Расчет основных показателей деятельности вентиляторных установок и насосных станций

Федеральное агентство по образованию Кафедра теплоэнергетики Расчетно-графическая работа по дисциплине: Насосы, вентиляторы и компрессоры

Задача № 1

Вентилятор удаляет воздух плотностью с = 1,2 кг/м³, (х = 16,6*10−6 м/с) из помещения в воздухопровод, выполненный из листовой стали. Для заданных исходных данных следует подобрать требуемый тип вентилятора. Необходимо также определить частоту вращения рабочего колеса и его диаметр, КПД вентилятора и установочную мощность электродвигателя.

Исходные данные:

Форма сечения воздухопровода — прямоугольная, размеры 800×1000 мм.

Производительность L = 11 520 м³ /ч;

Длина воздухопровода l = 70 м;

Суммарный коэффициент местного сопротивления? о = 10,0.

Решение

1) Выполним гидравлический расчет воздухопровода и определим давление нагнетателя для обеспечения заданной производительности.

Площадь поперечного сечения F = 0,8 м².

По Приложению 1 определим скорость воздуха х, условный коэффициент трения л/d, динамическое давление (г/2g)* х2:

х = 4 м/с;

л/d = 0,014;

(г/2g)* х2 = 0,98 кг/ м².

Давление нагнетателя определим по формуле:

Р = (l* л/d+ ?о)* (г/2g)* х2 (1.1)

Р = (70*0,014+10)*0,98 = 10,8 кг/ м².

2) Располагая заданной производительностью L и давлением вентилятора Р, предварительно используя сводные графики для подбора центробежных или осевых вентиляторов, выберем тип вентилятора.

Используя Приложение 2 [2], выбираем центробежный вентилятор Ц4−68 № 8. По диаграмме определяем частоту вращения рабочего колеса n = 550 об/мин., з = 0,53.

3) Определим требуемые характеристики вентилятора: диаметр рабочего колеса D и установочную мощность электродвигателя по формулам [2]:

D = 3,5 *(Q/n)1/3 (1.2)

N = Q*P/ (102* з) (1.3)

Где Q — производительность вентилятора, м³ /с

Q = 11 520 м³ /ч = 3,2 м³ /с

D = 3,5 *(3,2/550)1/3 = 0,6 м

N = 3,2*10,8/ (102* 0,53) = 0,64 кВт.

Задача № 2

На насосной станции установлены два параллельно подключенных насосных агрегата, оснащенные оборудованием, позволяющим плавно изменять частоту вращения рабочих колес насосов. Напорные характеристики H-Q и характеристики мощности W-Q с достаточной степенью точности могут быть аппроксимированы полиномами 2-й степени, которые имеют вид:

Нi = Ai *Q2 + Bi *Q+ Сi, (2.1)

W = 104 / (Di *Q2 + Ei *Q+ Fi), (2.2)

Где Н — напор насоса, м

Q — расход воды, подаваемой насосом при напоре Н, м3 /с

W — мощность, потребляемая насосом, кВт.

Ai, Bi, Сi — параметры i-го агрегата для построения характеристики H-Q.

Di, Ei, Fi — параметры i-го агрегата для построения характеристики H-Q.

Исходные данные:

Ai = -15,55; Bi = 42,66; Сi =39,44; Di = 1,40; Ei = -6,70 Fi =14,20;

Hг = 20 м; в= 1,83 с2 / м5

требуемый напор насосной станции при подаче Hтр ст = 56 м.

Характеристика сети трубопроводов может быть аппроксимирована параболой вида:

Hст = Hг + в* Q2 (2.3)

Где Hг — геометрическая высота подачи, м;

в — коэффициент сопротивления сети, с2 / м5.

Следует определить:

1) параметры Q0 и Н0 рабочей точки А1 при номинальной частоте вращения рабочих колес насосов (К=1);

2) коэффициент изменения частоты вращения рабочих колес К (К= n1 / n2), точность выбора частоты вращения принять равной Дn = 1%, величину допускаемого отклонения фактического напора насосной станции от заданного ДН = 2 м;

3) для получения значения К определить параметры Q0 и Н0 новой рабочей точки насосной станции А2, а также расход Qi, мощность Wi, удельный расход электроэнергии q = Wi / Qi, КПД каждого из насосов.

Решение

1) Составим зависимости H-Q для каждого из насосов:

вентилятор электродвигатель насос напор Н1 = -15,55 *Q2 + 42,66 *Q+ 39,44;

Н2 = -12,22 *Q2 + 24,49*Q+ 54,80.

Получим характеристики H-Q в их числовом выражении:

Таблица 1

Построим графики для каждого из насосов и суммарную характеристику H-Q для двух насосов при их параллельном подключении.

2) Используя уравнение характеристики сети трубопроводов :

Hсети = Нг + в*Q2,

и задаваясь значениями расхода Q, получим характеристику сети в числовом выражении и нанесем ее на миллиметровку.

Hсети = 20 + 1,83*Q2,

Таблица 2

Параметры рабочей точки A1:

Н0 = 55 м; Q0 = 4,45 м³ / с

|Hтр ст — H0 |= 1 м < ДН, допускаемое отклонение фактического напора от заданного должно быть не более 2 м.

3) Строим зависимость W-Q по уравнению (2.4):

W = 104 / (Di * Q2 + Ei * Q +F) (2.4)

W1 = 104 / (1,4* Q2 -6,7 * Q +14,20)

W2 = 104 / (1,69* Q2 -7,82 * Q +15,69)

Таблица 3

4) определим подачу и затрачиваемую мощность для каждого из насосов:

Q1 = 2,3 м³ / с

Q2 = 2,0 м³ / с

W1 =1620 кВт

W2 =1470 кВт Удельный расход электроэнергии q = Wi / Qi :

q1 = 704 кВт*с/ м³,

q2 = 735 кВт*с/ м³,

КПД:

з1 =9,81* Н1 * Q1 / W1 = 0,77

з2 =9,81* Н2 * Q2 / W2 = 0,73

Список используемой литературы

1. Методические указания к изучению курса и выполнению контрольной работы по дисциплине «Насосы, вентиляторы и компрессоры» для студентов-заочников специальности 270 109 «ТГВ» и направлению подготовки 270 800.62 «Строительство» / Сост. В. Н. Енюшин. — Казань: Изд-во КГАСУ, 2012. — 14 с.

2. Калинушкин М. П. Вентиляторные установки. — изд. пятое, перераб и доп. — «Высшая школа», М.: 1962. — 294 с.