Насос подает жидкость из подземной ёмкости с избыточным давлением газа на поверхности жидкости. На. 2

Насос подает жидкость из подземной ёмкости с избыточным давлением газа на поверхности жидкости. На всасывающей линии (длина l, диаметр d, трубы сварные, бывшие в эксплуатации) имеются местные сопротивления: приёмная коробка с клапаном и сеткой, колено и кран с коэффициентом сопротивления кр. Показание вакуумметра на входе в насос равно рv, расход жидкости Q, температура tC. Рисунок 1. Определить рабочую высоту всасывания насоса hвс и предельную высоту из условия отсутствия кавитации на входе в насос. Объяснить также, почему при кавитации насос не всасывает жидкость и рабочее колесо насоса выходит из строя. Вариант l, м d, м pv, кПа кр. ри, кПа Q, л/с t, C Жидкость 2 12 0,06 40 5 20 8 35 вода

1. Физические свойства воды при t=35 ℃:
- плотность воды-ρ=994кгм3;
- кинематическая вязкость- ϑ=73∙10-8м2с;
Абсолютное давление в сечении 1-1 и 2-2:
P1=Pат+Pи=98100+20000=118100 Па;
P2=Pат-Pv=98100+40000=58100 Па;
где Pат=98100 Па- атмосферное давление:
определим коэффициенты местных сопротивлений:
- приемная коробка с клапаном и сеткой на диаметр d=0,06 м:
ξкл=1,9;
- колено (резкий поворот на 90°):
ξк=1,19.
- сумма коэффициентов местных сопротивлений:
ξ=ξкл+ξк+ξкр=1,9+1,19+5=8,09.
Составим уравнения Бернулли для сечений 1-1 и 2-2:
P1ρg=hвс+P2ρg+αv222g+λld+ξv222g. (1)
Определим коэффициент гидравлического трения в первом приближении (считая область турбулентного режима квадратичной):
λ=0,11∆d0,25=0,11∙0,15600,25=0,0246.
где Δ = 0,15 мм – эквивалентная шероховатость сварных стальных труб, бывших в эксплуатации.
Расход жидкости:
Q=v2πd24;
откуда найдем скорость сечениях:
v2=4Qπd2=4·0,0083,14·0,062=2,83 мс

.
Определим число Рейнольдса в первом приближении:
Re=v2dϑ=2,83∙0,0673∙10-8=232602,74.
Как видно, Re=232602,74>2320- режим движения жидкости турбулентный.
Из уравнения (1) находим рабочую высоту всасывания насоса (α =1 – для турбулентного режима):
hвс=118100994·9,81-58100994·9,81+1+0,0246·120,06+8,09·2,8322·9,81=12,11-5,96+5,72=0,43 м.
2. Явление кипения жидкости при давлениях меньших атмосферного и равных давлению насыщенного пара, при нормальных температурах (10С, 20С, 30С,…) сопровождающееся схлопыванием пузырьков пара в областях повышенного давления, называется кавитацией.
Давление насыщенного пара зависит от рода жидкости и температуры