Перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубо- проводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в ма- шиностроении. 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 1в дру- гой 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 назы- вается 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 геометриче- ской 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
Параметры работы насоса
Работа насоса характеризуется следующими параметрами:
Подача (производительность ) – это объем или масса жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени, Q (м3/с; м3/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).
Полезная мощность – это мощность, сообщаемая жидкости в насо- се, N п (В).
Коэффициент полезного действия – это характеристика эффективно-
сти насоса в отношении передачи энергии. Определяется как отношение по- лезной мощности к мощности на валу, η (%).
Определение напора насосной установки
Напор насосной установки может быть представлен как разность удельных энергий жидкости до насоса и после него.
H = Э 2 - Э 1 , (2.1)
Э 1– удельная энергия жидкости до насоса, м;
Э 2 – удельная энергия жидкости после насоса, м.
В общем случае удельная энергия может быть представлена как:
Э = z +
× g
где z – удельная потенциальная энергия положения, м;
× g
– 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 давле- ние в сечении 3 –3 обозначим Р вс– давление всасывания. За плоскость срав- нения возьмем сечение 1 –1 . Тогда удельная энергия в сечении 4 –4 , то есть после насоса будет равняться:
Э 2= h вс
+ P н + н
Удельная энергия в сечении 3 –3 , то есть до входа в насос будет рав- няться:| |
P вc вc
в + × g + 2g , (2.4)
где вc
– скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.
Тогда напор насосной установки будет равен:
H = h
+ z + z
+ P н + н - h
Вc = z
+ P н - P вc + н вc
| |
× g 2g
Вс × g 2g
1
P вc
|
× g 2g
= h вс- z в+ × g + 2g + h п
1– скорость движения жидкости в сечении 1 –1 , то есть в исходном ре-
зервуаре, 1» 0 м/с;
h п– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.
× g
× g
| |
| |
P 2 2 н
h вс+ z м+ × g + 2g
= h вс+ h н+ × g + 2g + h п, (2.8)
2 – скорость движения жидкости в сечении 2 –2 то есть в приемном ре-
зервуаре, 2 » 0 м/с; Тогда
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 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, 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;
Ƿ - плотность жидкости, кг/м 3 ;
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
(5)
гдеλ – коэффициент трения;
l 1 – длина всасывания линии, м;
d 1 – диаметр всасывающей трубы, м;
ξ обр.кл. ξ п.п. – коэффициенты местных сопротивлений;
w 1 – 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/м 3 ;
μ – 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 1с 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 ξ об.кл – заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) ;
ξ п.п – плавный поворот (отвод);
ξ зд – задвижка (или вентиль);
ξ вых – выход из трубы (в аппарат Б).
Первые два слагаемых в (1.9.) не зависят от расхода. Их сумма называется статическим напором Н ст
(10)
В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (λ=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:
(11)
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 ή = f(V).По полученным параметрам вычисляют мощность на валу насоса [кВт]
кВт,
гдеN в – мощность на валу, кВт;
ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;
V – производительность насоса (заданный расход жидкости) м 3 /с;
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.
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 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, 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;
Ƿ - плотность жидкости, кг/м 3 ;
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
(5)
гдеλ – коэффициент трения;
l 1 – длина всасывания линии, м;
d 1 – диаметр всасывающей трубы, м;
ξ обр.кл. ξ п.п. – коэффициенты местных сопротивлений;
w 1 – 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/м 3 ;
μ – 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 1с м;
Определить h п.вс. ;
Вычислить h вс;
Проверить условие l 1 =h dc +3 м
Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.
Длины участков В диктующей точке Z6 У подошвы В.Б. Уровня воды в колодце У насосной станции LВС Lнаг 1 78 50 52 50 51 19 106 Количество тракторов-38, вид животных-лисицы и песцы, количество животных-333 Рис.1. Схема водопроводной сети. 1. Расчет водоснабжения поселка 1. Определение расчетных расходов потребителей Расчет водопотребления сводится к определению: ...
Которые необходимы строителю для принятия правильного решения внутренней планировки зданий, для выбора целесообразных строительных конструкций. 1. Расчет проекта инженерных сетей внутреннего водопровода 1.1 Задание на курсовой проект Требуется составить проект внутреннего водопровода и коммуникаций двухсекционного пятиэтажного жилого дома на 40 квартир. Общее число приборов в этом доме...
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.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного
Учреждения высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет »
в г.Октябрьский
Кафедра механики
и технологии машиностроения
Курсовая работа
«Расчёт насосной установки»
по дисциплине «Насосы и компрессоры»
вариант 71
Выполнил: ст. гр. БГРв-12-11 Л.Р.Тухватшина
Проверил: д-р. техн. наук, проф. И.Г. Арсланов
2014 г.
Исходные данные……………………………………………………………………….3
1. Гидравлический расчёт трубопровода……………………………………………..4
2.Построение гидравлических характеристик трубопровода………………………..5
3. Выбор насоса………………………………………………………………………..12
4. Регулирование работы центробежного насоса……………………………………13
5. Определение предельно допустимой высоты всасывания……………………….14
6. Устройство насосной установки…………………………………………………...15
Библиографический список…………………………………………………………...17
Исходные данные
|
Жидкость |
||
|
Расчётная производительность |
Q , м/час |
|
|
Вязкость |
См/с |
0,12 |
|
Плотность |
Кг/ м |
|
|
Давление насыщенных паров |
P , кПа |
|
|
Приёмный трубопровод |
||
|
Длина |
L , м |
|
|
Геометрическая высота всасывания |
H , м |
|
|
2 , 6 |
||
|
Давление в приёмном баке |
P , Па |
|
|
Напорный трубопровод |
||
|
Длина |
L , м |
3000 |
|
Геометрическая высота |
H , м |
|
|
Суммарный коэффициент местных сопротивлений |
||
|
Давление нагнетания |
P , МПа |
0,18 |
1. Гидравлический расчёт трубопровода.
В практике проектирования насосных установок и насосных станций выбор трубопроводов и подбор насосного оборудования осуществляется просчётом нескольких вариантов при различных диаметрах труб с минимизацией затрат на строительство линейной части трубопровода и стоимости расхода электрической энергии на привод насосных агрегатов.
Для определения диаметров нагнетательного d H и всасывающего d B трубопроводов задаются средним значением скоростей V H , V B движения жидкостей в трубах, т.к. у нас маловязкая жидкость (ν = 0,08см 2 /с < 0,1см 2 /с) то
V H = 1,5…3,0 м/с
V B = 0,8…1,2 м/с
Рассчитывается внутренний диаметр нагнетательного и всасывающего трубопроводов:
Полученные значения d" H и d" B округляем до ближайших величин диаметров d H и d B по сортаменту труб, выпускаемых промышленностью, согласно ГОСТ 873278, таким образом, чтобы скорости перекачки V H и V B оставались в допускаемых пределах.
Выбираем d H = 108мм с толщиной стенки 5мм => d" H = 147мм
D B = 159мм с толщиной стенки 5мм => d" B = 207мм
2.Построение гидравлических характеристик трубопровода.
Для построения характеристики трубопровода, т.е. зависимости потребного напора Н потр от расхода жидкости Q р , определяется величина приведённой высоты нагнетания ΔΖ" суммарных потерь напора h на трение жидкости о стенки трубопровода h тр потерь напора на местных сопротивлениях h м :
Определяем скорость движения жидкости для 7 режимов расхода жидкости:
и относительный эквивалент шероховатости внутренней поверхности труб:
Определяем число Рейнольдса:
Исходя из числа Рейнольдса определяем коэффициент Дарси λ :
Для ламинарного режима при Re ≤ Re кр =2320 коэффициент Дарси рассчитывается по формуле Стокса:
Для турбулентного режима течения жидкости коэффициент Дарси рассчитывается по эмпирическим и полуэмпирическим формулам:
в зоне гладкого трения Re кр < Re ≤ Re " 1 = 15/К Э
формула Альтшуля
Потери на трение определяются по формуле Дарси Вейсбаха:
Потери на местных сопротивлениях вычисляются по формуле:
Суммарные потери напора h определяем по формуле:
Потребный напор определяем сложением суммарных потерь напора h и приведённой высоты нагнетания Ζ:
Таблица 1. Результаты гидравлического расчёта трубопровода.
|
Q, м/ c |
V , м/с |
H , м |
H , м |
h , м |
Z , м |
H , м |
|||
|
0 ,001 ∙ Q = 0,001 |
1,635 0,013 |
39,71 |
2,26 1,62 |
0 ,001 0 ,284 |
0 ,35 0 ,003 |
0 , 638 |
93,0 3 |
93,638 |
|
|
0,2∙ Q = 0,011 |
0, 32 0, 64 |
5641 7943 |
0,0 369 0,0 3 |
0,0 1 12 , 24 |
0,0 13 0, 41 |
12,673 |
105,703 |
||
|
0,4∙ Q = 0,022 |
0, 65 1 , 296 |
11282 15887 |
0,0 31 0,02 8 |
0,0 5 48 , 91 |
0,0 55 1 , 71 |
50 , 725 |
143, 7 55 |
||
|
0,6∙ Q = 0,033 |
0, 98 1 , 945 |
16923 23831 |
0,02 88 0,02 54 |
0, 13 98 , 48 |
0, 12 3 , 85 |
102 , 58 |
195,61 |
||
|
0,8∙ Q = 0,044 |
1 , 308 2 , 593 |
22564 31774 |
0,02 71 0,02 60 |
0, 59 163 , 26 |
0, 22 6 , 85 |
170 , 56 |
263,59 |
||
|
1,0∙ Q = 0,055 |
1 , 635 3 , 242 |
28205 39718 |
0,0 437 0,02 65 |
0, 57 289 , 71 |
0, 35 10 , 71 |
301 , 2 |
394,23 |
||
|
1,2∙ Q = 0,066 |
1 , 504 3 , 890 |
33847 47662 |
0,02 50 0,02 36 |
0, 26 371 , 46 |
0, 29 15 , 42 |
387 , 43 |
480,46 |
||
3. Выбор насоса.
Насос центробежный горизонтальный нефтяной секционный предназначенный для перекачивания воды, нефти, сжиженных углеводных газонефтепродуктов при температуре от минус 30 до плюс 200 градусов Цельсия, а также других жидкостей, похожих с приведенными за физико-термическими показателями.
Перекачиваемая жидкость не должна содержать твердых частиц в количества более чем 0,2% по массе и размером не более 0,2 мкм.
Насос выпускается в соответствии с требованиями ГОСТа 26-06-1304-75 к насосам 1-й группы принадлежности, а также к требованиям ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 16350-70 и изделий в климатических изготовлениях.
Насос предназначен для работы не в помещении, где по условиям работы возможное образование взрывоопасных смесей газов, паров или пыли с воздухом, которые относятся к категории взрывоопасности 1,2,3 и группам Т1, Т2, Т3 и Т4 согласно классификации.
Таблица 2. Техническая характеристика насоса.
|
Марка насоса |
Размер рабочего колеса, мм |
Q , м/ч |
H , м |
об/мин |
КПД насоса η, % |
Мощность N , кВт |
|
|
на валу насоса |
электро-двигателя |
||||||
|
НПС 200/400"C" |
3 50 |
2950 |
61,5 |
31,2 |
|||
4. Регулирование работы центробежного насоса.
При регулировании насоса путём изменения размеров рабочих колёс (обточки) характеристики насоса будут изменяться по соотношениям:
где штрихом обозначены параметры насоса после обточки.
На графике гидравлической характеристики трубопровода и характеристики насоса построим параболу обточки по формуле:
H = KQ , где K = H /(Q )= H потр / Q р ;
Таблица 3. Зависимость ( Q - H ) для параболы обточки.
|
Q , м/ч |
|||||||
|
H , м |
92 , 95 |
140,89 |
179,69 |
213,55 |
244, 14 |
272,71 |
При определении диаметра после обточки () вместо Q и H подставля-ются координаты точки пересечения параболы обточки и кривой H - Q насоса, соответствующей диаметру рабочего колеса до обточки ():
≈ 341 мм
При обточке рабочего рабочего колеса изменяется кпд насоса. Предельные относительные величины обрезки рабочих колёс зависят от коэффициента быстроходности.
Значит значение n должно быть не больше 330.
5. Определение предельно допустимой высоты всасывания.
Допустимая высота всасывания насоса H определяется из уравнения
H , где
― гидравлические потери на трение и местное сопротивление во всасывающем трубопроводе;
n ― число оборотов вала насоса в минуту;
Q ― подача насоса, м/с (у насоса с колесом двухстороннего действия следует принимать Q /2);
C ― коэффициент Руднёва ― принимается в зависимости от коэффициента быстроходности n :
Таким образом, H ;
H > H =80 м.
6. Устройство насосной установки.
Насосной установкой называют несколько насосных агрегатов, объединенных для работы на общий напорный трубопровод.
В состав насосного агрегата входят: насос, двигатель, трубопроводная арматура, измерительные приборы и устройства для заполнения насоса жидкостью перед пуском, а также пусковые устройства двигателя и приборы автоматического управления агрегатом.
Схема компоновки насосного агрегата изображена на рис. 2.
Рис. 2. Схема оборудования насосной установки.
Насос 4 установлен вместе с двигателем на общей раме и соединен с ним эластичной муфтой. На всасывающем трубопроводе находится воронка 1. Горизонтальные участки всасывающего трубопровода укладываются с подъемом к насосу. Всасывающие трубы должны быть возможно меньшей длины, иметь наименьшее число фасонных частей (колен, отводов, тройников и др.), чтобы исключить образование воздушных мешков. На напорном патрубке насоса расположен обратный клапан 8. Он предназначен для автоматического отключения
насоса от напорного коллектора в случае остановки двигателя. Для дроссельного регулирования насоса и отключения его от напорной сети за обратным клапаном расположена задвижка 9. На всасывающих линиях задвижки устанавливаются у насосов, заливаемых жидкостью перед пуском или при присоединении насосов к общей всасывающей линии.
Отсос воздуха осуществляется по трубопроводу 6, для контроля установлен, указатель движения воздуха 5.
В агрегатах небольшой подачи (диаметр всасывающей трубы менее 250 мм) на конце всасывающей трубы под уровнем жидкости помещают приемный клапан. В этом случае насос и всасывающую трубу через воронку и кран в верхней части корпуса заполняют водой из специального заливочного бака.
Контроль за работой насоса ведется по показаниям вакуумметра 3, подключаемого к всасывающей линии через трехходовой кран 2, и манометра 7, установленного на нагнетательной линии.
На насосных станциях аппаратура технологического контроля обеспечивает контроль расхода и давления (напора) каждого насоса, течения воды в системах технического водоснабжения, залива насосов, засорения сороудерживающих решеток и др. Для измерения давления применяют вакуумметр и манометр. Давление во всасывающем трубопроводе насоса измеряется вакуумметром, так как оно ниже атмосферного. В напорном патрубке насоса давление выше атмосферного и измеряется манометром.
Библиографический список
1. Учебно-методическое пособие к курсовой работе для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальности 1702 «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» курса «Гидромашины и компрессоры»/
Р.Г. Нурутдинов, Е.Л. Гусейнова.― Уфа: Издательство УГНТУ, 2003.
2. Насосы и компрессоры/С.А. Абдурашитов, А.А. Тупиченков, И.М. Вершинин, С.М. Тененгольц.― М.: «Недра», 1974.― 296с.
3. Нефтяные центробежные насосы: Каталог.― М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980.― 51 с.
