Расчет насосов

Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Биолого-химический факультет Кафедра химии и химических технологий.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.

Пояснительная записка.

1. Классификация центробежных насосов.

а) по числу колес:

1) одноступенчатые;

2) многоступенчатые.

В многоступенчатых насосах жидкость проходит через последовательно соединенные рабочие колеса, постепенно увеличивающее напор до заданной величины.

б) по расположению вала рабочего колеса:

1) горизонтальные;

2) вертикальные.

в) по типу всасывания:

1) с односторонним всасыванием;

2) с двусторонним всасыванием.

г) по создаваемому напору:

1) низконапорные (20−25 м);

2) средненапорные (25−60 м);

3) высоконапорные (свыше 60).

д) по быстроходности:

1) тихоходные;

2) быстроходные.

Скорость жидкости в рабочем колесе центробежного насоса представлена на Рис. 1.

Достоинства центробежных насосов:

1) малая металлоемкость;

2) небольшой вес;

3) легкий фундамент;

4) небольшая занимаемая площадь;

5) цена ниже, чем у поршневых насосов.

Значительным недостатком центробежных насосов является низкий уровень коэффициента полезного действия (КПД). Этот недостаток усугубляется, когда наряду с низкой производительностью необходимо создать высокий напор.

2. Расчет центробежного насоса.

Рассчитываем и подбираем центробежный насос для подачи 0,006 м³/с 9% раствора мета — ксилола С₈Н₁₀ из ёмкости, находящейся под атмосферным давлением в аппарат, работающий под избыточным давлением р=0,1 МПа. Температура 30⁰ С, геометрическая высота подъема раствора 10 м. Длина трубопровода на линии всасывания 6 м, на линии нагнетания 15 м. На линии всасывания установлено два нормальных вентиля, на линии нагнетания два нормальных вентиля и одно колено.

1) Выбор диаметра трубопровода.

Рассчитываем диаметр по формуле (1).

Принимаем скорость мета — ксилола = 2 м/с.

d = (1).

где d-диаметр трубопровода, мм;

V — объемный расход, м³/с;

w — скорость, м/с.

d==0,016 м.

Пересчитываем cкорость, выражая ее из формулы (1).

=1.86 м/с.

2) Определяем потери напора во всасывающей и нагнетательной линии.

Рассчитываем Критерий Рейнольдса по формуле (2).

Re= (2).

где Re — критерий Рейнольдса;

w — скорость, м/с²;

p — плотность, г/см³.

Re =4315, 2 — переходный турбулентный.

2.1) Определяем степень шероховатости по формуле (3).

(3).

где e — шероховатость стенок трубопровода;

d _экв — эквивалентный диаметр, м;

=0,2 л=0, 026.

2.2) Определяем потери напора во всасывающей линии по формуле (4).

На входе: о =0,5.

На выходе: о =1.

h п.в.л. = (4).

где л — коэффициент трения;

Lbc — длина трубопровода на линии всасывания, м;

d _экв — эквивалентный диаметр, м;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии всасывания.

h п.в.л. =м.

2.3) Определяем потери напора в нагнетательной линии по формуле (5).

h п.л.н. = (5).

где Lнагн — длина трубопровода на линии нагнетания, м;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии нагнетания.

h п.л.н. =м.

h полн. = 3,40+2,134=5,540 м.

3) Выбор насоса.

Определяем полный напор, развиваемый насосом по формуле (6).

(6).

где P₁ — давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

P₂ — давление в аппарате, в который подается жидкость, Па;

Н_г — геометрическая высота подъема жидкости, м;

h_п — полная потеря напора во всасывающей и нагнетательной линиях.

м.

3.1) Определяем полезную мощность насоса по формуле (7).

(7).

м.

3.2) Определяем КПД насоса по формуле (8).

з_Н = (8).

где з_н — коэффициент полезного действия насоса.

з_о — объемный КПД, учитывающий протекание жидкости из зоны большего давления в зону меньшего (для современных центробежных насосов объемный КПД принимается з_о = 0,85 — 0,98);

з_{м -} общий механический КПД, учитывающий механическое трение в подшипниках и уплотнение вала, а также гидравлическое трение неработающих поверхностей колес принимается з_м=0,92 — 0,96;

з_г — гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихри образования (для современных насосов з_г = 0,85 — 0,96).

з_Н ==0,7043 кВт.

3.3) Определяем мощность нового двигателя и мощность, потребляемую двигателем от сети.

При расчете затрата энергии на перемещение жидкости, необходимо учитывать, что мощность, потребляемая двигателем от сети Nдв больше номинальной в следствии потерь энергии в самом двигателе. См. формула (8).

(8).

где здв — КПД электродвигателя, который принимается ориентировочно в зависимости от номинальной мощности.

кВт.

3.3.1) Определяем мощность, потребляемую двигателем от сети по формуле (10).

(10).

кВт.

3.4) Определим мощность с учетом коэффициента запаса мощности по формуле (11).

(11).

где в — коэффициент запаса мощности;

N_уст - установленная мощность.

в выбираем в зависимости от величины N_дв по таблице 1.

кВт.

4) Определение предельной высоты всасывания по формуле (12).

(12).

где H_вс — предельная высота всасывания; м.

P_d - атмосферное давление; Па.

Р₁ — давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при рабочей температуре; Па.

щ_вс — скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; м/с.

h _п.в.с. - потери напора во всасывающей линии трубопровода;

h _з — запас напора, необходимый для исключения процесса кавитации.

м.

=0,84 м.

Вывод: мы подобрали насос марки X 65−50−125, который нужно устанавливать на высоте не менее 5,14 м.

Таблица 1 — коэффициент запаса прочности (Я) в зависимости от величины N _дв.

1 Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для техникумов / И. Л. Иоффе. — Л.: Химия, 1991. — 351 с.

2 Павлов К. Ф. / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков; под общ. ред. П. Г. Романкова — Изд. 2-е, перераб. и доп. — Л.: Химия, 1987. — 575 с.