Расчет насосной установки
Приступая к выполнению задания, следует внимательно изучить его содержание, ознакомиться с научно — технической и учебной литературой. В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (?=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение: С учетом возможности пусковых перегрузок при включении насоса в работу установочную мощность двигателя принимают больше… Читать ещё >
Расчет насосной установки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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;
4) Рассчитать мощность на валу насоса, номинальную мощность электродвигателя насосной установки.
1. Расчетное задание Начальные данные :
жидкость вода;
температура t — 40 Со;
расход Vж — 10 л/с — 0,01 м3/с;
геометрический напор Нг — 25 м;
давление в резервуарах — Р1= 0,1 МПа, Р2= 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
(1)
гдеd — диаметр трубы (расчетный), м;
V — заданный расход жидкости, м3 / 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.
Расчет
Действительный диаметр трубы равен
d1=159×5.0 мм
d2=108×5.0 мм По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости
(2)
2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания) Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле
(3)
гдедопустимая высота всасывания, м;
Р1 — заданное давление в расходном резервуаре, Па;
Рн.п. — давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;
? — плотность жидкости, кг/м3;
— потери напора во всасывающей линии, м;
— допустимый кавитационный запас, м.
Определение допустимого кавитационного запаса Критический запас
(4)
где V — производительность насоса (заданный расход жидкости), м3/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)
где? — коэффициент трения;
l1 — длина всасывания линии, м;
d1 — диаметр всасывающей трубы, м;
?обр.кл. ?п.п. — коэффициенты местных сопротивлений;
w1 — скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.
Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью
? = f (Re, E) (6)
Критерий Ренольдса вычисляют по формуле
(7)
где? — плотность жидкости, кг/м3;
? — коэффициенты динамической вязкости, Па.с.
Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле
(8)
где е — величина эквивалентной шероховатости.
При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г. А. Мурина
?=0,0215
Рассчитываем потери напора по формуле (5)
Далее рассчитываем допустимую высоту всасывания по формуле (3)
насос трубопровод мощность электродвигатель
Величина l1 по заданию связана с определенной величиной hвс.. Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:
— задаться величиной l1с м;
— определить hп.вс.;
— вычислить hвс ;
— проверить условие l1=hdc+3 м
9=6.214+3 м
9=9.2 м Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.
2.3. Построение кривой потребного напора (характеристики сети) Потребный напор Нпотр — напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода Нпотр=f (V) называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле
(9)
гдеНг — геометрическая высота подъема жидкости, м;
Р1, Р2 — 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 Нст
(10)
В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (?=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:
(11)
м 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
V1 | V2 | V3 | V4 | V5 | V6 | ||
V2 | 0.005 | 0.01 | 0.015 | 0.02 | 0.025 | ||
Нпотр | 30.87 | 33.498 | 37.87 | 43.99 | 51.86 | ||
3. Подбор насоса Исходными параметрами для подбора насоса являются его производительность, соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор Нпотр. Вычисляют удельную частоту вращения по формуле:
где n — частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин По удельной частоте вращения nу 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 Vзад, Нпотр .
Для расхода V=0,01 м3/с и напора Нпотр=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]
кВт, гдеNв — мощность на валу, кВт;
? — плотность жидкости, кг/м3;
V — производительность насоса (заданный расход жидкости) м3/с;
Н — напор насоса, м;
? — КПД насоса.
кВт 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
кВт
кВт где ?дв — КПД.
Для предварительной оценки Nдв можно приближенно принять ?дв=0,8.
С учетом возможности пусковых перегрузок при включении насоса в работу установочную мощность двигателя принимают больше номинальной
кВт, где — коэффициент запаса мощности.
кВт
Вывод
1. В результате расчета был вычислен диаметр трубопровода на всасывающей линии d1 = 159×5.0 мм и на напорной линии d2 = 108×5.0 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.