Расчёт насосной установки

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Ярославский государственный технический университет''

Кафедра «Процессы и аппараты химических технологий»

РАСЧЕТ

НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Расчетное задание по дисциплине «Процессы и аппараты химических технологий»

Задание выполнил студент гр. ХТО-30

Мамедов В.Т.

Реферат

15 с., 2 рис., 1 табл., 4 источника РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Целью данной работы является изучение параметров работы насосной установки и расчет ее характеристик, а также построение кривой потребного напора, расчет рабочей точки насоса и выбор марки насоса в соответствии с рассчитанными характеристиками насоса.

1. Гидравлический расчет трубопровода

1.1 Выбор диаметра трубы

1.2 Определение высоты установки насоса (высоты всасывания)

1.2.1 Определение допустимого кавитационного запаса

1.2.2 Расчет потерь во всасывающей линии

1.2.3 Расчет общих потерь напора во всем трубопроводе

1.2.4 Построение кривой потребного напора

2. Подбор насоса

3. Определение параметров насоса Список использованных источников Приложение

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.

Все расчеты провести в Международной системе единиц (СИ).

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

1.1 Выбор диаметра трубы

Диаметр трубы (расчетный) вычисляют по формуле

диаметр трубы (расчетный), м;

заданный расход жидкости, м³/с;

средняя скорость жидкости, м/с.

Расчет по (1) выполняют отдельно для всасывающей и напорной линий, при этом скорость принимают для всасывающей линии 0,8 м/с, для напорной — 1,5 м/с.

Действительный диаметр трубы выбирают из ряда размеров труб, выпускаемых промышленностью.

1337,0; 1085,0 мм — ближайшие по сравнению с расчетными диаметры.

По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости

1.2 Определение высоты установки насоса (высоты всасывания)

Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле допустимая высота всасывания, м;

заданное давление в исходном резервуаре, Па;

давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре (табл. III), Па;

плотность жидкости (табл.V), кг/м³;

ускорение силы тяжести, м/с²;

потери напора во всасывающей линии, м;

допустимый кавитационный запас, м.

1.2.1 Определение допустимого кавитационного запаса

Критический запас

производительность насоса (заданный расход жидкости), м³/с;

частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.

Допустимый кавитационный запас увеличивают по сравнению с критическим на 20−30%

1.2.2 Расчет потерь напора во всасывающей линии

Расчет выполняется по принципу сложения потерь напора

коэффициент трения;

длина всасывающей линии, м;

диаметр всасывающей трубы, м;

коэффициенты местных сопротивлений соответственно обратного клапана и плавного поворота (табл. I, II);

скорость жидкости во всасывающей линии, м/с, рассчитанная по (2)

Коэффициент трения в общем случае зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатости

Критерий Рейнольдса вычисляют по формуле

коэффициент динамической вязкости [2], Па•с;

плотность жидкости [2], кг/м³.

Режим турбулентный.

Относительная шероховатость

абсолютная величина эквивалентной шероховатости [3], мм.

При 2320 коэффициент трения определяют по графику Мурина. Величина по заданию связана с определяемой величиной. Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений.

Пусть 3 м, тогда по формуле (5):

Рассчитываем допустимую высоту всасывания по формуле (3):

Условие

1.2.3 Расчет общих потерь напора в трубопроводе

Общие потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях трубопровода Критерий Рейнольдса вычисляют по формуле (7):

Режим турбулентный.

Относительная шероховатость по формуле (8):

При 2320 коэффициент трения определяют по графику Мурина

По формуле (10) рассчитываем потери напора во всасывающей линии:

По формуле (9) определяем величину общих потерь на всем трубопроводе:

1.2.4 Построение кривой потребного напора (характеристики сети)

Потребный напор _. — напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле

геометрическая высота подъема жидкости, м; давление в резервуарах соответственно напорном и расходном, Па; длина трубопровода, м; сумма коэффициентов местных сопротивлений на всем трубопроводе (9).

Для построения кривой потребного напора необходимо задаться несколькими значениями расхода жидкости, причем как меньше заданного расхода, так и больше его, а также равным заданному. Расчеты удобно представить в виде таблицы 1.

Таблица 1 — Значения расхода жидкости и потребного напора при различных коэффициентах

Рис. 1 — Кривая потребного напора. Характеристика насоса Рабочая точка 2 имеет координаты (0,01; 43)

2. ПОДБОР НАСОСА

Выбор проводят по сводному графику подач и напоров для соответствующих типов насосов. Для определения марки насоса на поле графика наносят рабочую точку: поле, в котором лежит эта точка, указывает марку насоса.

Выбранная рабочая точка соответствует насосу марки 3К-6 (3КМ — 6) с частотой вращения 2900 об/мин, который предназначен для подачи воды и других неагрессивных жидкостей с температурой до 105 °C.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА

В результате регулирования получается новая рабочая точка, по которой определяется действительный режим работы насоса, его параметры. Кроме производительности насоса (после регулирования она соответствует заданному расходу жидкости), пользуясь характеристиками, можно определить КПД (), мощность по валу насоса (. Первые два параметра указывает непосредственно рабочая точка. КПД определяется на пересечении ординаты с характеристиками «КПД — производительность» (.

По формуле (12) вычисляют мощность на валу насоса:

мощность на валу насоса, кВт;

плотность жидкости (табл.V), ;

ускорение силы тяжести,

производительность насоса,

напор насоса, м;

.

Полагая, что для лопастных насосов промежуточная передача между двигателем и насосом отсутствует, а КПД соединительной муфты можно принять равным, определяют номинальную мощность двигателя КПД двигателя.

Для предварительной оценки приближенно принять .

трубопровод насосный кавитационный запас напор С учетом возможности пусковых перегрузок при включении насоса в работу установочную мощность двигателя принимают больше номинальной коэффициент запаса мощности.

При мощности двигателя следует принимать коэффициент запаса мощности равный 1,251,15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. МУ 16−01−91. Расчет насосной установки: Метод. Указания к расчетному заданию / Сост.: В. В. Туркин, Ю. Г. Звездин: Яросл. политехн. ин — т. — 2-е изд. — Ярославль, 1991. — 19 с.

2. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл.- корр. АН России П. Г. Романкова. — 12-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. — 576 с.

3. Вильнер Я. М., Ковалев В. Т., Некрасов Б. Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. — Минск: Высш. школа, 1976. — 414с.

4. А. Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. — 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. — М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. — 753 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

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

Б

Общая длина трубопровод

длина всасывающей линии;

длина напорной линии Длина всасывающей линии

высота всасывающего насоса;

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

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° 4 шт.

Выход из трубы 1 шт.

Рис.2 — Схема насосной установки