно

р_{вх доп} = р_{вх доп H=0} + rg DН_вс = 1.017× 9.81× 10⁴ + 972× 9.81× 1.2 = 1.134× 9.81× 10⁴ = 1.134 атм