регистрация / вход

Расчет насосной установки

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ярославский государственный технический университет»

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

2010


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].


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 ξ:

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 x 5.0 мм

d2 =108 x 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)

где- допустимая высота всасывания, м;

Р1 – заданное давление в расходном резервуаре, Па;

Рн.п. – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;

Ƿ - 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)

гдеλ – коэффициент трения;

l1 – длина всасывания линии, м;

d1 – диаметр всасывающей трубы, м;

ξобр.кл. ξп.п. – коэффициенты местных сопротивлений;

w1 – скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.

Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью

λ = f(Re,E) (6)

Критерий Ренольдса вычисляют по формуле

(7)

гдеρ – плотность жидкости, кг/м3 ;

μ – 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

λ=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 l 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 ξоб.кл – заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) ;

ξп.п – плавный поворот (отвод);

ξзд – задвижка (или вентиль);

ξвых – 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 (λ=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

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Нпотр

30

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 [3] подачи и напоров для данного типа насоса, определяем марку насоса. Для этого на график наносят точку с координатами Vзад , Нпотр .

Для расхода V=0,01м3 /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 ή = f(V).По полученным параметрам вычисляют мощность на валу насоса [кВт]

кВт,

гдеNв – мощность на валу, кВт;

ρ – плотность жидкости, кг/м3 ;

V – производительность насоса (заданный расход жидкости) м3 /с;

Н – напор насоса, м;

ή - 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 ήдв – КПД.

Для предварительной оценки Nдв можно приближенно принять Ƞдв =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 x 5.0 мм и на напорной линии d2 = 108 x 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.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

Комментариев на модерации: 2.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий