Регулирование центробежных насосов

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова.»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Механика жидкостей и газов»

 

Тема:

«Регулирование центробежных насосов»

Саратов

2011 г.

Цель работы

Освоение методики подбора и регулирование подачи центробежных насосов в схеме водоснабжения с водонапорной башней, которая обеспечивает наиболее экономичный режим работы насосной станции. Исследование параллельного и последовательного включений одинаковых насосов и определение оптимальной схемы их соединения.

Задание

насос центробежный водоснабжение башня

1.  Рассмотреть схему насосной установки.

2.  Для заданного расхода подобрать диаметры всасывающего и напорного трубопроводов.

3.  Построить характеристику трубопровода. Определить потребный напор насоса

4.  Используя сводный график полей центробежных насосов, подобрать центробежный насос типа К(КМ), обеспечив высокий КПД его работы. Определить его рабочую точку.

5.  При необходимости отрегулировать подачу насоса с помощью задвижки. Определить новое значение коэффициента сопротивления прикрытой задвижки.

6.  Определить мощность электродвигателя в схеме с открытой и прикрытой задвижкой.

7.  С целью увеличения подачи, подключить к основному насосу дополнительный той же марки. Рассмотреть последовательное соединение и параллельное соединение дополнительного насоса.

8.  Дать сравнительную оценку затрат мощности на один литр воды в режимах работы:

·  один насос с открытой задвижкой, один насос с прикрытой задвижкой;

·  два насоса, соединенных параллельно; два насоса, соед. последовательно ( в пересчете на один насос).

9.  Определить предельно допустимую высоту всасывания в режиме с открытой задвижкой.

Задача №73

Исходные данные:

Qзад = 4л/с;

l вс = 40ь;

Lн = 600м;

Hг = 10м;

ζкл = 4,0;

ζпов = 0,7;

ζзад = 6,0;

t = 12 ºС.

Материал труб = стальные трубы, б/у.

Технология изготовления труб = цельносварные.

Методика и решение подбора центробежного насоса на заданное значение хозяйственного расхода.

2. По заданному расходу Qзад = 4л/с определим диаметр всасывающего dвс и нагнетательного dн трубопроводов, принимая скорость движения воды в трубах Vвс = Vн = 1,0 м/с:

d = √4Q/πV = √4*0.004/3.14*1 = 0.071м = 71 мм

Окончательно принимаем ближайший больший стандартный диаметр труб dвс = dн = 100мм.

3. Определяем характеристику трубопровода:

hтр. пот. = A*Q²

Для этого:

3.1 Определим потери на местное сопротивление по формуле Вейсбаха:

hм = ζм* V² / 2*g

∑ hм вс = ζкл * V²вс / 2*g + ζпов * V²вс / 2*g

3.2 Определим потери по длине, используя формулу Дарси-Вейсбаха:

hl = λ* l/d* V²/2g

3.3 Суммируем потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах:

hтр. пот = hвс.пот. + hн. пот. = hlвс +∑hм.вс + hlн + ∑hнм = λвс*lвс/dвс*V²вс/2g + ζкл* V²вс/2g + ζпов* V²вс/2g + λн*lн/dн*V²н/2g + ζзад* V²н/2g + ζпов* V²н/2g = V²/2g *(λ*lвс + lн / d + ζкл + ζзад + 2ζпов),

где Vвс = Vн = V; dвс = dн = d.

Выразив скорость через напор, получим :

Q = W * V

W = πd²/4

Q = πd²/4 * V

V = 4Q / πd²

Тогда

hтр.пот. = 8Q²/ π²gd⁴ * (λ*lвс + lн / d + ζкл + ζзад + 2ζпов) = AQ²

3.4 Определим гидравлический коэффициент трения λ, установив зону сопротивления по числу Рейнольдса:

Re = Vd/U

где U – кинематический коэффициент вязкости жидкости.

V = 4*0.004/3.14*0.1² = 0.016/0.0314 = 0,5 м/с

Re = 0,5*0,1/10^-6 *1,24 = 40322

Re = 40322 > 2300,

следовательно режим движения жидкости – турбулентный.

Определим область трения:

по условию эквивалентная абсолютная шероховатость Δ= 3,0 мм

d/Δ = 0.1/0.003 = 33.3

20 d/Δ = 667; 500 d/Δ = 16667.

Таким образом

Re = 40322 > 16677,

что соответствует области квадратичного трения, поэтому λ= 0,11(Δ/d)^0,25

Применим формулу Альтшуля:

λ = 0,11*(68/40322+0,003/0,10) ^0,25 = 0,0473

3.5 Вычислим коэффициент А:

А = 8/3,14²*9,81*0,1⁴*(0,0473*((40+600)/0,1)+4+2*,07+6) = 8/0,0097*416,72 = 343600

Имеем h тр.пот = 343600 * Q²

3.6 Сделаем таблицу характеристики трубопровода с учетом геометрического напора

H = Hг + AQ²,

задаваясь произвольными значениями расхода:

Q, л/с	Q м³/с	Hтр. пот., м	Hг + hтр. пот. ,м
0	0	0	10
4	0,004	5,5	15,5
5	0,005	8,6	18,6
10	0,01	34,4	44,4
15	0,015	77,31	87,31

3.7 С учетом геометрического напора Hг строим характеристику трубопровода. По заданному расходу воды находим режимную точку 1. Определяем потребный напор Hпотр. = Hг + AQ² = 14,16 м.

4. Ориентируясь на параметры режимной точки 1 - Q = Qзад = 4л/с = 14,4 м³/ч

H = Hпотр = 14,16 м.,

По каталогу подбираем центробежный насос, кривая подачи которого проходит через режимную точку или выше нее. При отсутствии каталога (как в нашем случае) используем сводный график полей центробежных насосов типа К(КМ):

Выбираем насос типа К20/18 с диаметром рабочего колеса = 200 мм. Используя технические данные насоса, строим кривую подачи насоса К20/18. Графически определяем рабочую точку насоса 2: пересечение характеристики трубопровода с кривой подачи насоса. Находим параметры рабочей точки 2.