Расчет насосов

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Биолого-химический факультет

Кафедра химии и химических технологий

  КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

1. Классификация центробежных насосов

а) по числу колес:

1) одноступенчатые;

2) многоступенчатые.

В многоступенчатых насосах жидкость проходит через последовательно соединенные рабочие колеса, постепенно увеличивающее напор до заданной величины.

б) по расположению вала рабочего колеса:

1) горизонтальные;

2) вертикальные.

в) по типу всасывания:

1) с односторонним всасыванием;

2) с двусторонним всасыванием.

г) по создаваемому напору:

1) низконапорные (20-25 м);

2) средненапорные (25-60 м);

3) высоконапорные (свыше 60).

д) по быстроходности:

1) тихоходные;

2) быстроходные.

Скорость жидкости в рабочем колесе центробежного насоса представлена на Рис. 1.

	Рисунок 1 – скорость жидкости в рабочем колесе центробежного насоса

Достоинства центробежных насосов:

1)               малая металлоемкость;

2)               небольшой вес;

3)               легкий фундамент;

4)               небольшая занимаемая площадь;

5)               цена ниже, чем у поршневых насосов.

Значительным недостатком центробежных насосов является низкий уровень коэффициента полезного действия (КПД). Этот недостаток усугубляется, когда наряду с низкой производительностью необходимо создать высокий напор.

 

2. Расчет центробежного насоса

Рассчитываем и подбираем центробежный насос для подачи 0,006 м³/с 9% раствора мета – ксилола С₈Н₁₀ из ёмкости, находящейся под атмосферным давлением в аппарат, работающий под избыточным давлением р=0,1 МПа. Температура 30⁰ С, геометрическая высота подъема раствора 10 м. Длина трубопровода на линии всасывания 6м, на линии нагнетания 15м. На линии всасывания установлено два нормальных вентиля, на линии нагнетания два нормальных вентиля и одно колено.

1)         Выбор диаметра трубопровода.

Рассчитываем диаметр по формуле (1)

Принимаем скорость мета – ксилола = 2 м/с.

d = (1)

где d-диаметр трубопровода, мм;

V – объемный расход, м³/с;

w – скорость, м/с.

d==0,016 м

Пересчитываем cкорость, выражая ее из формулы (1)

=1.86 м/с

2)         Определяем потери напора во всасывающей и нагнетательной линии.

 Рассчитываем Критерий Рейнольдса по формуле (2)

Re= (2)

где Re - критерий Рейнольдса;

 w – скорость, м/с²;

 p – плотность, г/см³.

Re =4315, 2 – переходный турбулентный.

2.1) Определяем степень шероховатости по формуле (3)

(3)

где e – шероховатость стенок трубопровода;

 d _экв – эквивалентный диаметр, м;

 =0,2 λ=0, 026

2.2)     Определяем потери напора во всасывающей линии по формуле (4)

На входе: ξ =0,5

На выходе: ξ =1

h п.в.л. = (4)

где λ – коэффициент трения;

 Lbc – длина трубопровода на линии всасывания, м;

 d _экв – эквивалентный диаметр, м;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии всасывания.

h п.в.л. =м

2.3) Определяем потери напора в нагнетательной линии по формуле (5)

h п.л.н. =  (5)

где Lнагн – длина трубопровода на линии нагнетания, м;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии нагнетания.

h п.л.н. =м

h полн. = 3,40+2,134=5,540 м

3) Выбор насоса

Определяем полный напор, развиваемый насосом по формуле (6)

(6)

где P₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

 P₂ – давление в аппарате, в который подается жидкость, Па;

 Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

 h_п – полная потеря напора во всасывающей и нагнетательной линиях.

м

3.1) Определяем полезную мощность насоса по формуле (7)

 (7)

м

3.2) Определяем КПД насоса по формуле (8)

η_Н = (8)

 

где η_н – коэффициент полезного действия насоса

 η_о – объемный КПД, учитывающий протекание жидкости из зоны большего давления в зону меньшего (для современных центробежных насосов объемный КПД принимается η_о = 0,85 – 0,98);

 η_{м –} общий механический КПД, учитывающий механическое трение в подшипниках и уплотнение вала, а также гидравлическое трение неработающих поверхностей колес принимается η_м=0,92 – 0,96;

 η_г – гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихри образования (для современных насосов η_г = 0,85 – 0,96)

 

η_Н ==0,7043 кВт

3.3) Определяем мощность нового двигателя и мощность, потребляемую двигателем от сети.

При расчете затрата энергии на перемещение жидкости, необходимо учитывать, что мощность, потребляемая двигателем от сети Nдв больше номинальной в следствии потерь энергии в самом двигателе. См. формула (8)

 (8)

где ηдв – КПД электродвигателя, который принимается ориентировочно в зависимости от номинальной мощности.

 кВт

 3.3.1) Определяем мощность, потребляемую двигателем от сети по формуле (10)

(10)

 кВт

3.4) Определим мощность с учетом коэффициента запаса мощности по формуле (11)

(11)

 

где β – коэффициент запаса мощности;

N_уст – установленная мощность

β выбираем в зависимости от величины N_дв по таблице 1.

кВт

4) Определение предельной высоты всасывания по формуле (12)

 (12)

 

где H_вс – предельная высота всасывания; м

P_d – атмосферное давление; Па

Р₁ – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при рабочей температуре; Па

ω_вс – скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; м/с

h _п.в.с. – потери напора во всасывающей линии трубопровода;

 h _з – запас напора, необходимый для исключения процесса кавитации

м

=0,84 м

Вывод: мы подобрали насос марки X 65-50-125, который нужно устанавливать на высоте не менее 5,14 м.

Таблица 1 – коэффициент запаса прочности (ß) в зависимости от величины N _дв

N дв, кВт	N дв<1	N дв 1,0 – 5,0	N дв 5,0 – 50,0	N дв > 150
ß	2,0 – 1,5	1,5 – 1,2	1,2 – 1,5	1,1

Список использованной литературы

1 Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для техникумов / И. Л. Иоффе. – Л.: Химия, 1991. – 351 с.

2 Павлов К. Ф. / К. Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; под общ. ред. П. Г. Романкова – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 575 с.