Расчет насосной установки

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 С^о;

расход V_ж – 10 л/с – 0,01 м³/с;

геометрический напор Н_г – 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;

Р_н.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;

ξ_обр.кл. ξ_п.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 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 l₁=h_dc+3 м

9=6.214+3 м

9=9.2 м

Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.