Виды и особенности гидравлических расчетов

Выбор конструктором элементов системы (диаметров трубопроводов, производительность насоса и пр.) в соответствии с Правилами автоматически не обеспечивает нормальное функционирование системы. Поэтому для ответственных общесудовых систем выполняют проверочные гидравлические расчеты. В них оценивается работоспособность системы при выбранных конструктивных параметрах трубопроводов и арматуры и принятых к установке насосов или других устройств перемещающих среду в системе.

Система может быть неработоспособной (или ограниченно работоспособной) из-за следующих факторов:

1) требуемая высота всасывания (сопротивление движению жидкости) в приемном трубопроводе превышает допустимую высоту всасывания для насоса (или превышает величину его кавитационного запаса (см. п. 1.4.2, а)). В этом случае снижается производительность, происходит интенсивное кавитационное разрушение крыльчатки насоса. При значительном превышении требуемой высоты всасывания над допускаемой работоспособность нарушается полностью, это может привести к выходу насоса из строя из-за гидравлических ударов;

2) характеристика системы не согласована с характеристикой насоса и насос работает за пределами «рабочей части» характеристики (см. рис. 1.63), что приводит к неустойчивой работе насоса;

3) скорость жидкости в трубопроводах превышает регламентированные значения, что вызывает эрозию стенок и преждевременному выходу труб из строя,

4) трубопроводы системы обладают настолько большим сопротивлением, что требуемая производительность или напор у потребителей не обеспечиваются.

Задача проверочного расчета – оценить наличие указанных факторов и произвести необходимые изменения (диаметров труб, сопротивления трубопроводов, параметров насосов и пр.) для обеспечения работоспособности.

По сложности расчета схемы систем делятся на простые (неразветвленные или разветвленные, но с одной одновременно работающей веткой), например на рис.2.6, а, и сложные (разветвленные рис. 2.6, б, в, и г, рис.2.8, г и кольцевые рис.2.5) в которых среда течет одновременно по нескольким веткам.

Во многих случаях разветвленная система может быть сведена к простой, поскольку среда движется только по одному из ответвлений. Так работают балластная и осушительная системы.

По постановке различают три вида задач гидравлического расчета [ ]:

1) Прямая задача: задан требуемый расход среды, проходящей через систему и ее конструктивные элементы; требуется определить, какой напор должен иметь нагнетатель (насос), чтобы обеспечить заданный расход.

2) Обратная задача: задан напор нагнетателя и конструктивные элементы системы; требуется определить расход среды через систему.

3) Задача конструирования: заданы расход среды и напор нагнетателя; требуется подобрать параметры конструктивных элементов системы, обеспечивающих заданный расход и напор.

Как правило, на практике применяется комбинация этих видов, наиболее часто первого и третьего – вначале определяется требуемый напор нагнетателя или проверка выбранного по производительности, а затем подбираются параметры конструктивных элементов, обеспечивающих работоспособность системы с данным нагнетателем. Именно таким является пример расчета, приведенный ниже.