Водоснабжение 

Основные принципы подбора насосов. Расчет насосов


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

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;

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

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 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

    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

    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

    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

    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

    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

    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

    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

    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.

4. Расчет насосной установки

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.

Коэффициент гидравлического сопротивления трения определяем по следующей методике:

Находим число Рейнольдса по формуле:

Коэффициент кинематической вязкости, м 2 /с., при

Т. к. R e >

Где - абсолютная шероховатость, м

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:

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

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

Модернизация выталкивателя заготовок нагревательной печи стана

Требуемого давление насоса, с учетом предварительных потерь давления: Размещено на http://www.allbest.ru/ Размещено на http://www.allbest.ru/ Максимальные расходы жидкости, необходимые для питания гидроцилиндра: , м3/с; (2) , м3/с, (3) где F1ст...

Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Исходя из требуемых расхода жидкости и давления в ГП, выбираем насосную установку. Определяем максимальный расход жидкости, необходимый для питания ГД...

Модернизация разгрузочного устройства установки сухого тушения пекового кокса

Максимальная потеря давления при быстром рабочем ходе вперед МПа МПа Подобранная гидронасосная установка подходит по характеристикам...

Модернизация силовой электрической части плавучей перекачивающей насосной станции

Расчет характеристик производиться наиболее мощного электропривода, так как его пуск вызывает недопустимые провалы напряжения в цепи. Построение характеристик производиться графическим методом...

Модернизация способа очистки бандажей барабана для сушки концентрата

Подбор насосной установки выполняется из наибольшего давления и расхода жидкости. Рассчитаем объёмы жидкости, которые необходимы для питания гидроцилиндра в зависимости от цикла. QБП =VБП F1ст, м3/ с, (95) QРХ =VРХ F1ст, м3/ с, (96) QБО = VБО F2ст, м3/ с...

Насосной установкой называют несколько насосных агрегатов, объединенных для работы на общий напорный трубопровод. В состав насосного агрегата входят: насос, двигатель, трубопроводная арматура...

Расчет основного оборудования для схемы очистки воздуха от аммиака

Задание: определить напор, развиваемый центробежным насосом, и потребляемую им мощность при перекачивании воды из открытой емкости в абсорбер, работающий при избыточном давлении. Исходные данные: 1. температура воды tВ = 30°C; 2...

Скорость движения воды в трубопроводе принимаем равной wж=2 м/с. Тогда диаметр трубопровода равен (1.58) Принимаем стандартный трубопровод 89Ч4, dвн=81 мм. Уточняем скорость движения жидкости Давление, развиваемое насосом, определяем по формуле, (1...

Расчёт и проектирование абсорбера

Скорость движения воды в трубопроводе принимаем равной wж=2 м/с. Тогда диаметр трубопровода по формуле (1.58) равен Принимаем стандартный трубопровод 89Ч4, dвн=81 мм. Уточняем скорость движения жидкости Давление, развиваемое насосом...

Реконструкция узла загрузки удобрений

Максимальный расход жидкости необходимый для питания гидроцилиндра. Где QБП, QБО - максимальные расходы жидкости, VДmax - максимальная скорость поршня, F1СТ, F2СТ - эффективные площади. , где D - диаметр поршня, мм.; d - диаметр штока, мм...

Реконструкция участка финишной обработки труб в цехе гнутых профилей

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемой производительности Qтр и давления в системе гидропривода Рmax . Qтр = Qmax =53 л/мин; Рmax =Р1·3/2= 3·3/2=4,5МПа. По таблице 48 }