Расчет насосной установки (стр. 1 из 2)
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 l1с 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) 
мС 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:
,