Рассмотрим две основные принципиальные схемы расположения насосов относительно уровня перекачиваемой жидкости: когда насос расположен ниже уровня перекачиваемой жидкости в системе забортной воды и выше ее уровня в системе пресной воды. Установки состоят из насосов, всасывающих трубопроводов и нагнетательных, резервуаров и цистерны, откуда откачивается вода. Кроме того, насосные установки имеют арматуру и контрольно-измерительные приборы (на рисунке не показаны).
Принцип действия насосов основан на том, что при движении поршня, лопаток колеса, пропеллера и др. во всасывающем трубопроводе создается разрежение, а в нагнетательном — избыточное давление. При этом жидкость, на которую воздействует атмосферное давление, устремляется в по..ость разрежения, рабочими органами нагнетается в напорную полость и перемещается по трубопроводам.
Расположение насоса, перекачивающего жидкость, относительно ее уровня имеет принципиальное значение. Например, если насос находится ниже уровня жидкости (насосы с подпором), то условия всасывания жидкости при работе насоса являются более благоприятными по сравнению со случаем, когда насос устанавливается выше уровня жидкости (насосы с подсосом). Для доказательства обратимся к уравнению Д. Бернулли для реальной жидкости и исследуем насосную установку со всасыванием жидкости. Насос отсасывает жидкость, находящуюся ниже горизонтальной оси приемного патрубка насоса в—в со свободной поверхностью жидкости б—б, и нагнетает ее в расходный бак 4 с уровнем жидкости в нем а—а.
Рис. 1. Схема судовой насосной установки
На основании исследования работы насоса можно сделать вывод, что при работе насоса с подпором давление всасывания можно создавать меньшее. В связи с этим надежность работы насоса, установленного ниже уровня перекачиваемой жидкости, повышается.
Для большей надежности в работе насос должен быть размещен на судне как можно ниже. Это уменьшает высоту всасывания или увеличивает высоту подпора и благоприятно сказывается на условиях всасывания насоса.
Кроме того, работа, затрачиваемая на перекачивание жидкости в напорный бак, в схеме с подпором будет меньше на величину работы, необходимой для подъема жидкости от горизонтальной оси нагнетательного патрубка насоса до уровня жидкости г—г, соответствующей ватерлинии.
Пользуясь уравнением Д. Бернулли, можно также исследовать работу насоса в нагнетательном трубопроводе. За плоскости сравнения необходимо принять плоскости в—в и а—а (уровень свободной поверхности жидкости в напорном баке). Однако в этом случае отличия от схемы в установке насоса с подпором или со всасыванием не будет, и полная высота нагнетания насоса будет зависеть от расположения горизонтальной оси нагнетательного патрубка установки, сопротивлений трубопроводов и арматуры, принятой схемы и особенностей конструкции.
Например, для поршневых насосов практически можно достичь любого напора нагнетания. Ограничения чаще зависят от допускаемых давлений в трубопроводе системы, на которую работает поршневой насос.
Под напором, развиваемым насосом, обычно понимают энергию установившегося потока жидкости в любом сечении, отнесенную к единице массы и имеющую линейную размерность.
Рассмотренные понятия высоты всасывания zq—в, высоты нагнетания #н (см. рис. 3, б), суммы сопротивлений трубопроводов hw и т. д. могут быть объяснены с геометрической точки зрения и сами понятия расширены.
Всасывание происходит под действием атмосферного давления в результате разрежения (вакуума), создаваемого поршнем насоса во всасывающем трубопроводе. Следовательно, вакуум — это часть общего напора, который создает насос для подачи жидкости. Разрежение (вакуум) может быть измерено вакуумметром, включенным в схему вблизи от всасывающей полости насоса.
При конструировании системы трубопроводов для уменьшения сопротивления рекомендуется уменьшать длину трубопроводов, увеличивать их диаметр, уменьшать число колен и т. д. Кроме того, для уменьшения сопротивления в трубопроводах их необходимо содержать в чистоте.
При работе системы с подпором, когда насос расположен ниже уровня перекачиваемой жидкости, создавать разрежение для всасывания нет необходимости, так как вода сама будет подниматься до уровня оси приемного патрубка насоса в—в.
Расстояние от уровня перекачиваемой жидкости до уровня приемного патрубка насоса называют напором всасыва-ни я. Наличие напора всасывания делает работу насоса более надежной.
Полный напор, развиваемый насосом, может быть измерен суммой показаний вакуумметра и манометра (скоростные напоры не учитываются).
Скорость движения жидкости в судовых трубопроводах зависит от принятого диаметра труб и рекомендуется Регистром СССР в пределах от 1,5 до 2,5 м/с.