Выше рассмотрены, по существу, лишь отдельные участки простых и сложных трубопроводов, а не вся система подачи жидкости (кроме простейшей самотечной системы). В машиностроении, как уже отмечалось, основным способом подачи жидкости является принудительная подача насосом. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета трубопровода с насосной подачей жидкости. Трубопровод с насосной подачей может быть разомкнутым, т. е. таким, по которому жидкость перекачивается из одной емкости в другую (рис. 1.100, а) или замкнутым (кольцевым), в котором циркулирует одно и то же количество жидкости (рис. 1.100, б). Рассмотрим вначале разомкнутый трубопровод, по которому насос перекачивает жидкость, например, из нижнего резервуара с давлением р0 в другой резервуар (или в камеру) с давлением р3. Высота расположения оси насоса относительно нижнего уровня Н1 называется геометрической высотой всасывания, а трубопровод, но которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом, или линией всасывания. Высота расположения конечного сечения трубопровода, или верхнего уровня жидкости 112, называется геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным, или линией нагнетания. Составим уравнение Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе, т. е. для сечений 0—0 и 1—1 (принимая а = 1): жидкости на высоту II Х, сообщение ей кинетической энергии и преодоление всех гидравлических сопротивлений происходит за счет использования (с помощью насоса) давления р0. Так как это давление обычно бывает весьма ограниченным, то расходовать его следует так, чтобы перед входом в насос остался некоторый запас давления рх, необходимый для его нормальной бескавитационной работы. Возможны следующие задачи на расчет всасывающего трубопровода. Задача 1. Даны все размеры и расход и требуется найти абсолютное давление перед входом в насос. Решение этой задачи представляет собой поверочный расчет всасывающего трубопровода. Абсолютное давление Ри полученное по уравнению (1.149), сравнивают с тем, которое является минимально допустимым для данного случая. Задача 2. Дано минимально допустимое абсолютное давление перед входом в насос рх и требуется найти одну из следующих предельно допустимых величин. Это равенство можно распространить па все случаи устойчивой работы насоса, соединенного с трубопроводом, и сформулировать в виде следующего правила: при установившемся течении жидкости в трубопроводе насос развивает напор, равный потребному. На равенстве (1.152) основывается метод расчета трубопроводов, питаемых насосом, который заключается в совместном построении, в одном и том же масштабе и на одном графике двух кривых: напора #потр = f\ (Q) и характеристики насоса #нас = /2 (Q) и в нахождении их точки пересечения (рис. 1.101). В дальнейшем (во второй и третьей частях) будет достаточно подробно сказано о характеристиках насосов. Здесь же пока дадим лишь определение: характеристикой насоса называется зависимость напора, создаваемого насосом, от его подачи (расхода жидкости) при постоянной частоте вращения вала насоса. На рис. 1.101 дано два варианта графика: а — для турбулентного режима течения в трубопроводе и центробежного насоса и б — для ламинарного режима и объемного насоса. В точке пересечения кривой потребного напора и характеристики насоса имеем равенство между потребным напором и напором, создаваемым насосом, т. е. равенство (1.152). Эта точка называется рабочей точкой, так как всегда реализуется режим работы насоса, ей соответствующий. Чтобы получить другую рабочую точку, необходимо или изменить открытие регулировочного крана (вентиля, задвижки), т. е. изменить характеристику трубопровода, или изменить частоту вращения вала насоса. Указанный расчетный прием для нахождения рабочей точки применим в том случае, когда частота вращения привода насоса не зависит от мощности, им потребляемой, т. е. от нагрузки на валу насоса. Это имеет место, например, при соединении насоса с электродвигателем переменного тока или с иным двигателем, мощность которого во много раз больше мощности насоса. Для замкнутого трубопровода (рис. 1.100, б) геометрическая высота подъема жидкости равна нулю (Аг = 0), следовательно, при = v2: Япотр = Е h = (р2 - Pl)/(Pg), т. е. между потребным напором и напором, создаваемым насосом, справедливо то же равенство. Замкнутый трубопровод обязательно должен иметь расширительный, или компенсационный бачок, соединенный с одним из сечений трубопровода, чаще всего с сечением у входа в насос, где давление имеет минимальное значение. Без этого бачка абсолютное давление внутри замкнутого трубопровода было бы неопределенным, а также переменным в связи с колебаниями температуры и утечками через неплотности. При наличии расширительного бачка, присоединенного к трубопроводу, как показано на рис. 1.100, б, давление перед входом в насос Pi = Po + HaPg По величине рх можно подсчитать давление в любом сечении замкнутого трубопровода. Если давление в бачке р0 изменить на некоторую величину, то во всех точках данной системы давление изменится на ту же самую величину. Бачок можно включить также в замкнутый трубопровод, как показано на рис. 1.100, б штриховой линией (трубопровод внутри бачка при этом должен иметь разрыв).
