Ефективність використання енергії водопритоків верхніх горизонтів у ШВУ

стаття Мазуренко В.В.,Санина Д.Е.

Розглянемо докладніше схему з використання енергії водопритоків верхніх обріїв (мал. 2.1. г). використовувавши цю енергію на підсмоктування припливу основного обрію (на який установлені насоси) і створення підпору, будуть потрібні витрати на перекачування припливу, що перепускається. При цьому повні витрати енергії можу виявитися більше, ніж при прямій відкачці (приплив з верхніх обріїв підводиться у всос насосів). Тому варто визначити область застосування обох варіантів, для чого:

Н = Н0 – SQ2,

Де Н0 – напір насоса, при закритій засувці, м.;

S – коефіцієнт, що характеризує крутість напірної характеристики насоса, ч2 / м5;

Q – подача насоса м3 /год;

Залежність питомих енерговитрат на відкачку одиниці ваги рідини, що перекачується, виходить з формули потужності насоса:

Де Е – питомі витрати енергії, м;

N – потужність насоса, Ут;

Н – напір насоса, м;

h н – КПД насоса;

Типова характеристика питомих енерговитрат відцентрового насоса представлена на мал.

З огляду на, що характеристика питомих енерговитрат власне кажучи являє собою гіперболу, доцільно представити її залежністю:

Е = Їм + З/Q,

Де Їм – мінімальні енерговитрати насоса (Е = Їм, при Q ® ¥ );

С – постійний розмірний коефіцієнт, що характеризує крутість гіперболи, м4/ч.

Неважко помітити, що чим вище КПД насоса, тим більше характеристика питомих енерговитрат наближається до значення Н и тим більше положиста вона в зоні промислового використання насоса.

Напірну характеристику трубопроводу водовідливної установки прийнято представлять у виді:

Н = Нг + RQ2,

Де Нг – геометрична висота водопід’єма, м;

R – постійна трубопроводу, що характеризує його гідравлічний опір, ч2/м5;

Пропускний трубопровід є самопливним трубопроводом, і його характеристика може бути описана залежністю:

Н = Нгп – Rп Q2,

Де Нгп – геометрична висота перепуску, м;

Rп – постійна пропускного трубопроводу, ч2/м5;

Графічне визначення робочих режимів насоса при відкачці водопритоків представлене на мал.

При роздільній відкачці водопритока верхніх обріїв, робочий режим насоса визначається шляхом підсумовування по напорі характеристики пропускного трубопроводу 12 з характеристикой насоса 13, у результаті чого буде отримана приведена напірна характеристика насоса 15, перетинання якої з характеристикой 16 дасть робочу крапку насоса. Робочий режим характеризується подачею насоса Q2, напором Н2 і питомими витратами енергії Е2.

Помітимо, що робітник режим насоса при відкачці водопритока робітника обрію (обрію установки насосів) визначається перетинанням характеристики насоса 13 і нагнітального трубопроводу 16, при цьому подача насоса дорівнює Q1, напір Н1 і питомі витрати – Е1

Рис. 2.2 Визначення режимів роботи відцентрового насоса при використанні його для відкачки води, що перепускається з верхнього обрію:

1 – водозбірник верхнього обрію, що акумулює; 2 - пропускний трубопровід; 3 - приводная засувка; 4 - водсбірник водовідливні установки; 5 - прийомний пристрій насоса; 6 - зворотний клапан; 7 - усмоктувальний трубопровід насоса; 8 - гідроелеватор; 9 - насос; 10 - нагнетальний трубопровід насоса; 11 - напірна характеристика гідроелеватора, приведена до сумарної витрати; 12 - напірна характеристика пропускного трубопроводу при прямій відкачці насосом що перепускається водопритока; 13 - напірна характеристика насоса при роботі з гідроелеватором; 15 – приведена характеристика насоса при прямій відкачці що перепускається водопритока; 16 - напірна характеристика трубопроводу водовідливної установки; 17 – характеристика питомих енерговитрат