Основные принципы подбора насосов. Расчет насосов

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

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;

1. Расчетное задание

Начальные данные:

жидкость вода;

температура t - 40 С о;

расход V ж - 10 л/с - 0,01 м 3 /с;

геометрический напор Н г - 25 м;

давление в резервуарах - Р 1 = 0,1 МПа, Р 2 = 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

гдеd - диаметр трубы (расчетный), м;

V - заданный расход жидкости, м 3 / 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.

Действительный диаметр трубы равен

d 1 =159 x 5.0 мм

d 2 =108 x 5.0 мм

По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости

2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания)

Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле

где- допустимая высота всасывания, м;

Р 1 - заданное давление в расходном резервуаре, Па;

Р н.п. - давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;

Потери напора во всасывающей линии, м;

Допустимый кавитационный запас, м.

Определение допустимого кавитационного запаса

Критический запас

где V - производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /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

где? - коэффициент трения;

l 1 - длина всасывания линии, м;

d 1 - диаметр всасывающей трубы, м;

Обр.кл. ? п.п. - коэффициенты местных сопротивлений;

w 1 - скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.

Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью

Критерий Ренольдса вычисляют по формуле

где? - плотность жидкости, кг/м 3 ;

Коэффициенты динамической вязкости, Па.с.

Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле

где е - величина эквивалентной шероховатости.

При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г.А. Мурина

Рассчитываем потери напора по формуле (5)

насос трубопровод мощность электродвигатель

Величина l 1 по заданию связана с определенной величиной h вс. . Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:

Задаться величиной l 1 с м;

Определить h п.вс. ;

Вычислить h вс;

Проверить условие l 1 =h dc +3 м

Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.

2.3. Построение кривой потребного напора (характеристики сети)

Потребный напор Н потр - напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода Н потр =f(V) называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле

гдеН г - геометрическая высота подъема жидкости, м;

Р 1, Р 2 - 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 Н ст

В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (?=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:

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

3. Подбор насоса

Исходными параметрами для подбора насоса являются его производительность, соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор Н потр. Вычисляют удельную частоту вращения по формуле:

где n - частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин

По удельной частоте вращения n у 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 V зад, Н потр.

Для расхода V=0,01м 3 /с и напора Н потр =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]

гдеN в - мощность на валу, кВт;

Плотность жидкости, кг/м 3 ;

V - производительность насоса (заданный расход жидкости) м 3 /с;

Н - напор насоса, м;

КПД насоса.

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

где? дв - КПД.

Для предварительной оценки N дв можно приближенно принять? дв =0,8.

С учетом возможности пусковых перегрузок при включении насоса в работу установочную мощность двигателя принимают больше номинальной

где - коэффициент запаса мощности.

1. В результате расчета был вычислен диаметр трубопровода на всасывающей линии d 1 = 159 x 5.0 мм и на напорной линии d 2 = 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.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение скорости движения среды в нагнетательном трубопроводе. Расчет полного гидравлического сопротивления сети и напора насосной установки. Определение мощности центробежного насоса и стандартного диаметра трубопровода. Выбор марки насоса.

контрольная работа , добавлен 03.01.2016

Расчет внутреннего диаметра трубопровода, скорость движения жидкости. Коэффициент гидравлического трения, зависящий от режима движения жидкости. Определение величины потерь. Расчет потребного напора. Построение рабочей характеристики насосной установки.

контрольная работа , добавлен 04.11.2013

Составление принципиальной схемы насосной установки. Гидравлический расчет трубопроводной системы. Потери напора в трубопроводах всасывания и нагнетания. Подбор марки насоса. Определение рабочей точки и параметров режима работы насосной установки.

контрольная работа , добавлен 22.10.2013

Проведение гидравлического расчета трубопровода: выбор диаметра трубы, определение допустимого кавитационного запаса, расчет потерь со всасывающей линии и графическое построение кривой потребного напора. Выбор оптимальных параметров насосной установки.

курсовая работа , добавлен 23.09.2011

Консольные насосы: устройство, принцип работы и разновидности. Определение параметров рабочей точки насосной установки. Определение минимального диаметра всасывающего трубопровода из условия отсутствия кавитации. Регулирование подачи насосной установки.

курсовая работа , добавлен 23.01.2013

Выбор подземного и наземного оборудования ШСНУ для скважин. Установление параметров работы штанговой скважинной насосной установки. Определение ее объемной производительности, глубины спуска насоса. Выбор типа электродвигателя и расчет его мощности.

контрольная работа , добавлен 28.04.2016

Общие потери напора в трубопроводе. Определение высоты всасывания из резервуара, расхода циркуляции жидкости, диаметра самотечного трубопровода и показаний дифманометра расходометра. Необходимое давление насоса и мощность. Построение характеристики сети.

курсовая работа , добавлен 23.04.2014

Напорная характеристика насоса (напор, подача, мощность на валу). График потребного напора гидравлической сети. Расчет стандартного гидроцилиндра, диаметра трубопровода и потери давления в гидроприводе. Выбор насоса по расходу жидкости и данному давлению.

контрольная работа , добавлен 08.12.2010

Расчет водопроводной сети, определение расчетных расходов воды и диаметров трубопровода. Потери напора на участках нагнетательного трубопровода, характеристика водопроводной сети, выбор рабочей точки насоса. Измерение расчетной мощности электродвигателя.

контрольная работа , добавлен 27.09.2009

Подбор оптимального варианта насоса для подачи орошения колонны К-1 из емкости Е-1. Теплофизические параметры перекачиваемой жидкости. Схема насосной установки. Расчет напора насоса, построение "рабочей точки". Конструкция и принцип действия насоса.

1. Определение основных параметров насоса

1.1 Определение производительности насоса

Производительность насоса определяется по следующей формуле:

где Q max. сут. - максимальный суточный расход воды потребителями поселка (исключая расход на противопожарные нужды), м 3 ;

Т - продолжительность работы насосной установки (берется с графика водопотребления), ч.

1.2 Определение напора

Напор насосной установки зависит от выбранной схемы подачи воды.

Рис.1. Схема насосной установки: 1 - колодец; 2 - приемный клапан с сеткой; 3 - колено; 4 - насос; 5 - обратный клапан; 6 - регулировочная задвижка; 7 - водонапорная башня

Поскольку вода в ВБ находится под атмосферным давлением, то напор определим по следующей зависимости:

где Н 0 - геометрическая высота подъемы воды, м;

h - потери напора на линиях всасывания и нагнетания, м.

Геометрическая высота подъема определяется по формуле:

где Z к - геодезическая отметка уровня воды в колодце, м;

Z б - геодезическая отметка уровня ВБ, м.

Потери напора определяются как сумма потерь напора на линиях всасывания и нагнетания:

2. Определение потерь напора

Поскольку на трубопроводе имеются местные сопротивления, то, согласно принципу наложения потерь, общие потери напора на нем являются алгебраической суммой потерь по длине и потерь напора в местных сопротивлениях и определяются по следующей зависимости:

где - коэффициент гидравлического сопротивления трения; l - длина трубопровода, м; d - диаметр трубопровода, м; i - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Выбираем скорость движения для всасывающих линий 1 м/с для диаметров труб от250 до 800 мм.

По выбранной скорости и расходу определяем диаметр трубопровода по формуле:

Коэффициент гидравлического сопротивления трения определяем по следующей методике:

Находим число Рейнольдса по формуле:

Коэффициент кинематической вязкости, м 2 /с., при

Т. к. R e > 2320 (режим турбулентный), определяем составной критерий:

Где - абсолютная шероховатость, м

При = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

Колено () - 0,8 м. Приемный клапан с сеткой - 39 м.

Потери напора на линии нагнетания:

Vнаг=1,3…2, 0 м/с

По выбранной скорости и расходу определяем диаметр трубопровода по формуле:

м. А=6,959

Т.к. R e > 2320 (режим турбулентный), определяем составной критерий:

Где - абсолютная шероховатость, м, (м.2, стр16, приложение 2)

При = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

обратный клапан 32 м .

регулировочная задвижка на линии нагнетания: lэкв=0,6 м

Потери напора: м

Напор: м

3. Выбор насоса для насосной установки

На сводный график полей насосов типа К и КМ (К - насос консольный, КМ - насос консольно-моноблочный) наносим координаты Q и H и находим точку их пересечения. Данная точка лежит в поле насоса К160/30 с частотой вращения n = 1450

К160/30, D К =168, D В =50, n =1450

4. Определение рабочей точки насоса

Для определения рабочей точки строим совместный график характеристики выбранного насоса и суммарной характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов насосной станции. Характеристику насоса строим по данным насоса, а суммарную характеристику трубопроводов по следующей зависимости:

где А Н - удельное сопротивление трубопроводов (характеристика) насосной станции, с 2 /м 5 ;

где Н а - напор в т. А, м;

Q а - расход в точке А, м 3 /с.

5. Определение параметров обточки колеса и мощности насоса

Рабочая точка насоса очень редко совпадает с расчетной. Для того, чтобы обеспечить перевод работы насоса из т. Р в т. А существует несколько способов.

Изменение крутизны характеристики трубопроводов за счет дросселирования потока воды на выходе из насоса задвижкой. При закрытии задвижки кривая Н с пойдет круче.

Изменение заводской характеристики насоса:

а) изменение частоты вращения;

б) подрезание диаметра рабочего колеса

Первый способ наиболее простой, но менее эффективный, т.к снижается к. п. д. установки. Второй способ (а) применяется редко из-за сложности систем регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, используемых для привода центробежных насосов. В случае 2 (б) сохраняется высокий к. п. д. установки при минимальных издержках на переоборудование установки, следовательно воспользуемся им.

Для расчета параметров насоса при обточке колеса воспользуемся теорией подобия. Если соотношение действительного диаметра к подрезанному обозначить через (коэффициент обточки), т.е. то математическая зависимость между основными показателями насоса будет выглядеть следующим образом:

Из данной формулы следует, что с уменьшением диаметра колеса, характеристики насоса будут проходить ниже заводских. При определенном значении одна из характеристик пройдет через т.А. Задача сводится к нахождению значения. Также следует учитывать, что чрезмерная обточка колеса не допускается из-за снижения к. п. д. Пределы обточки принимают в зависимости от коэффициента быстроходности насоса n S:

Где n - число оборотов рабочего колеса

Q - расход насоса, м 3 /с;

Н - напор насоса, м

Поскольку n S получилось в пределе 120 … 200, то выбираем пределы обточки 11 … 15%.

Для определения значения коэффициента обточки задаемся максимальным значением коэффициента, равным 1,2. Определяем координаты т.2:

Значение Х можно определить через Н 1 и Q 1:

Искомую величину коэффициента обточки получаем, как среднее арифметическое значений Х 1 и Х 2:

6. Выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя для привода насоса с подрезанным колесом определяется по формуле:

Где k - коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,3;

Плотность воды, кг/мі;

пер - к. п. д. передачи от двигателя к насосу (0,98-1);

об - к. п. д. насоса с обточенным колесом, определяемый по формуле:

где р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке (Мет2 Приложение 5).

Где р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке.

Значения Q, N и Н для насоса с обточенным колесом.

По мощности и частоте вращения из каталога подбираем асинхронный двигатель: АИР 100 S2 Nдв=4 кВт n = 3000 об/мин

Схема насосной установки

Насосы

Высота расположения оси насоса h вс называется высотой всасывания всасывающим трубопроводом или линией всасывания h н называется высотой нагнетания нагнетательным (напорным) или линией нагнетания Н

1 – насос; 2 – приемный резервуар; 3 – исходный резервуар; 4 – всасывающий трубопровод; 5 – нагнетательный трубопровод; 6 – вакуумметр; 7 – манометр

Рисунок – Схема насосной установки:

Работа насоса характеризуется следующими параметрами:

Подача (производительность ) – это объем или масса жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени, Q (м 3 /с; м 3 /ч; кг/с; кг/ч; л/ч).

Напор – это избыточная удельная энергия, сообщаемая единице массы жидкости в насосе, Н (м).

Мощность на валу – мощность, подводимая к насосу, N в (В).

где – коэффициент полезного действия насоса

Полезная мощность – это мощность, сообщаемая жидкости в насосе, N п (В).

– плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 ;

– ускорение свободного падения, м/с 2 ;

– подача насоса, м 3 /с;

– напор насосной установки, м.

Коэффициент полезного действия – это характеристика эффективности насоса в отношении передачи энергии. Определяется как отношение полезной мощности к мощности на валу, η (%)

Перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубопроводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в машиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета насосной установки.

По трубопроводу, представленному на рисунке 2.1, перекачивается жидкость из нижнего резервуара (исходный резервуар) с давлением P 1 в другой резервуар (приемный резервуар) с давлением P 2 . Высота расположения оси насоса h вс называется высотой всасывания , а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания . Высота расположения конечного сечения трубопровода h н называется высотой нагнетания , а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, нагнетательным (напорным) или линией нагнетания . Высота от начального сечения трубопровода до конечного Н г называется геометрической высотой подъема жидкости.

Рис. 2.1 – Схема насосной установки:

1 – насос; 2 – приемный резервуар; 3 – исходный резервуар;

4 – всасывающий трубопровод; 5 – нагнетательный трубопровод;

6 – вакуумметр; 7 – манометр

2.1.1. Определение напора насосной установки

Напор насосной установки может быть представлен как разность удельных энергий жидкости до насоса и после него.

где – удельная энергия жидкости до насоса, м;

– удельная энергия жидкости после насоса, м.

В общем случае удельная энергия может быть представлена как:

где – удельная потенциальная энергия положения, м;

– удельная потенциальная энергия давления, м;

– удельная кинетическая энергия, м.

Обозначим абсолютное давление жидкости в сечении 4 –4 (сечение в точке установки манометра) Р н – давление нагнетания, а абсолютное давление в сечении 3 –3 обозначим Р вс – давление всасывания. За плоскость сравнения возьмем сечение 1 –1 . Тогда удельная энергия в сечении 4 –4 , то есть после насоса будет равняться:

где – скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с.

Удельная энергия в сечении 3 –3 , то есть до входа в насос будет равняться:

где – скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Тогда напор насосной установки будет равен:

1 –1 и 3 –3 1 –1 :

1 –1 , то естьв исходном резервуаре, м/с;

– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.

Запишем уравнение Бернулли для сечения 4 –4 и 2 –2 , за плоскость сравнения примем сечение 1 –1 :

где – скорость движения жидкости в сечении 2 –2 то есть в приемном резервуаре, м/с;

Подставим выражения (2.7) и (2.9) в формулу (2.5):

Таким образом, напор насосной установки расходуется на подъем жидкости на высоту Н Г, преодоление разности давлений Р 2 и Р 1 и на преодоление сопротивлений трубопровода h п.

При определении напора насоса удельные энергии Э 1 и Э 2 можно брать в любых сечениях до и после насоса. Но в этом случае необходимо учитывать потерю напора при движении жидкости между этими сечениями, т.е. напор насоса можно выразить:

2.1.2. Измерение напора насосной установки с помощью приборов

Напор насосной установки может быть измерен с помощью приборов: манометра и вакуумметра. Давление нагнетания Р н может быть представлено как:

где – атмосферное давление, Па;

– манометрическое давление, показания манометра, Па.

А давление всасывания Р вс:

где – вакуумметрическое давление (показание вакуумметра), Па.

Подставим выражение (2.11) и (2.12) в формулу (2.5):

Для измерения напора насосной установки с помощью приборов необходимо сложить показания манометра и вакуумметра, выразив их в единицах измерения напора, расстояние между этими приборами и разность скоростных напоров в нагнетательном и всасывающем трубопроводе.

Работа насосов характеризуется рядом параметров, основными из которых являются подача, напор (давление), потребляемая мощность, полезная мощность, КПД.

Рассмотрим каждый из основных параметров подробнее.

1. Подача насоса Q – количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени.

Считая, что в насосе жидкость практически не сжимается, чаще всего пользуются объёмной подачей (м 3 /с), реже – массовой подачей (кг/с).

2. Напор насоса H – разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса и перед ним (или приращение удельной энергии перекачиваемой жидкости на участке от входа в насос до выхода из него). (см. фрагмент № 1Г, рис. 1).

где z 1 – расстояние от оси всасывающего патрубка до плоскости сравнения, м;

z 2 – расстояние от оси нагнетательного патрубка до плоскости сравнения, м;

р 1 и р 2 – абсолютные давления жидкости на входе и выходе насоса, Па;

V 1 и V 2 – скорости жидкости на входе и выходе насоса, м/с.

Напор насоса выражается в метрах водяного столба.

Давление насоса р и его напор Н связаны соотношением р = ρgH , где ρg – удельный вес рабочей жидкости.

3. Мощность насоса N – энергия, подводимая от двигателя к насосу в единицу времени (Вт). N = М кр ·n , где М кр – крутящий момент на валу двигателя; n – частота вращения вала.

4. Полезная мощность N п – мощность, сообщаемая насосом жидкости (Вт). N п = р Q , где р – давление, Па; Q – объёмная подача, м 3 /с.

5. Мощность насоса N больше полезной мощности N п на величину потерь. Эти потери оцениваются КПД насоса η = .

Каждый насос снабжён паспортом, в котором приведена характеристика насоса, то есть зависимость основных параметров от подачи (для динамических насосов) или от давления (для объёмных насосов).

Подробнее о характеристике центробежного насоса см. Фрагмент № 3Г, о характеристике поршневого насоса см. Фрагмент № 4Г.

ПРИМЕЧАНИЕ.

Для любителей точных формулировок приводим выдержки из ГОСТ 17398 – 72:

ОБЪЁМНАЯ ПОДАЧА НАСОСА – отношение объёма подаваемой жидкой среды ко времени.

НАПОР НАСОСА – величина, определяемая зависимостью.

МОЩНОСТЬ НАСОСА – мощность, потребляемая насосом.

ПОЛЕЗНАЯ МОЩНОСТЬ НАСОСА – мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и определяемая зависимостью N п = р Q.

КПД НАСОСА – отношение полезной мощности к мощности насоса.

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.

Введение

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

ВВЕДЕНИЕ

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;

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, м 3 /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/м 3 ;

ускорение силы тяжести, м/с 2 ;

потери напора во всасывающей линии, м;

допустимый кавитационный запас, м.

1.2.1 Определение допустимого кавитационного запаса

Критический запас

производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /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 , Па с;

плотность жидкости , кг/м 3 .

Режим турбулентный.

Относительная шероховатость

абсолютная величина эквивалентной шероховатости , 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):

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°С.

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

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 1987г. 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:

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

Размещено на сайт

Подобные документы

контрольная работа , добавлен 04.11.2013

курсовая работа , добавлен 23.01.2013

контрольная работа , добавлен 03.01.2016

Схема насосной установки. Выполнение гидравлического расчета трубопровода. Подбор насоса и нанесение характеристики насоса на график с изображением характеристики сети. Расчет мощности на валу и номинальной мощности электродвигателя выбранной установки.

контрольная работа , добавлен 22.03.2011

Расчет максимальной подачи насосной станции. Определение диаметра и высоты бака башни, потерь напора во всасывающих и напорных водоводах, потребного напора насосов в случае максимального водопотребления, высоты всасывания. Подбор дренажного насоса.

курсовая работа , добавлен 22.06.2015

контрольная работа , добавлен 22.10.2013

Разработка гидравлического циклического привода пресса ПГ-200 для изготовления металлочерепицы. Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя. Выбор насосной установки и гидроаппаратуры. Расчет потерь давления в аппаратах и трубопроводах.

курсовая работа , добавлен 20.03.2017

Выбор системы водоснабжения. Определение параметров насосной станции, расчет подачи и напора. Выбор насосных агрегатов и регулирование их работы. Определение диаметра трубы водоввода. Расходы, протекающие по трубам кольца по ходу часовой стрелки.

курсовая работа , добавлен 26.10.2011

курсовая работа , добавлен 23.04.2014

Классификация центробежных насосов, скорость жидкости в рабочем колесе. Расчет центробежного насоса: выбор диаметра трубопровода, определение потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии, полезной мощности и мощности, потребляемой двигателем.