Расчет насосных установок – 4.3 Практическое занятие «Расчет насосной установки» Насосная установка и ее параметры

Расчет насосной установки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

кафедра «Процессы и аппараты химической технологии»

Задание защищено

с оценкой___________

Преподаватель

канд. техн. наук, доцент

________А. В. Сугак

1.12.2011

Расчетное задание по дисциплине

«Процессы и аппараты химических технологий»

ЯГТУ 240401.65 − 009 РГ3

Задание выполнил

студент гр. ХТО-30

_______ Морозов А.А.

26.11.11

2011

Реферат

21 с., 5 рис., 3 табл., 3 источника

РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Целью данной работы является изучение параметров работы насос

ной установки и расчет ее характеристик, а также построение кривой

потребного напора, расчет рабочей точки насоса и выбор марки насо-

са в соответствии с рассчитанными характеристиками насоса.

ЯГТУ 240401.65 − 009 РГЗ

Зав.каф.

Леонтьев В.К.

РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Лит.

С

Страниц

Нормок.

У

2

21

Руковод.

Сугак А.В.

ЯГТУ гр. ХТО-30

Консульт.

Студент

Морозов А.

Содержание

Введение………………………..…………………………………………………………4

1 Гидравлический расчет трубопровода…………………………………….……….6

    1. Выбор диаметра трубы……………………………………………….6

    2. Определение высоты установки насоса (высоты всасывания)…….7

      1. Определение допустимого кавитационного запаса….7

1.2.2 Расчет потерь во всасывающей линии………………..7

      1. Расчет общих потерь напора во всем трубопроводе….8

      2. Построение кривой потребного напора………………..9

2 Подбор насоса………………………………………………………………………………..13

3 Определение параметров насоса……………………………………………………….14

Заключение…………………………………………………………………………………………..16

Список использованных источников …………………………………………………….17

ЯГТУ 240401.65 − 009 РГЗ

Стр.

3

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 круга специалистов.

Расчетно-графическое задание «Расчет насосной установки» охватывает комплекс наиболее важных прикладных расчетов в области гидравлики и рекомендуется для выполнения студентами, изучающими курс «Процессы и аппараты химической технологии» на дневной и вечерней формах обучения.

При выполнении расчетного задания необходимо руководствоваться следующей методикой:

  1. Изобразить схему насосной установки в соответствии с принятым вариантом;

  2. Выполнить расчет трубопровода вручную с использованием калькулятора и графически построить расчетную характеристику сети в координатах: потребный напор

    – расход жидкости ;

  3. Осуществить подбор насоса и нанести характеристики насоса на график с изображением характеристики сети;

  4. Рассчитать мощность на валу насоса, номинальную мощность электродвигателя насосной установки.*

*Введение взято из методического указания к расчетному заданию “Расчет насосной установки”, [3. c 3.]

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

Подобрать насос для перемещения жидкости из аппарата (резервуара) А в аппарат (резервуар) Б при следующих исходных данных:

Род жидкости — вода

Температура жидкости ;

Расход жидкости ;

Геометрическая высота подъема жидкости ;

Абсолютное давление в аппарате А и В:

Общая длина трубопровода

длина всасывающей линии;

длина напорной линии

Длина всасывающей линии

высота всасывающего насоса;

часть всасывающей линии, погруженной в жидкость, и ее горизонтальный участок, м.

Количество отводов на напорной линии K=4 шт;

Плотность ρ=969 кг/м3

Вязкость μ=0,317*10-3 Па·с

Давление паров = 70,117 кПа [1. с 548]

Местные сопротивления на трубопроводе:

На всасывающей линии:

Обратный клапан 1шт.

Отвод на 90° 2 шт.

На напорной линии:

Задвижка (вентиль) 1 шт.

Отвод на 90° 1 шт.

Выход из трубы 1 шт.

Расчет насосной установки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

кафедра «Процессы и аппараты химической технологии»

Задание защищено

с оценкой___________

Преподаватель: Сугак. А.В

Расчетное задание по дисциплине

«Механика жидкости и газа»

ЯГТУ.65 − 008 РГ3

Задание выполнил

студент гр. ММ-21

Алаёров М.Д

_______

2012

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Подобрать насос для перемещения жидкости из резервуара «А» в резервуар

«В» при следующих исходных данных:

Род жидкости: Вода

Температура жидкости: t=30о С

Расход жидкости: Vk=15л/с

Vk=0.015 м3

Геометрическая высота подъема жидкости: Hr=20м.

Абсолютное давление в аппаратах «А» и «В»: P1=0,09мПа

P2=0,20мПа

Общая длина трубопровода: L=200м

Количество отводов на напорной линии: K=3шт.

Схема установки представлена на рис.1.

Справочные данные:

Давление воды при t=80o C 355,3 мм рт.ст = 47361 Па;

Плотность p=971,8 кг/м3;

Вязкость воды при 80о С μ =0,355*10-3 Па, с;

Число оборотов двигателя 2900 об/мин

Коэффициент запаса мощности β=1,01.

Содержание

Введение

1. Гидравлический расчет трубопровода

    1. Выбор диаметра трубы

    2. Определение высоты установки насоса

      1. Определение допустимого кавитационного запаса

      2. Расчет потерь напора во всасывающей линии

    3. Построение кривой потребного напора

  1. Подбор насоса

  2. Определение параметров работы насоса

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А

Рисунок 1- Схема насосной установки.

А,В-резервуары;

Н-насос;

1,2-всасывающая и нагнетательная (напорная) линии:

3-обратный клапан с сеткой;

4-вентиль;

К-условное обозначение отвода;

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;

4)  Рассчитать мощность на валу насоса, номинальную мощность электродвигателя насосной установки [2].

Все расчеты провести в Международной системе единиц (СИ).

1.2 Определение необходимого напора насосной установки

Выбор насоса производится с учетом его совместной работы с трубопроводами.

Напор насоса Р, (Па ) проектируемой установки будет равен

(1.6)

где Σ∆P — суммарные потери напора в трубопроводах установки, Па;

Pс – статический напор, Па;

Pн — напор в насадке (динамический напор), Па.

Pс = Нгρнg (1.7)

где Нг — высота подьёма жидкости, м;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2;

ρн — плотность жидкости , кг/м3.

Основная расчетная схема изображена на рисунке 1.1.

1 — заборный колодец; 2 — сетка; 3 — задвижка; 4 — насос; 5 — трубопроводы; 6 — моющая рамка

Рисунок 1.1- Расчетная схема насосной установки

Нг = hв+h (1.8)

где hв — высота всасывания, м;

hн — высота нагнетания, м.

На каждом участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ) потери напора на преодоление гидравли­ческих сопротивлений ΔРi, (Па) определяются отдельно по уравнению

(1.9)

где ΣЕ — сумма коэффициентов местных сопротивлений по длине трубопровода на участке длиной с диаметром трубы d;

λ — коэффициент потерь на трение;

ρ — плотность жидкости , кг/м3.

С достаточной для практических расчетов точностью можно считать, что для сетки Е = 9,7, для всасывающего клапана -7,0, для задвижки — 5,5, для колена — 2.

Коэффициент сопротивления отверстия и насадка Ен

(1.10)

где φ — коэффициент скорости (таблица 1).

Для водопроводных стальных труб коэффициент потерь на трение λ зависит от числа Рейнольдса .

Число Рейнольдса определяется по формуле.

(1.11)

где V— скорость жидкости на участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ) , м/с;

d — диаметр на участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ) , м.

10-6 — кинематическая вязкость для воды, м2/с.

На каждом участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ) скорость жидкости равна

(1.12)

где Q– расход жидкости на участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ), м3/с;

d — диаметр на участке трубопровода (l1 , l2 , l3 , l4 ) , м.

При коэффициент потерь на трение λ определяется по выражению

(1.13)

При коэффициент потерь на трение λ определяется по выражению

(1.14)

При последовательном соединении трубопроводов (например l1 и l2) суммарные потери напора ∆РΣ получаются сложением потерь на отдельных участках.

(1.15)

где ∆РΣ — суммарные потери напора я в разветвленном трубопроводе, Па;

∆Pi — потери напора в одном из последовательных трубопроводов, Па.

Суммарные потери напора ∆РΣ при параллельном соединении одинаковых трубопроводов (например l3 и l4) или насадков равны потерям на отдельном участке.

(1.16)

где ∆РΣ — суммарные потери напора в разветвленном трубопроводе, Па;

∆Pi — потери напора в одном из параллельных трубопроводов, Па.

При параллельном соединении одинаковых трубопроводов(например l3 и l4)

(1.17)

где Qi— расход через один из параллельных трубопроводов, м3/с;

i — количество параллельных участков;

Далее, руководствуясь напором P и подачей Q, по каталогу выбирают марку насоса.

Лекция 20. Эксплуатационные расчёты насосной установки при её работе на сеть

Характеристика насоса, характеристика трубопровода, рабочая точка, регулирование подачи, условия бескавитационной работы насосов на сеть. Работа одного насоса на два трубопровода.

Основное содержание лекции

Элементарная гидросистема для перемещения жидкости насосом называется насосной установкой. Она в основном состоит из приёмного резервуара, всасывающего трубопровода и напорного резервуара.

Потребным напором Нпотр установки называется энергия, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для её перемещения из приёмного резервуара в напорный по трубопроводу установки при заданном расходе:

,

где hН – геометрическая высота нагнетания; hВ – геометрическая высота всасывания; р2 – р1 – разность давлений в напорном и приёмном резервуарах; — сумма потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах; НСТ – статический напор установки.

При установившемся режиме работы установки развиваемый насосом напор равен потребному напору установки:

.

Определение режима работы насоса (подбор насоса) производится совмещением на одном и том же графике в одинаковых масштабах рабочей характеристики насоса с характеристикой насосной установки. Последняя представляет собой параболу (при турбулентном режиме течения), смещенную вдоль оси напоров на величину статического напора установки. Насос в такой установке работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса. Точка пересечения указанных двух характеристик называется рабочей точкой. Если рабочая точка отвечает оптимальному режиму работы насоса, то насос считается подобранным правильно. Однако величину требуемой подачи насоса можно изменять. Для этого необходимо изменить либо характеристику насоса (путём изменения частоты вращения насоса), либо характеристику насосной установки (дросселированием). Наиболее экономичный метод регулирования подачи и напора – регулирование путём изменения частоты вращения. Оно в основном осуществляется применением электродвигателей постоянного тока или специальных передач.

Из-за чрезмерного падения давления на всасывающей стороне насоса может возникнуть кавитация (пустообразование), вследствие которой резко падает к. п. д. насоса, снижается его подача и напор. Кроме того, появляется сильная вибрация, сопровождаемае характерным шумом. Для избежания кавитации насос необходимо установить таким образом, чтобы давление жидкости в нем было больше давления насыщенного пара жидкости при данной температуре. Это обеспечивается ограничением высоты всасывания насоса. Допустимая высота всасывания определяется следующим соотношением:

где рп — давление насыщенного пара; hп.в — потеря напора во всасывающем трубопроводе при полной величине подачи; — коэффициент кавитации, часто определяемый по формуле С. С. Руднева; Н—полный напор насоса.

Допускаемая высота всасывания в насосах чаще всего определяется по допустимой вакуумметрнческой высоте всасывания, которая обозначается на характеристиках всех типов насосов как функция расхода. Необходимо помнить, что при изменении частоты вращения, изменяется и допустимая вакуумметрическая высотавсасывания. Разрушательному действию кавитации подвергаются также гидравлические турбины, а также золотники, клапаны и другие аппараты объемного гидропривода.

Вопросы для самопроверки

1. Как определяется напор насоса по показаниям измерительных приборов? 2. Зависит ли потребный напор насоса от подачи(расхода во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах)? Почему? 3. Как определяется подача и мощность насоса, работающего в сети? 4. Как регулируется подача лопастного насоса? 5. Как при подборе насоса для работы в сети учитываются потеринапора на трение во всасывающем и нагнетательном трубопроводах? 6. В каких системах целесообразно насосы подключать последовательно и в каких — параллельно? 7. От чего зависит геометрическая высота всасывания насоса? Как она определяется? 8. Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов различны, то какой из них обычно бывает больше? Почему? 9. Чем ограничивается допустимая высота всасывания насоса? 10. Как изменится допустимая высота всасывания с увеличением подачи насоса, если диаметры всасывающей и нагнетательной труб останутся прежними?

Расчет насосной установки — Стр 7

61

4 ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Задание 1

Для насосной установки, схема которой приведена на рисунке 4.1, необходимо:

1.Определить неизвестные величины.

2.Подобрать насос.

3.Построить совместную характеристику насоса и характеристику сети, а также характеристику η = f(Q).

4.Предложить способ регулирования для обеспечения необходимого

расхода.

5.Определить потребляемую мощность насоса.

Рис. 4.1 – Схема насосной установки

Варианты для расчета задания 1

62

63

4.1 Пример расчета простого трубопровода

Перекачиваемая жидкость – толуол; температура жидкости 80 ºС; давление в приемном резервуаре Р2 = 2,0 ати, показания манометра Рм = 3,0 ат; диаметр трубопровода напорной линии dн2×δ2 = 133×7 мм; скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе 2 = 2,0м/с; высота всасывания hвс = 3,0 м; высота нагнетания hн = 6,0 м; длина всасывающей линии l1 = 15,0 м; абсолютное давление в исходном резервуаре Р1 = 1,5 ат; высота установки манометра zм = 0,3 м.

4.1.1. Определение внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

Внутренний диаметр трубы определяется из размеров трубы по следующей формуле:

где d2 – внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, м; dн2 – наружный диаметр нагнетательного трубопровода, м;

2 – толщина стенки нагнетательного трубопровода, м.

d2 133 10 3 2 7 10 3 0,199 м.

4.1.2. Определение расхода жидкости в трубопроводах

Объемный расход жидкости в трубопроводах определяют по формуле:

Q 2

d2

 

2

,

(4.2)

4

 

 

 

где Q – объемный расход жидкости в трубопроводах, м3/с;

2 – скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с.

Q 2,03,14 0,1192 0,0222 м3/с. 4

4.1.3. Определение диаметра трубопровода всасывающей линии

Внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии определяется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

4Q

,

(4.3)

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где d1

– внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии, м;

 

1

– скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Примем скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе 1 равной 1,0 м/с, тогда внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии будет равен:

d1

4 0,0222

0,168 м.

3,14 1,0

 

 

Действительный диаметр трубы выбирают из ряда стандартных размеров труб выпускаемых промышленностью (приложение А).

Выбираем стандартный размер всасывающего трубопровода dн1×δ1 = = 194×6,0 мм. Тогда внутренний диаметр всасывающего трубопровода согласно формуле (4.1) будет равен:

d1 194 10 3 2 6 10 3 0,182 м.

Пересчитаем скорость жидкости во всасывающей линии:

4 0,02221 3,14 0,1822 0,85м/с.

4.1.4. Определение режима движения жидкости в трубопроводах

Режим движения жидкости определяется по значению критерия Рейнольдса:

где – скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с;

d– внутренний диаметр трубопровода, м;

– плотность перекачиваемой жидкости при заданной температуре,

кг/м3;

– динамический коэффициент вязкости перекачиваемой жидкости при заданной температуре, Па·с.

Плотность и динамический коэффициент вязкости толуола при 80 ºС составляют = 808 кг/м3 (таблица А.1.), = 0,33 мПа·с (таблица А.2), тогда

65

для всасывающей линии:

 

0,85 0,182 808

Re1

 

 

 

 

 

378780. Режим движения турбулентный.

 

0,33 10

3

 

 

 

 

 

Для нагнетательной линии:

Re2

 

2,0 0,119 808

582739. Режим движения турбулентный.

 

0,33 10

3

 

 

 

 

 

 

 

4.1.5. Расчет коэффициента трения для нагнетательного и всасывающего трубопровода

Так как Re> 2320 коэффициент трения определяется по графику Г.А. Мурина или рассчитывается по формуле А.Д. Альтшуля:

68

 

 

0,25

 

0,11

 

 

 

 

,

(4.5)

 

 

Re

 

d

 

 

где – коэффициент трения;– абсолютное значение эквивалентной шероховатости, м.

Выбираем для трубопровода стальные цельносварные трубы с незначительной коррозией тогда согласно справочным данным абсолютное значение эквивалентной шероховатости составит = 0,2 мм (таблица А.4). Тогда коэффициент трения для всасывающего трубопровода равен:

 

 

68

 

0,2 10

3

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0,11

 

 

 

 

 

0,0208;

378780

0,182

 

 

 

 

 

для нагнетательного трубопровода:

 

 

68

 

0,2 10

3

0,25

 

 

 

 

 

 

 

2

0,11

 

 

 

 

 

0,0226.

582739

0,119

 

 

 

 

 

4.1.6. Определение длины нагнетательного трубопровода

Запишем уравнение Бернулли для сечений 3-3 и 4-4:

z3

P

 

2

z4

P

 

2

hпн .

3

 

 

3

4

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

g

2g

g

2g

66

За площадь сравнения возьмем сечение 3-3, тогда:

z3 0;

z4 hн zм 6,0 0,3 5,7 м.

P3 Рм Рат 3 1 4ат = 4·105 Па.

3 2 = 2 м/с – скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе.

P4 P2 = 2 ати = 2 + 1 = 3 ата = 3·105 Па.

4 0 м/с.

Тогда потери напора в нагнетательной линии составят:

hпн

P 2

P

 

4 105

 

22

 

3 105

3

 

3

z4

4

 

 

 

 

 

5,7

 

7,12 м.

g

 

g

808 9,81

 

 

 

 

2g

 

 

2 9,81

808 9,81

Длину нагнетательного трубопровода определим из формулы для расчета потерь напора:

н

 

 

l

2)

2

 

 

 

2

2

 

 

hп

(

2

 

 

,

(4.6)

d2

2g

где l2 – длина нагнетательного трубопровода, м;

2 – сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетатель-

ной линии.

На нагнетательной линии имеются следующие местные сопротивления:

-3 отвода под углом 90º;

-1 кран;

-выход из трубопровода в емкость В.

Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательного трубопровода рассчитывается следующим образом:

2 3 от кр вых ,

где от – коэффициент местного сопротивления для отвода на 90º;

кр – коэффициент местного сопротивления для крана;

вых – коэффициент местного сопротивления для выхода из трубы.

Определим по справочным данным коэффициенты местных сопротивлений (таблица А.3):

67

Примем отношение радиуса изгиба трубы к диаметру трубопровода R0/d2 = 3, тогда

от А В 1 0,13 0,13,

где А – коэффициент зависящий от угла поворота трубопровода, для поворо-

та на 90º А = 1;

В– коэффициент зависящий от отношения R0/d2, для отношения R0/d2 = 3

В= 0,13.

Для крана с диаметром проходного сечения более 50 мм (d2 = 119 мм)

кр = 2.

Для выхода из трубы вых = 1.

2 3 0,13 2 1 3,39.

Тогда длина нагнетательного трубопровода составит:

 

 

н

2g

 

d2

 

7,12 2 9,81

 

 

0,119

 

 

 

hп

 

 

 

 

l2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3,39

 

 

166

м.

 

2

2

2

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

0,0226

 

4.1.7. Определение потерь напора во всасывающей линии

Расчет потерь напора производится аналогично расчету потерь напора в нагнетательном трубопроводе по формуле (4.6).

На всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления:

-2 отвода под углом 90 º;

-вход в трубопровод из емкости А.

Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающего трубопровода рассчитывается следующим образом:

1 2 от вх = 2 · 0,13 + 0,5 = 0,76,

где вх – коэффициент местного сопротивления для входа в трубу.

Определим по справочным данным коэффициенты местных сопротивлений (таблица А.3).

Примем отношение радиуса изгиба трубы к диаметру трубопровода R0/d2 = 3, тогда

от А В 1 0,13 0,13.

Для входа в трубу с острыми краями вх = 0,5.

68

Потери напора во всасывающем трубопроводе равны:

hпвс (

 

l

1)

2

15

 

0,852

 

 

1

1

1

(0,0208

 

0,76)

 

 

0,091 м.

d

2g

0,182

2 9,81

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.8. Расчет потребного напора

Потребный напор определяется по формуле:

Нпотр

НГ

 

Р2 Р1

hп ,

(4.7)

 

 

 

 

g

 

где Нпотр – потребный напор, м;

НГ – геометрическая высота подъема жидкости, м; Р2 – давление в напорном резервуаре, Па; Р1 – давление в исходном резервуаре, Па;

hп – потери напора в трубопроводе, м.

Геометрическая высота подъема жидкости определяется как сумма высоты всасывания и высоты нагнетания:

где hвс – высота всасывания, м; hн – высота нагнетания, м.

Потери напора в трубопроводе определяются как сумма потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии:

hп hпвс hпн .

(4.9)

Тогда потребный напор, обеспечивающий заданный расход будет ра-

вен:

Нпотр 9 3 105 1,5 105 0,091 7,12 35,14м. 808 9,,81

4.1.9. Подбор насоса

Исходными параметрами для подбора насоса являются производительность (подача), соответствующая заданному расходу жидкости и потребный

69

напор. Пользуясь, сводным графиком подач и напоров определяем марку насоса (приложение В). Для этого на график наносим точку с координатами Qзадан, Нпотр. Насос, в поле которого попала точка, принимают для данного трубопровода. Точка с координатами (22,2 л/с, 35,14 м) попадает в рабочее поле насоса 4К-12 с частотой вращения рабочего колес n = 2900 об/с.

4.1.10. Построение кривой потребного напора

Первые два слагаемых формулы (4.7) не зависят от расхода. Их сумма называется статическим напором:

Нст

НГ

 

Р2 Р1

hвс hн

 

Р2 Р1

(4.10)

g

g

 

 

 

 

 

 

НГ

Нст 3 6 3 105 1,5 105 27,92 м. 808 9,81

Потери напора в трубопроводе определяются по принципу сложения потерь напора, тогда с учетом формулы (4.6) и (4.9) получаем:

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

2

 

 

l

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

hп hпвс hпн

(

1

1

 

 

1)

 

 

 

1

( 2

2

2)

2

.

 

 

 

 

(4.11)

d

2

g

d

2g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом 1

4Q

и

2

4Q

, формула (4.11) приобретает вид:

 

 

 

d12

d22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

l

2

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

hп hпвс hпн ( 1

 

1

1)

 

 

 

 

 

 

 

( 2

 

2 )

 

 

 

 

Q2 .

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

d1

 

 

 

 

d1

g

d2

 

 

d2 g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A cons’t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A (0,0208

15

0,76)

 

 

8

 

 

 

 

(0,0226

166

 

3,39)

 

 

 

 

8

 

 

 

 

3,142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0,1194

 

 

0,182

 

 

0,1824 9,81

 

 

0,119

 

 

3,14

9,81

= 14587,73 с2/м5.

Таким образом, потребный напор при разных подачах насоса может быть определен как:

Нпотр Нст А Q2 27,92 14587,73Q2 .

(4.12)

Для построения кривой потребного напора необходимо задаться несколькими значениями расхода жидкости, причем как меньше заданного расхода, так и больше его, а также равным заданному, и по формуле (4.12) рас-

70

считать потребный напор.

По данным таблицы 4.1 строят график зависимости Нпотр = f (Q) (рисунок 4.2).

Таблица 4.1 – Данные для построения кривой потребного напора

Q, м3/с

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,022

0,025

0,03

Нпотр, м

27,92

28,29

29,38

31,21

33,76

34,98

37,04

41,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

30

 

 

 

20

 

 

 

10

 

 

 

0

 

 

 

0

0,01

0,02

0,03

 

Рис. 4.2 – Кривая потребного напора

4.1.11. Построение совместной характеристики сети и главной характеристики насоса, а также характеристики насоса η = f(Q)

Данные для построения главной характеристики насоса Н = f (Q) и характеристики η = f(Q) берутся из характеристик насосов приведенных в справочных материалах (таблицы 4.2 и 4.3). Обе эти зависимости строятся в тех же координатных осях, что и кривая потребного напора (рисунок 4.3).

Таблица 4.2 – Данные для построения главной характеристики насоса 4К-12 (приложение Б)

Q, м3/с

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Н, м

37,0

38,0

39,0

38,0

37,0

34,5

31,0

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Гидравлический расчет всасывающей линии насосной установки Содержание работы

Курсовые работы.

28

1. Теоретическая часть.

Теоретические основы гидравлического расчета всасывающей линии насосной установки и сложных трубопроводов.

2. Расчетная часть.

  1. Расчет необходимого количества насосных установок.

  2. Исследование возможности улучшения работоспособности всасывающей линии.

Исходные данные

Данные

Варианты

1

2

3

4

5

L, м

100

200

150

300

250

H1, м

2

1

1.5

2.5

3

H2, м

4

4

5

3

5

H3, м

6

5

6

5

6

D, мм

200

250

300

350

200

з

1,0

0,9

0,4

0,2

0,5

ф*

10

12

14

8

9

кол

0,25

T, Со

20

15

5

20

25

, кг/м3

1000

720

805

819

715

Вид жидкости

вода

бензин

керосин

дизельное топливо

бензин

Q, м3

0,20

0,30

0,5

0,75

0,20

Атмосферное давление, кПа

98

98

98

98

98

* Коэффициент местного сопротивления фучитывает сопротивления фильтра и клапана.

Схема гидравлической системы

Методические указания

Каждая всасывающая линия насосной установки оборудована фильтром, клапаном, задвижкой и двумя коленами.

В теоретической части работы рассматриваются общие принципы расчета трубопроводов по определению необходимого напора, расхода и диаметра.

В расчетной части дается обоснование этапов решения задачи.

Приводится метод определения максимального расхода жидкости во всасывающей линии.

Определяется количество насосных установок, исходя из заданного общего расхода жидкости.

Исследуется влияние диаметра всасывающей линии установки в указанных пределах.

6. Гидравлический расчет параметров кустовой насосной станции Содержание работы

1. Теоретическая часть.

Теоретические основы гидравлического расчета сложных трубопроводов.

2. Расчетная часть.

Гидравлический расчет параметров насоса кустовой насосной станции:

  1. Определение диаметров труб основного водовода и скважинных ответвлений.

  2. Определение суммарных коэффициентов местных сопротивлений скважинных ответвлений водоводов для создания заданного устьевого давления на скважинах при заданной их приемистости.

  3. Определение марки насоса кустовой насосной станции.

Для скважинных ответвлений после определения реальных диаметров труб и потерь давления в них определяются суммарные значения коэффициентов местных сопротивлений, при которых падение давления на ответвлениях будут соответствовать требуемому падению давления.

По требуемому значению напора на насосе и его подаче подбирается марка насоса.

Схема кустовой насосной станции

Скважина 1

2. Определение расчетных напора и подачи насосов и выбор числа насосных агрегатов

2.1. Определение расчетного напора

Расчетный напор насоса:

(2.1)

Геодезическая высота подъема — при значительных колебаниях уровней воды в бьефах используется средневзвешенная геодезическая высота подъема

(2.2)

Расчеты по определению средневзвешенной геодезической высоты подъема удобно вести в табличной форме.

Таблица 2.1. Определение средневзвешенной геодезической высоты подъема.

Период работы насосной станции

Число суток в периоде

ti, сут.

Расход НС

QI, м3

Отметка уровня воды, м

Геодезический напор

Hгi, м

QiHгiti

Qiti

ВБ

НБ

4

30

4,455

229,9

172,2

57,7

7711,61

133,65

5

31

8,775

230,4

172

58,4

15886,3

272,025

6

30

8,775

230,4

170,5

59,9

15768,7

263,25

7

31

13,5

230,86

170,3

60,56

25344,4

418,5

8

31

13,5

230,86

169,9

60,96

25511,8

418,5

9

30

8,775

230,4

171

59,4

15637,1

263,25

Σ

105860

1769,18

Отметки уровня воды в верхнем бьефе рассчитывают по глубине наполнения машинного канала в зависимости от пропускаемого расхода по кривой связи .

Потери напора в трубопроводах складываются из потерь по длине и потерь на местные сопротивления . Потерями предварительно задаются на основе существующего опыта проектирования. Местные потери напора, потерями напора по длине всасывающего трубопроводаможно пренебречь, а в напорном трубопроводе они вычисляются по формуле:

(2.3)

i=3м/км — удельное сопротивление по длине трубопровода.

l=0,38км —длина напорного трубопровода.

—запас напора.

2.2. Определение расчетной подачи и числа устанавливаемых агрегатов

Расчетная подача насоса определяется максимальной подачей насосной станциии принятым числом насосных агрегатов.

(2.4)

Число рабочих насосных агрегатов определяется как отношение максимального и минимального расходов из графика водопотребления.

(2.5)

Резервные насосы предназначены для замены основных в случае выхода их из строя. На насосных станциях II категории надежности водоподачи устанавливается 1 резервный насосный агрегат при числе основных 1 – 8.

Число установленных агрегатов:

(2.6)

—число рабочих агрегатов;

—число резервных агрегатов;

3. Выбор насосов и приводных электродвигателей

3.1. Выбор основного насоса

Рисунок 3.1. Сводный график рабочих полей насосов типа В

Выбор основного насоса ведется по расчетному напору и расчетному расходу по сводным графикам полей насосов соответствующих типов. На сводный график наносится точка А с расчетными координатами Нр=63 м. и Qр=4,5 м3/с. Точка А попала в зону насоса марки 1200В —6,3/63 n=375 об/мин.

Имея тип и марку насоса, по каталогу находят рабочую характеристику насоса. На характеристику насоса наносят точку В с координатами Нр=63 м. и Qр=4,5 м3/с, которая при правильно подобранном насосе должна находиться на кривой H – Q или несколько ниже нее в пределах рабочей области. Если величины расчетного напора Нр=63 м и напора Н=69 м, снятого с кривой H – Q при расчетном расходе Qр=4,5 м3/с, отличаются не более чем на 5 – 10%, насос считается подобранным.

Рисунок 3.2.

Рабочая характеристика насоса 1200В-6,3/63

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о