Гидравлика расчет насосной установки. «Расчёт насосной установки. Примеры задач по расчету и подбору насосов с решениями
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра « Процессы и аппараты химической технологии»
Расчетное задание
по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Задание выполнила
студентка С.С. Ковальчук
Преподаватель
канд. техн. наук, доцент
А.В. Сугак
Введение
Насосные установки широко применяются во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, в строительстве, на транспорте, в сельском хозяйстве. Это предусматривает знание теоретических основ гидравлики и умение выполнять практические гидравлические расчеты для широкого курса специалистов.
Задание охватывает «Расчет насосной установки» охватывает комплекс наиболее важных прикладных расчетов в области гидравлики и рекомендуется для выполнения студентами, изучающими курс «Процессы и аппараты химической технологии».
Приступая к выполнению задания, следует внимательно изучить его содержание, ознакомиться с научно - технической и учебной литературой.
При выполнении расчетного задания необходимо руководиться следующей методикой:
1) Изобразить схему насосной установки в соответствии с принятым вариантом;
2) выполнить расчет трубопровода, построить расчетную характеристику сети в координатах: потребный напор Н, расход жидкости V;
3) Осуществить подбор насоса и нанести характеристики насоса на график с изображением характеристики сети;
1. Расчетное задание
Начальные данные:
жидкость вода;
температура t - 40 С о;
расход V ж - 10 л/с - 0,01 м 3 /с;
геометрический напор Н г - 25 м;
давление в резервуарах - Р 1 = 0,1 МПа, Р 2 = 0,15 МПа;
общая длина трубопровода L - 150 м.
Местные сопротивления на трубопроводе?:
На всасывающей линии:
заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) 1 шт.=4,3;
плавный поворот (отвод) 2 шт.=0,14*2=0,28;
На напорной линии:
задвижка (или вентиль) 1 шт. = 0,5;
плавный поворот (отвод) 2 шт. = 0,14*2 = 0,28;
выход из трубы (в аппарат Б) 1 шт. = 1.
Число оборотов рабочего колеса n = 3000 об/мин.
Рисунок 1. Схема насосной установки.
2. Гидравлический расчет трубопровода
2.1 Выбор диаметра трубы
Диаметр трубы рассчитывают по формуле
гдеd - диаметр трубы (расчетный), м;
V - заданный расход жидкости, м 3 / с;
W - средняя скорость жидкости, м/с.
Расчет по (1) выполняют отдельно для всасывающей линии и напорной, при этом W принимают для всасывающей линии 0,8 м/с, для напорной 1,5 м/с.
Действительный диаметр трубы равен
d 1 =159 x 5.0 мм
d 2 =108 x 5.0 мм
По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости
2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания)
Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле
где- допустимая высота всасывания, м;
Р 1 - заданное давление в расходном резервуаре, Па;
Р н.п. - давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;
Потери напора во всасывающей линии, м;
Допустимый кавитационный запас, м.
Определение допустимого кавитационного запаса
Критический запас
где V - производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /с;
n - частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.
Допустимый кавитационный запас увеличивают по сравнению с критическим на 20…30 %
Расчет потерь напора во всасывающей линии
Расчет выполняется по принципу сложения потерь напора
где? - коэффициент трения;
l 1 - длина всасывания линии, м;
d 1 - диаметр всасывающей трубы, м;
Обр.кл. ? п.п. - коэффициенты местных сопротивлений;
w 1 - скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.
Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью
Критерий Ренольдса вычисляют по формуле
где? - плотность жидкости, кг/м 3 ;
Коэффициенты динамической вязкости, Па.с.
Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле
где е - величина эквивалентной шероховатости.
При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г.А. Мурина
Рассчитываем потери напора по формуле (5)
насос трубопровод мощность электродвигатель
Величина l 1 по заданию связана с определенной величиной h вс. . Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:
Задаться величиной l 1 с м;
Определить h п.вс. ;
Вычислить h вс;
Проверить условие l 1 =h dc +3 м
Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.
2.3. Построение кривой потребного напора (характеристики сети)
Потребный напор Н потр - напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода Н потр =f(V) называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле
гдеН г - геометрическая высота подъема жидкости, м;
Р 1, Р 2 - давление в резервуарах соответственно напорном и расходном, Па;
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всем трубопроводе.
Сумма местных сопротивлений
где? об.кл - заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) ;
П.п - плавный поворот (отвод);
Зд - задвижка (или вентиль);
Вых - выход из трубы (в аппарат Б).
Первые два слагаемых в (1.9.) не зависят от расхода. Их сумма называется статическим напором Н ст
В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (?=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:
С учетом предыдущих формул, выражение для потребного напора можно представить как
Для построения кривой потребного напора необходимо задаться несколькими значениями расхода жидкости, причем как меньше заданного расхода, так и большего его, а так же равным заданному.
Таблица 1 Характеристика сети
3. Подбор насоса
Исходными параметрами для подбора насоса являются его производительность, соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор Н потр. Вычисляют удельную частоту вращения по формуле:
где n - частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин
По удельной частоте вращения n у определяют тип насоса
13…25 - центробежный тихоходный
Пользуясь сводным графиком подачи и напоров для данного типа насоса, определяем марку насоса. Для этого на график наносят точку с координатами V зад, Н потр.
Для расхода V=0,01м 3 /с и напора Н потр =33,49, марка насоса 3К9 n=2900 об/мин.
После выбора марки насоса главную характеристику необходимо перенести на график с характеристической сети. На поле того же графика переносят кривую КПД? = f(V).По полученным параметрам вычисляют мощность на валу насоса [кВт]
гдеN в - мощность на валу, кВт;
Плотность жидкости, кг/м 3 ;
V - производительность насоса (заданный расход жидкости) м 3 /с;
Н - напор насоса, м;
КПД насоса.
Полагая, что для лопастных насосов промежуточная передача между двигателями и насосом отсутствует, а КПД соединительной муфты можно принять равным 0,96, определяют номинальную мощность двигателя
где? дв - КПД.
Для предварительной оценки N дв можно приближенно принять? дв =0,8.
С учетом возможности пусковых перегрузок при включении насоса в работу установочную мощность двигателя принимают больше номинальной
где - коэффициент запаса мощности.
1. В результате расчета был вычислен диаметр трубопровода на всасывающей линии d 1 = 159 x 5.0 мм и на напорной линии d 2 = 108 x 5.0 мм;
2. была построена характеристическая сеть;
3. вычислили удельную частоту вращения;
4. выбрали тип насоса по удельной частоте;
5. выбрали марку насоса 3К9, число оборотов рабочего n = 2900 об/мин.
Список использованных источников
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. - Л.: Химия, 1981. - 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - Москва 2005. - 750 с.
3. Туркин В.В. Расчет насосной установки. - Ярослав. политехн. ин-т. Ярославль, 1991. - 19 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение скорости движения среды в нагнетательном трубопроводе. Расчет полного гидравлического сопротивления сети и напора насосной установки. Определение мощности центробежного насоса и стандартного диаметра трубопровода. Выбор марки насоса.
контрольная работа , добавлен 03.01.2016
Расчет внутреннего диаметра трубопровода, скорость движения жидкости. Коэффициент гидравлического трения, зависящий от режима движения жидкости. Определение величины потерь. Расчет потребного напора. Построение рабочей характеристики насосной установки.
контрольная работа , добавлен 04.11.2013
Составление принципиальной схемы насосной установки. Гидравлический расчет трубопроводной системы. Потери напора в трубопроводах всасывания и нагнетания. Подбор марки насоса. Определение рабочей точки и параметров режима работы насосной установки.
контрольная работа , добавлен 22.10.2013
Проведение гидравлического расчета трубопровода: выбор диаметра трубы, определение допустимого кавитационного запаса, расчет потерь со всасывающей линии и графическое построение кривой потребного напора. Выбор оптимальных параметров насосной установки.
курсовая работа , добавлен 23.09.2011
Консольные насосы: устройство, принцип работы и разновидности. Определение параметров рабочей точки насосной установки. Определение минимального диаметра всасывающего трубопровода из условия отсутствия кавитации. Регулирование подачи насосной установки.
курсовая работа , добавлен 23.01.2013
Выбор подземного и наземного оборудования ШСНУ для скважин. Установление параметров работы штанговой скважинной насосной установки. Определение ее объемной производительности, глубины спуска насоса. Выбор типа электродвигателя и расчет его мощности.
контрольная работа , добавлен 28.04.2016
Общие потери напора в трубопроводе. Определение высоты всасывания из резервуара, расхода циркуляции жидкости, диаметра самотечного трубопровода и показаний дифманометра расходометра. Необходимое давление насоса и мощность. Построение характеристики сети.
курсовая работа , добавлен 23.04.2014
Напорная характеристика насоса (напор, подача, мощность на валу). График потребного напора гидравлической сети. Расчет стандартного гидроцилиндра, диаметра трубопровода и потери давления в гидроприводе. Выбор насоса по расходу жидкости и данному давлению.
контрольная работа , добавлен 08.12.2010
Расчет водопроводной сети, определение расчетных расходов воды и диаметров трубопровода. Потери напора на участках нагнетательного трубопровода, характеристика водопроводной сети, выбор рабочей точки насоса. Измерение расчетной мощности электродвигателя.
контрольная работа , добавлен 27.09.2009
Подбор оптимального варианта насоса для подачи орошения колонны К-1 из емкости Е-1. Теплофизические параметры перекачиваемой жидкости. Схема насосной установки. Расчет напора насоса, построение "рабочей точки". Конструкция и принцип действия насоса.
Произвести гидравлический расчет насосной установки для перекачки нефти с расходом Q , если известно, что всасывающий трубопровод насоса, присоединенный к заборному резервуару на глубину а от свободной поверхности, имеет длину l вс, два плавных поворота и обратный клапан с сеткой. Нагнетательный трубопровод длиной l нг имеет восемь плавных поворотов, обратный клапан и две задвижки. Максимальная высота взлива нефти в напорном резервуаре равна h н, а избыточное давление над её поверхностью p 1 = 196,2 Па. поверхность земли в пункте установки напорного резервуара возвышается над поверхностью земли, где установлен заборный резервуар, на H г.
Перекачиваемая жидкость имеет вязкость н и плотность с при температуре 10 о С.
Полагая, что насосная станция работает круглосуточно, необходимо определить диаметр всасывающего и напорного трубопроводов - d вс и d нг, высоту расположения насосов относительно уровня нефти в заборном резервуаре, считая, что абсолютное давление над её поверхностью (р 2) равно 40 кПа, полный напор насоса, тип и марку насоса для подачи заданного количества жидкости, мощность и тип электродвигателя.
Исходные данные для расчета приведены в таблице 4.
Таблица 4
|
Наименование данных, единица измерения |
Значение |
|
Производительность насоса Q , м 3 /ч |
|
|
Глубина присоединения всасывающего трубопровода а , м |
|
|
Длина всасывающего трубопровода l вс, м |
|
|
Длина нагнетательного трубопровода l нг, м |
|
|
Высота нефти в напорном резервуаре равна h н, м |
|
|
Геодезическая разность отметок H г, м |
|
|
Вязкость нефти н , м 2 /с |
|
|
Плотность нефти с , кг/м 3 |
|
|
Избыточное давление над поверхностью нефти в напорном резервуаре p 1 , Па |
|
|
Абсолютное давление над поверхностью нефти в заборном резервуаре p 2 , кПа |
Рис. 3.
Решение: Для перекачки жидкости данной вязкости с данным расходом должен применяться центробежный насос (см. Приложение 3).
Определим диаметры всасывающего и напорного трубопроводов. Из указаний к выполнению задачи:
По ГОСТ 8732 - 78 выбираем для всасывающего трубопровода трубы 426х9 с внутренним диаметром d вс = 0,408 м и для напорного трубопровода 325х9 с внутренним диаметром d нг = 0,307 м.
Уточним скорости движения нефти в трубопроводах
1,26 м/с; = 2,23 м/с.
Определим режимы течения жидкости в трубопроводах, Для этого вычислим числа Рейнольдса в трубопроводах
Так как Јѕ2320 и Јѕ2320, то режим течения в обоих трубопроводах турбулентный (2320 - критическое число Рейнольдса).
Коэффициент гидравлического трения определим по формуле Блазиуса:
0,0239; = 0,0257.
Определим потери напора в трубопроводах.
Всасывающий трубопровод насоса имеет длину l вс, два плавных поворота и обратный клапан с сеткой. Значит
где и - коэффициенты местного сопротивления плавных поворотов и обратного клапана с сеткой соответственно (из Приложения 2).
Нагнетательный трубопровод длиной l нг имеет восемь плавных поворотов, обратный клапан и две задвижки.
где - коэффициент местного сопротивления задвижки (из Приложения 2).
Составим уравнение Бернулли для всасывающего трубопровода
где - абсолютное давление на входе насоса.
Пусть = 1,0 м. Тогда
Откуда = 43311 Па (абсолютное давление на входе в насос).
Составим уравнение Бернулли для напорного трубопровода
где - абсолютное давление на выходе из насоса; - атмосферное давление, = 100 кПа.
За нулевую отметку взят уровень поверхности земли, где установлен заборный резервуар.
Откуда = 1371252 Па (абсолютное давление на выходе из насоса).
Напор, создаваемый насосом
Полезная мощность насоса
Так как характеристики насосов приводятся для работы на воде, то их необходимо пересчитать для работы на вязкой жидкости.
По номограмме Ляпкова(Уч.:Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры, стр.44)
Выбираем 2 насоса ЦНС 105-196 включенных параллельно (Из таблицы 4 Приложения 4), у которого К н =0,74 (КПД насоса 74 %) и высота всасывания h кр = 5,5 м.
Приводная мощность установки (2 насоса)
Для привода насосов выбираем 2 электродвигателя AB 250M2 (Электродвигатели взрывозащищенные серии АВ: двигатели трехфазные с короткозамкнутым ротором предназначены для продолжительного режима работы от сети переменного тока частотой 50 Гц номинального напряжения 660/380 В для внутренних и наружных установок взрывоопасных видов производств химической, газовой, нефтеперерабатывающей и других видов промышленности) с частотой вращения 3000 об/мин и мощностью 90 кВт (? N 160кВт).
Проверим условие всасывания насоса. Воспользуемся условием безкавитационной работы центробежного насоса:
где - абсолютное давление над уровнем жидкости в резервуаре, =40 кПа; - критическое давление при котором происходит кавитация в насосе (срыв режима всасывания); - давление паров жидкости (из Приложения 1 при 10 град = 5750 Па); А - коэффициент противокавитационного запаса.
где а - коэффициент, зависящий от h кр, а = 1,2; К ф.к. - коэффициент формы колеса (рабочего), К ф.к. = 1,1; К ж - коэффициент природы жидкости, К ж = 0,89.
Или - условие безкавитационной работы центробежного насоса не выполняется. Определим z , при котором условие безкавитационной работы центробежного насоса будет выполняться.
Откуда м (Это означает что для подавления кавитации требуется подпор, что практически возможно, насос необходимо будет установить ниже уровня жидкости опорожняемой ёмкости на 3,1 м).
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра « Процессы и аппараты химической технологии»
Расчетное задание
по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Задание выполнила
студентка С.С. Ковальчук
Преподаватель
канд. техн. наук, доцент
А.В. Сугак
Введение
Насосные установки широко применяются во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, в строительстве, на транспорте, в сельском хозяйстве. Это предусматривает знание теоретических основ гидравлики и умение выполнять практические гидравлические расчеты для широкого курса специалистов.
Задание охватывает «Расчет насосной установки» охватывает комплекс наиболее важных прикладных расчетов в области гидравлики и рекомендуется для выполнения студентами, изучающими курс «Процессы и аппараты химической технологии».
Приступая к выполнению задания, следует внимательно изучить его содержание, ознакомиться с научно – технической и учебной литературой.
При выполнении расчетного задания необходимо руководиться следующей методикой:
1) Изобразить схему насосной установки в соответствии с принятым вариантом;
2) выполнить расчет трубопровода, построить расчетную характеристику сети в координатах: потребный напор Н, расход жидкости V;
3) Осуществить подбор насоса и нанести характеристики насоса на график с изображением характеристики сети;
1. Расчетное задание
Начальные данные:
жидкость вода;
температура t – 40 С о;
расход V ж – 10 л/с – 0,01 м 3 /с;
геометрический напор Н г – 25 м;
давление в резервуарах – Р 1 = 0,1 МПа, Р 2 = 0,15 МПа;
общая длина трубопровода L – 150 м.
Местные сопротивления на трубопроводе ξ:
На всасывающей линии:
заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) 1 шт.=4,3;
плавный поворот (отвод) 2 шт.=0,14*2=0,28;
На напорной линии:
задвижка (или вентиль) 1 шт. = 0,5;
плавный поворот (отвод) 2 шт. = 0,14*2 = 0,28;
выход из трубы (в аппарат Б) 1 шт. = 1.
Число оборотов рабочего колеса n = 3000 об/мин.
Рисунок 1. Схема насосной установки.
2. Гидравлический расчет трубопровода
2.1 Выбор диаметра трубы
Диаметр трубы рассчитывают по формуле
(1)
гдеd – диаметр трубы (расчетный), м;
V – заданный расход жидкости, м 3 / с;
W – средняя скорость жидкости, м/с.
Расчет по (1) выполняют отдельно для всасывающей линии и напорной, при этом W принимают для всасывающей линии 0,8 м/с, для напорной 1,5 м/с.
Действительный диаметр трубы равен
d 1 =159 x 5.0 мм
d 2 =108 x 5.0 мм
По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости
2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания)
Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле
где- допустимая высота всасывания, м;
Р 1 – заданное давление в расходном резервуаре, Па;
Р н.п. – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;
Ƿ - плотность жидкости, кг/м 3 ;
Потери напора во всасывающей линии, м;
Допустимый кавитационный запас, м.
Определение допустимого кавитационного запаса
Критический запас
где V – производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /с;
n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.
Допустимый кавитационный запас увеличивают по сравнению с критическим на 20…30 %
Расчет потерь напора во всасывающей линии
Расчет выполняется по принципу сложения потерь напора
(5)
гдеλ – коэффициент трения;
l 1 – длина всасывания линии, м;
d 1 – диаметр всасывающей трубы, м;
ξ обр.кл. ξ п.п. – коэффициенты местных сопротивлений;
w 1 – скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.
Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью
λ = f(Re,E) (6)
Критерий Ренольдса вычисляют по формуле
(7)
гдеρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;
μ – коэффициенты динамической вязкости, Па.с.
Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле
где е – величина эквивалентной шероховатости.
При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г.А. Мурина
Рассчитываем потери напора по формуле (5)
насос трубопровод мощность электродвигатель
Величина l 1 по заданию связана с определенной величиной h вс. . Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:
Задаться величиной l 1с м;
Определить h п.вс. ;
Вычислить h вс;
Проверить условие l 1 =h dc +3 м
Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.
Длины участков В диктующей точке Z6 У подошвы В.Б. Уровня воды в колодце У насосной станции LВС Lнаг 1 78 50 52 50 51 19 106 Количество тракторов-38, вид животных-лисицы и песцы, количество животных-333 Рис.1. Схема водопроводной сети. 1. Расчет водоснабжения поселка 1. Определение расчетных расходов потребителей Расчет водопотребления сводится к определению: ...
Которые необходимы строителю для принятия правильного решения внутренней планировки зданий, для выбора целесообразных строительных конструкций. 1. Расчет проекта инженерных сетей внутреннего водопровода 1.1 Задание на курсовой проект Требуется составить проект внутреннего водопровода и коммуникаций двухсекционного пятиэтажного жилого дома на 40 квартир. Общее число приборов в этом доме...
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра « Процессы и аппараты химической технологии»
Расчетное задание
по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Задание выполнила
студентка С.С. Ковальчук
Преподаватель
канд. техн. наук, доцент
А.В. Сугак
Введение
Насосные установки широко применяются во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, в строительстве, на транспорте, в сельском хозяйстве. Это предусматривает знание теоретических основ гидравлики и умение выполнять практические гидравлические расчеты для широкого курса специалистов.
Задание охватывает «Расчет насосной установки» охватывает комплекс наиболее важных прикладных расчетов в области гидравлики и рекомендуется для выполнения студентами, изучающими курс «Процессы и аппараты химической технологии».
Приступая к выполнению задания, следует внимательно изучить его содержание, ознакомиться с научно – технической и учебной литературой.
При выполнении расчетного задания необходимо руководиться следующей методикой:
1) Изобразить схему насосной установки в соответствии с принятым вариантом;
2) выполнить расчет трубопровода, построить расчетную характеристику сети в координатах: потребный напор Н, расход жидкости V;
3) Осуществить подбор насоса и нанести характеристики насоса на график с изображением характеристики сети;
1. Расчетное задание
Начальные данные:
жидкость вода;
температура t – 40 С о;
расход V ж – 10 л/с – 0,01 м 3 /с;
геометрический напор Н г – 25 м;
давление в резервуарах – Р 1 = 0,1 МПа, Р 2 = 0,15 МПа;
общая длина трубопровода L – 150 м.
Местные сопротивления на трубопроводе ξ:
На всасывающей линии:
заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) 1 шт.=4,3;
плавный поворот (отвод) 2 шт.=0,14*2=0,28;
На напорной линии:
задвижка (или вентиль) 1 шт. = 0,5;
плавный поворот (отвод) 2 шт. = 0,14*2 = 0,28;
выход из трубы (в аппарат Б) 1 шт. = 1.
Число оборотов рабочего колеса n = 3000 об/мин.
Рисунок 1. Схема насосной установки.
2. Гидравлический расчет трубопровода
2.1 Выбор диаметра трубы
Диаметр трубы рассчитывают по формуле
(1)
гдеd – диаметр трубы (расчетный), м;
V – заданный расход жидкости, м 3 / с;
W – средняя скорость жидкости, м/с.
Расчет по (1) выполняют отдельно для всасывающей линии и напорной, при этом W принимают для всасывающей линии 0,8 м/с, для напорной 1,5 м/с.
Действительный диаметр трубы равен
d 1 =159 x 5.0 мм
d 2 =108 x 5.0 мм
По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости
2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания)
Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле
где- допустимая высота всасывания, м;
Р 1 – заданное давление в расходном резервуаре, Па;
Р н.п. – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;
Ƿ - плотность жидкости, кг/м 3 ;
Потери напора во всасывающей линии, м;
Допустимый кавитационный запас, м.
Определение допустимого кавитационного запаса
Критический запас
где V – производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /с;
n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.
Допустимый кавитационный запас увеличивают по сравнению с критическим на 20…30 %
Расчет потерь напора во всасывающей линии
Расчет выполняется по принципу сложения потерь напора
(5)
гдеλ – коэффициент трения;
l 1 – длина всасывания линии, м;
d 1 – диаметр всасывающей трубы, м;
ξ обр.кл. ξ п.п. – коэффициенты местных сопротивлений;
w 1 – скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.
Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью
λ = f(Re,E) (6)
Критерий Ренольдса вычисляют по формуле
(7)
гдеρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;
μ – коэффициенты динамической вязкости, Па.с.
Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле
где е – величина эквивалентной шероховатости.
При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г.А. Мурина
Рассчитываем потери напора по формуле (5)
насос трубопровод мощность электродвигатель
Величина l 1 по заданию связана с определенной величиной h вс. . Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:
Задаться величиной l 1с м;
Определить h п.вс. ;
Вычислить h вс;
Проверить условие l 1 =h dc +3 м
Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.
2.3. Построение кривой потребного напора (характеристики сети)
Потребный напор Н потр – напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода Н потр =f(V) называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле
гдеН г – геометрическая высота подъема жидкости, м;
Р 1, Р 2 – давление в резервуарах соответственно напорном и расходном, Па;
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всем трубопроводе.
Сумма местных сопротивлений
где ξ об.кл – заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) ;
ξ п.п – плавный поворот (отвод);
ξ зд – задвижка (или вентиль);
ξ вых – выход из трубы (в аппарат Б).
Первые два слагаемых в (1.9.) не зависят от расхода. Их сумма называется статическим напором Н ст
(10)
В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (λ=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:
(11)
С учетом предыдущих формул, выражение для потребного напора можно представить как
Для построения кривой потребного напора необходимо задаться несколькими значениями расхода жидкости, причем как меньше заданного расхода, так и большего его, а так же равным заданному.
Таблица 1 Характеристика сети
3. Подбор насоса
Исходными параметрами для подбора насоса являются его производительность, соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор Н потр. Вычисляют удельную частоту вращения по формуле:
где n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин
По удельной частоте вращения n у определяют тип насоса
13…25 – центробежный тихоходный
Пользуясь сводным графиком подачи и напоров для данного типа насоса, определяем марку насоса. Для этого на график наносят точку с координатами V зад, Н потр.
Для расхода V=0,01м 3 /с и напора Н потр =33,49, марка насоса 3К9 n=2900 об/мин.
После выбора марки насоса главную характеристику необходимо перенести на график с характеристической сети. На поле того же графика переносят кривую КПД ή = f(V).По полученным параметрам вычисляют мощность на валу насоса [кВт]
кВт,
гдеN в – мощность на валу, кВт;
ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;
V – производительность насоса (заданный расход жидкости) м 3 /с;
2. была построена характеристическая сеть;
3. вычислили удельную частоту вращения;
4. выбрали тип насоса по удельной частоте;
5. выбрали марку насоса 3К9, число оборотов рабочего n = 2900 об/мин.
Список использованных источников
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. – Л.: Химия, 1981. – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – Москва 2005. – 750 с.
3. Туркин В.В. Расчет насосной установки. – Ярослав. политехн. ин-т. Ярославль, 1991. – 19 с.
Перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубо- проводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в ма- шиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета насосной установки.
По трубопроводу, представленному на рисунке 2.1, перекачивается жидкость из нижнего резервуара (исходный резервуар) с давлением P 1в дру- гой резервуар (приемный резервуар) с давлением P 2. Высота расположения оси насоса h вс называется высотой всасывания , а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания . Высота расположения конечного сечения трубопровода h н назы- вается высотой нагнетания , а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, нагнетательным (напорным) или линией нагнетания . Высота от начального сечения трубопровода до конечного Н г называется геометриче- ской высотой подъема жидкости.
Рис. 2.1 – Схема насосной установки:
1 – насос; 2 – приемный резервуар; 3 – исходный резервуар;
4 – всасывающий трубопровод; 5 – нагнетательный трубопровод; 6 – вакуумметр; 7 – манометр
Параметры работы насоса
Работа насоса характеризуется следующими параметрами:
Подача (производительность ) – это объем или масса жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени, Q (м3/с; м3/ч; кг/с; кг/ч; л/ч).
Напор – это избыточная удельная энергия, сообщаемая единице массы жидкости в насосе, Н (м).
Мощность на валу – мощность, подводимая к насосу, N в (В).
Полезная мощность – это мощность, сообщаемая жидкости в насо- се, N п (В).
Коэффициент полезного действия – это характеристика эффективно-
сти насоса в отношении передачи энергии. Определяется как отношение по- лезной мощности к мощности на валу, η (%).
Определение напора насосной установки
Напор насосной установки может быть представлен как разность удельных энергий жидкости до насоса и после него.
H = Э 2 - Э 1 , (2.1)
Э 1– удельная энергия жидкости до насоса, м;
Э 2 – удельная энергия жидкости после насоса, м.
В общем случае удельная энергия может быть представлена как:
Э = z +
× g
где z – удельная потенциальная энергия положения, м;
× g
– удельная потенциальная энергия давления, м;
– удельная кинетическая энергия, м.
Обозначим абсолютное давление жидкости в сечении 4 –4 (сечение в точке установки манометра) Р н– давление нагнетания, а абсолютное давле- ние в сечении 3 –3 обозначим Р вс– давление всасывания. За плоскость срав- нения возьмем сечение 1 –1 . Тогда удельная энергия в сечении 4 –4 , то есть после насоса будет равняться:
Э 2= h вс
+ P н + н
Удельная энергия в сечении 3 –3 , то есть до входа в насос будет рав- няться:| |
P вc вc
в + × g + 2g , (2.4)
где вc
– скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.
Тогда напор насосной установки будет равен:
H = h
+ z + z
+ P н + н - h
Вc = z
+ P н - P вc + н вc
| |
× g 2g
Вс × g 2g
1
P вc
|
× g 2g
= h вс- z в+ × g + 2g + h п
1– скорость движения жидкости в сечении 1 –1 , то есть в исходном ре-
зервуаре, 1» 0 м/с;
h п– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.
× g
× g
| |
| |
P 2 2 н
h вс+ z м+ × g + 2g
= h вс+ h н+ × g + 2g + h п, (2.8)
2 – скорость движения жидкости в сечении 2 –2 то есть в приемном ре-
зервуаре, 2 » 0 м/с; Тогда
