Расчет потерь давления во всасывающем трубопроводе

Для исключения кавитации необходимо иметь давление в конце всасывающего трубопровода для аксиально – поршневых насосов 0,07МПа. Это давление определяется из уравнения Бернулли.

Запишем уравнение Бернулли:

где Р_О – атмосферное давление, Р_О = 101325Па;

ρ – плотность жидкости, (Н∙с²)/м⁴;

h_В – высота всасывания, принимаем h_В = ±0,5 м;

v_В – скорость потока, v_В =1,08м/с;

ξ_в – суммарный коэффициент местных сопротивлений, ξ_в = 6,0;

b_B – поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери;

λ_B – коэффициент трения жидкости на местные потери;

l_B – длина всасывающего трубопровода, l_B = 0,8м;

d_B – диаметр всасывающего трубопровода, d_B = 0,040м;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного давления.

Расчет Р_В выполняем в диапазоне от – 20 до + 80⁰ С с интервалом 20⁰С. Результаты расчета сводим в таблицу 2.1(зимнее масло ВМГ3 ) и таблицу 2.2 (летнее масло МГ – 30).

По [1, рис. 40 и 41] определяем плотность и вязкость рабочей жидкости для всех указанных температур.

Число Рейнольдса определяем по формуле:

Определяем коэффициенты трения:

при Re < 2100 (ламинарный):

при Re > 2100 (турбулентный):

В зависимости от числа Рейнольдса по[1, рис. 90] определяем поправочный коэффициент b_B.

Таблица 2.1 Зависимость давления во всасывающей камере насоса от температуры ( зимнее масло ВМГ3)

Параметры	Температура рабочей жидкости, 0С
– 40	– 20
ν, м2/с ∙10-6
ρ, (Н∙с2)/м4
Re
λB	2,21	0,43	0,13	0,053	0,044	0,039	0,035
bB			1,8	1,4
PB, МПа	h = – 0,5м	0,063	0,090	0,094	0,096	0,096	0,096	0,096
h = + 0,5м	0,073	0,098	0,103	0,104	0,105	0,105	0,105

Таблица 2.2 Зависимость давления во всасывающей камере насоса от температуры ( летнее масло МГ – 30)

Параметры	Температура рабочей жидкости, 0С
– 20
ν, м2/с ∙10-6
ρ, (Н∙с2)/м4
Re	5,2
λB	14,4	1,44	0,264	0,086	0,044	0,038
bB			2,8	1,6
PB, МПа	h = – 0,5м		0,075	0,093	0,095	0,095	0,095
h = + 0,5м		0,085	0,102	0,104	0,104	0,104

На основе полученных данных в таблицах 2.1 и 2.2 строим графики для летнего и зимнего масла в координатах Р_В – t_Ж при высоте всасывания h₁ = – 0,5м, h₂ = + 0,5м и показываем на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 Зависимость давления во всасывающей камере

аксиально – поршневого насоса от температуры:

1 – высота всасывания +0,5м;

2 – высота всасывания – 0,5м;

а – рабочая жидкость ВМГ3

б – рабочая жидкость МГ – 30

Давление во всасывающей камере насоса зависит от температуры (вязкости) рабочей жидкости. Находим температуру, до которой насос работает в бескавитационном режиме, проведем линию, параллельную оси абсцисс, на расстоянии 0,07МПа от начала координат. Пересечение этой линии с графиками покажет температуру, до которой можно эксплуатировать насос. При более низких температурах насос будет работать в режиме кавитации.

Из построенных графиков видно, что давление во всасывающей камере насоса при размещении гидробака выше всасывающей линии на 0,5м дает существенный положительный эффект. При температуре выше 0⁰С для зимнего и выше +20⁰С для летнего масел давление во всасывающей камере насоса превышает атмосферного.