Проект насосной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра ''Технология бродильных производств и виноделие''

ПРОЕКТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

тема работы ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

Барнаул 2014 г.

Содержание

Введение

1. Проектный расчет насосной установки

1.1 Особенности изложения методики

1.2 Последовательность выполнения проектного расчета

1.2.1 Определение расчетного внутреннего диаметра трубопровода из формулы

1.2.2 Выбор материала трубопровода и стандартного наружного диаметра

1.2.3 Расчет фактической скорости жидкости в трубопроводе

1.2.4 Определение общих гидравлических сопротивлений насосной установки

1.2.5 Методика выбора центробежного насоса

2. Техническое обслуживание и эксплуатация

3. Техника безопасности насосных установок

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Для технологов и инженеров пищевой промышленности большое значение имеет подбор и расчет технологического оборудования для транспортирования жидкостей, а также особую значимость приобретает данная тема при проектировании технологической линии. Именно поэтому столь актуальна проблема выбора наиболее подходящего оборудования в условиях существования широкого модельного ряда и разнообразия марок. При правильном выборе насосного оборудования, идеально подходящего для конкретных условий производства, можно существенно снизить экономические затраты и увеличить производительность технологических линий предприятия.

В связи с перечисленными проблемами студентам специальности ТБПиВ, как будущим высококвалифицированным специалистам в данной области, необходимо серьезное изучение устройства, принципов действия различных видов насосов, а также основ их расчета, конструирования, проектирования и эксплуатации на предприятии. Большое значение имеет изучение насосных установок в курсе дисциплины «Комплексная механизация производства» и курсовое проектирование по данной теме, т.к. с одной стороны данный курс расширяет инженерный и научный кругозор студента, а с другой, создает необходимый базис для более детального знания своего дела и дальнейшего изучения оборудования пищевой промышленности.

1. Проектный расчет насосной установки

насос установка центробежный трубопровод

1.1 Особенности изложения методики

Проектный расчет насосной установки предусматривает исходные данные:

· Вид перемещаемой жидкости

· Схема трассы с указанием ее геометрических параметров

· Тип насоса

· Длины прямых участков

· Среднесуточная производительность

· Рекомендуемая скорость жидкости в трубопроводе

· Температура жидкости в трубопроводе

Подача м/час	№ схемы	Z-высота,м	Н ,Мпа			z	Н ,м	Вид жидкости
15	1	1	0,05	10	30	15	0,01	бражка

Исходные данные:

Схема трассы №1

В результате проектного расчета необходимо:

· Определить расчетный внутренний диаметр трубопровода.

· Выбрать материал трубопровода и стандартный диаметр.

· Рассчитать фактическую скорость жидкости в трубопроводе.

· Рассчитать гидравлические сопротивления на всасывающей и нагнетательной линиях трубопровода.

· Подобрать типоразмер насоса.

1.2 Последовательность выполнения проектного расчета

1.2.1 Определение расчетного внутреннего диаметра трубопровода из формулы

, откуда , (1.1)

где - расчетный диаметр трубопровода, м;

- производительность, м³/с;

- рекомендуемая скорость жидкости в трубопроводе, м/с.

=15 м³/ч = 0.0042 м³/с,

= 0,06 м = 60 мм.

1.2.2 Выбор материала трубопровода и стандартного наружного диаметра

Материал трубопровода выбирается исходя из физико-химических свойств перемещаемой жидкости.

Стандартный наружный диаметр и толщина стенки трубопровода принимаются по ГОСТ 21945-76.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по выражению

, (1.2)

где - внутренний диаметр трубопровода, мм;

- стандартный наружный диаметр трубопровода, мм;

- толщина стенки трубопровода, мм.

Исходя из физико-химических свойств пива, выберем материал

трубопровода из коррозиестойкой стали.

По ГОСТ 9941 примем = 66 мм и = 3 мм, тогда

= 66 - 2?3 =60 мм.

1.2.3 Расчет фактической скорости жидкости в трубопроводе

Фактическая скорость жидкости в трубопроводе определяется из формулы (1.1)

, м/с.

В нашем случае

1.2.4 Определение общих гидравлических сопротивлений насосной установки

Н_н.у = Н_вс + Н_наг, (1.3)

где Н_н.у - величина общих гидравлических сопротивлений насосной установки, м;

Н_вс - гидравлические сопротивления на всасывающей линии трубопровода, м;

Н_наг - гидравлические сопротивления на нагнетательной линии трубопровода, м.

Гидравлические сопротивления на всасывающей линии трубопровода

H_вс = H_? + H_м.с ± H_z ± H_ап , (1.4)

где H_вс - гидравлические сопротивления на всасывающей линии трубопровода, м;

H_? - гидравлические сопротивления на прямых участках трубопровода, м;

H_м.с - гидравлические сопротивления в местных сопротивлениях (фасонных деталях),м.

H_z - гидравлические сопротивления на подъем жидкости на вертикальных участках всасывающей линии, м;

H_ап - гидравлические сопротивления для преодоления избыточного давления в аппарате, м .

а) Определение гидравлических сопротивлений на прямых участках трубопровода

, (1.5)

где - суммарная длина всех участков (с учетом длин местных сопротивлений) на всасывающей линии трубопровода,

т.е. =, м;

с - плотность жидкости, кг/м³ (см. приложение А);

л - коэффициент сопротивления по длине трубопровода, зависит от режима движения жидкости в трубопроводе;

Чтобы определить режим движения, необходимо рассчитать критерий Рейнольдса по формуле

Re = , (1.6)

где Re - критерий (число) Рейнольдса;

- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/с

Если Re < 2300 (ламинарный режим движения => л =);

Re > 2300 (турбулентный режим движения => л = ).

В нашем случае

=> турбулентный режим движения ;

=10 м;

м

б) Определение гидравлических сопротивлений в местных сопротивлениях (фасонных деталях)

H_м.с = , (1.7)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений, каждый из которых зависит от геометрии местного сопротивления и д.р.

Получим

;

H_м.с = м

в) Определение гидравлических сопротивлений на подъем жидкости на вертикальных участках всасывающей линии

H_z = h , (1.8)

где h - сумма высот вертикальных участков трубопровода на всасывающей линии, м.

Длины высот определяем по расстояниям между осевыми горизонтальных участков трубопровода.

H_z = 0,05МПа= - 5м.

г) Определение гидравлических сопротивлений на всасывающей линии трубопровода

Гидравлическое сопротивление составит

Н_вс = 0,58+ 0,19 - 5 = - 4,23 м.

Гидравлические сопротивления на нагнетательной линии трубопровода

H_наг = H_? + H_м.с ± H_z ± H_ап , (1.9)

где H_наг - гидравлические сопротивления на нагнетательной линии трубопровода, м;

H_? - гидравлические сопротивления на прямых участках трубопровода, м;

H_м.с - гидравлические сопротивления в местных сопротивлениях (фасонных деталях),м;

H_z - гидравлические сопротивления на подъем жидкости на вертикальных участках нагнетательной линии, м;

H_ап - гидравлические сопротивления для преодоления избыточного давления в аппарате,м.

а) Определение гидравлических сопротивлений на прямых участках трубопровода по формуле (1.5)

В нашем случае

=;

м;

б) Определение гидравлических сопротивлений в местных сопротивлениях (фасонных деталях) по формуле (1.7)

Получим

H_м.с = м;

в) Определение гидравлических сопротивлений на подъем жидкости на вертикальных участках нагнетательной линии по формуле (1.8)

Т.о. H_z = м.

г) Определение гидравлических сопротивлений нагнетательной линии трубопровода

Т.е. гидравлическое сопротивление составит

Н_наг = 2,63+0,74+15+1= 19,37 м.

Из формулы (1.3) величина общих гидравлических сопротивлений насосной установки составит

Н_н.у = - 4,23+19,37=15,14м.

1.2.5 Методика выбора центробежного насоса

Подбор насоса с необходимым режимом работы осуществляется по специальным индивидуальным характеристикам, которые сопровождают каждую конкретную модель насоса.

Рабочие характеристики центробежных насосов - это специальный график зависимости Q - H, который показывает, как изменяется напор, мощность на валу насоса и КПД с изменением расхода. По данной графической зависимости на основе рассчитанных требуемого напора и производительности, выбирают насос с учетом его КПД, мощности электродвигателя, количества оборотов и диаметра колес. При этом исходят из следующих критериев:

· выбор максимально близких значений на графике зависимости напора от производительности к расчетным значениям;

· выбор насоса с наиболее высоким КПД при данных параметрах;

· идеально подобранным считается насос, если КПД его близко к максимуму или находится в зоне справа от максимума;

· возможность наилучшего перекачивания рабочей жидкости подобранным насосом;

· соответствие рабочей температуре и давлению жидкости;

· достижение наилучшего перемещения при заданных значениях степени абразивности и количества взвешенных частиц.

Необходимо искать точку, отвечающую оптимальному режиму работы насоса.

Для правильной эксплуатации насоса регулируют его работу. Для этого строят на индивидуальной характеристике насоса характеристику насосной установки по уравнению (4.10)

Исходя из выполненных расчетов, уравнение насосной установки представляется в следующем виде

Н_н.у = Н_ап + Н_Z + a·= Н_const + a·, откуда a = , (1.10)

где Н_н.у - величина общих гидравлических сопротивлений насосной установки, м;

Н_ап - суммарная величина гидравлических сопротивлений для преодоления избыточного давления в аппаратах, м;

Н_Z - суммарная величина гидравлических сопротивлений на подъем жидкости на вертикальных участках всасывающей и нагнетательной линии, м;

a - коэффициент;

- производительность (подача), м³/ч.

Н_ап , Н_Z, a - постоянные величины.

Для построения характеристики насосной установки необходимо задать 4 значения Q и получить 4 значения Н_н.у по формуле (1.10). В результате совмещения характеристики насосной установки с индивидуальной характеристикой насоса, получим точку пересечения, называемую рабочей точкой (точка А).

На совмещенные характеристики нанесем точку с расчетными значениями (;Н_н.у ) и одним из двух способов, рассмотренных ниже получим новую рабочую точку.

1 Дросселированием, т.е. увеличением гидравлического сопротивления насосной установки на Н (точка В), с помощью регулирования задвижки.

Т.о. Н'_н.у = Н_н.у + Н.

Дроселирование можно применить, если Н ? 10%. В случае, когда Н > 10%, необходимо решать проблему вторым способом, изложенным ниже.

2 С помощью изменения частоты вращения рабочего колеса.

Необходимая частота вращения рабочего колеса рассчитывается по формуле

откуда , (1.11)

где - подача для рабочей точки, м³/ч;

- заданная подача в насосной установке, м³/ч;

- частота вращения рабочего колеса для рабочей точки, об/мин;

- частота вращения рабочего колеса для насосной установки, об/мин.

Получим необходимую характеристику, проходящую через новую рабочую точку

С (Q_н.у; Н_н.у)

После выбора насоса рассчитываем мощность электродвигателя и подбираем схему электронасоса

(1.12)

где N - мощность электродвигателя, кВт

- подача, м³/с

Н - расход, Па

- коэффициент полезного действия насоса

- коэффициент полезного действия привода

Выберем центробежный насос.

Регулируем работу насоса для правильной его эксплуатации.

Из формулы (4.10) найдем коэффициент а =

и построим характеристику насосной установки по уравнению

Н_н.у = 10 + 0,0184·.

Для этого зададим 4 значения и получим 4 значения Н_н.у.

= 0 Н₁ = 10;

=5 Н₂ = 10 + 0,0184· 5² = 10,46;

=10 Н₃ = 10 + 0,0184· 10² =11,84;

=20 Н₄ = 10 + 0,0184· 20² =17,36.



Т.к. Н = % = % = 2,8% <10%,

поэтому с помощью дроселирования увеличим Н_н.у на 0,67 м Н_н.у = 23,7 м.

Насос выбран, его марка - 6К-8 с

Рассчитаем мощность электродвигателя по формуле (1.12)

кВт

По ГОСТ принимаем P_н=14 кВт

Схема электронасоса

2. Техническое обслуживание и эксплуатация

Техническое обслуживание насосной установки состоит из нескольких основных задач:

1.Снаружи и внутри агрегат должен быть всегда чистым, поэтому каждый раз после окончания работы насос промыть в соответствии с инструкцией потребителя.

2.Пред первым пуском насоса, а также в случае простоя насоса в течение 2-х дней и более, рекомендуется смазывать винт перекачиваемым продуктом, разобрав насос как указано ниже.

3. В случае необходимости разобрать агрегат в следующей последовательности:

· открутить стяжки;

· отсоединить корпус насоса от корпуса подшипников (от кронштейна электродвигателя);

· стянуть корпус винта, с соединительной тяги и шарниров;

· при необходимости извлечь обойму, разобрать шарнирный узел, подшипниковый узел.

4.Сборку агрегата производить в следующей последовательности:

· собрать подшипниковый узел;

· собрать шарнирный узел с винтом и валом, надеть на него корпус с обоймой, стянуть стяжками.

5.При замене и ремонте торцевого уплотнения необходимо использовать прилагаемую инструкцию.

Установка электронасосного агрегата состоит из центробежного насоса, асинхронного трехфазного электродвигателя типа АИР, АМ и АД, токоподводящего кабеля, всасывающей магистрали и заглушек Ввод в эксплуатацию осуществляется в соответствии со следующими требованиями:

· Насос устанавливается на ровную поверхность и закрепляется на жестком основании с помощью болтов, вставленных в отверстия на лапах насоса.

· Токоподводящий кабель подбирается в зависимости от мощности электродвигателя и напряжения сети. Герметичность ввода кабеля в коробку электродвигателя обеспечивается конструкцией ввода. Защита кабеля от механических повреждений должна быть обеспечена металлическим рукавом, в который вводится кабель. Заземление необходимо подсоединить к корпусу насоса.

· Охлаждение подшипников насосной части, осуществляется перекачиваемой жидкостью, поэтому запрещается даже кратковременное включение насоса без наличия воды в подводящей магистрали и насосе. Всасывающая магистраль должна быть герметична.

· Перед установкой насоса необходимо убедиться в наличии заглушек на всасывающем и нагнетательном патрубках. Перед пуском насоса снимают заглушки с патрубков.

· Необходимо надежно закрепить трубопроводы на входном и выходном патрубках.

· Наибольшее допускаемое избыточное давление на входе в насос: для насосов с мягким сальником - 0,35 мПа (3,5 кгс/см²), с торцовым уплотнением - 0,6 мПа (6,0 кгс/см²). Выбор уплотнения насоса зависит от температуры перекачиваемой воды и давления на входе в насос. В одинарное сальниковое уплотнение затворная жидкость не подается. При температуре воды свыше 85^оС или при абсолютном давлении на входе ниже атмосферного в двойное сальниковое уплотнение подается затворная вода под давлением, превышающем давление жидкости перед уплотнением на 0,5-l кгс/см². В двойное сальниковое уплотнение затворная жидкость (вода) подается в тупик.

· Допускается утечка воды через сальниковое уплотнение до 3 л/час (через сальник должна просачиваться жидкость, чтобы смазывать уплотняющую поверхность). Наличие небольшого количества воды около насоса во время его работы не является поводом для рекламации.

· Не допускается установка и эксплуатация насосов во взрыво- и пожароопасных производствах и использование их для перекачивания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.

Не допускается размещение в жилых зданиях и под открытым небом, для избежания негативного воздействия атмосферных осадков Предназначенные для изменения давления в трубопроводе, расположенные до и после клапанов (дождь, снег и т.д.). Средний срок службы до списания - 5 лет. Гарантийный срок службы электронасосного агрегата 12 мес со дня ввода в эксплуатацию. Условия хранения агрегатов - под навесом или в закрытых помещениях с естественной вентиляцией при температуре от 0 до 45^оС на расстоянии не менее 1 м от отопительных систем. Срок сохранности - 2 года.

3. Техника безопасности насосных установок

1.Внимание! Запрещается работа агрегата без перекачиваемого продукта во избежание выхода из строя резиновой обоймы и торцевого уплотнения.

Температура наружных поверхностей, к которым возможно прикосновения обслуживающего персонала, не должна превышать 45⁰С, для этого потребителю следует предусмотреть защитное ограждение агрегата и присоединенных трубопроводов в зависимости от условий и места установки и монтажа агрегата.

2.К эксплуатации агрегата допускаются лица, прошедшие обучения и имеющие документы о присвоение квалификации.

3.С целью обеспечения мер безопасности запрещается:

- приступать к работе на агрегате, не ознакомившись с настоящим паспортом

- работа без кожуха

- эксплуатировать агрегат без заземления

- разбирать агрегат, подтягивать крепеж на ходу.

4.Перед пуском агрегата следует убедиться в надежности соединения заземляющим зажимом со знаком заземления на корпусе двигателя. Сопротивление между заземляющим болтом и каждой доступной для прикосновения металлической не токоведущей частью оборудования, которая может оказаться под напряжением, не должна превышать 0,1 Ом.

5. Не реже одного раза в год следует проверять сопротивление контура заземления, величина которого не должна превышать 4 Ом.

Внимание! Запрещается вращение винта против направления, указанного стрелкой на кожухе электродвигателя, хотя бы на один оборот.

В случае неправильного направления вращения на собранном насосе может произойти раскручивание соединений в соединительной шарнирной тяге. При этом необходимо выключить насос, разобрать его в последовательности, подкрутить раскрутившиеся тяги и собрать в соответствии с требованиями. Изменив направление вращения, включить насос.

6.Пусковая аппаратура электронасоса должна обеспечивать защиту от перегрузки и короткого замыкания.

9.Подключение агрегата к электросети и заземление осуществляется согласно требованиям ПУЭ и правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем, утвержденным Госэнергонадзором 21.12.84

Заключение

В работе было показано что на предприятиях бродильной промышленности применяют различные виды насосных установок которые совершенствуются с каждым годом а также доказана необходимость рационального подбора технологом данного оборудования

В данном методическом пособии рассмотрены основные законы гидравлики пояснения к их применению при необходимости проведения комплексного расчета насосных установок На основе различных источников составлена подробная методика расчета насосных установок а в приложении собраны справочные данные необходимые для подбора насосов В пособии в доступной форме изложены сведения об устройстве работе эксплуатации и проектировании насосов и насосных установок применяемых в бродильной промышленности.

В результате работы были выполнены чертеж электронасосного агрегата и плоскостная схема насосной установки, сборочный чертёж фланцевого соединения. Произведён необходимый расчет параметров установки и в соответствии с этим подобрано оборудование и материалы.

Список использованной литературы

1 Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Под редакцией М.О. Штейнберга, 1992

2 Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.- 8-е изд., перераб. и доп. - М.:Издательский центр «Академия», 2003.-496с.

3 Методические материалы кафедры ТБПиВ.

Приложение А

Таблица стандартных значений диаметров для труб из коррозиестойкой стали

Номер ГОСТа ТУ	Наружный диаметр мм	Толщина стенки мм	Примечание
ГОСТ 9941	10; 11;12;13	0.3…2.5	В указанных пределах
	14;15;16;17	0.3…3.0	толщина берется из
	18;19	0.3…3.5	ряда: 0.3; 0.4; 0.5; 0.6;
	20;21;22;23;24	0.3…4.0	0.8; 1.0; 1.2; 1.4; 1.5;
	25;27;28	0.3…4.5	1.8;2.0; 2.2; 2.5; 2.8; 3.0;
	30;32;34;35	0.3…5.5	3.2; 3.5;4.0;4.5; 5.0; 5.5;
	36	0.4…5.5	6.0;6.5;7.047.5;8.0;8.5;
	38;40;42;45	0.4…6.0	9.0;9.5;10
	48;50	0.4…7.5
	51;53;54;56	0.5…7.5
	57	0.5…8.0
	60	0.5…8.5
	63;65;68:70;73	1.5…8.5
	75	1.5…8.5
	76;80;83;85;89	3.0…8.5
	90	3.0…8.5
	95;100	3.0…10
ГОСТ 9940-72	76;83	3.5…10	В указанных пределах
	89	3.5…14	толщина берется из
	95	5…16	ряда: 3.5; 4.0;5.0; 5.5;
			6.0;6.5;7.0; 7.5; 8.0; 8.5;
			9.0;9.5; 10;11;12;13;
			14;15;16
ГОСТ 21945-76	83	6;7;8;9;10;11;12
	89;95	6;7;8;9;10;11;12;13;14
ТУ 1-5-348-75	18;20; 31;42; 45	1,5
	46	1,5
	48; 50; 52; 54; 56	1,5
	60	1,5
	20; 22; 24; 52	2.0
	54; 56; 60; 65	2.0
	30	2,5
	32; 35	3.0
	32; 35; 38; 40	3,5
	32; 35; 38; 42	4.0
ГОСТ 21945-76	102; 108; 114; 121; 127;133;	3.0…4.5	В указанных пределах
	140;146; 152;159;168; 180; 194;	3.0…4.5	толщина берется из ряда:
	203; 219; 245; 273; 325; 351;	3.0…4.5	3.0; 3.5; 4.0; 4.5
	377; 402; 426; 465;480	3.0…4.5

Приложение Б

Таблица физических характеристик продуктов

Продукт	Плотность (с, кг/м3)	Коэффициент кинематической вязкости (х · 106, м2/с )
	10°C	20°C	30°C	10°C	20°C	30°C
Вода	999,6	998,2	995,6	1,300	1,000	0,805
Пиво	1018	1017	1014	1,974	1,427	1,164
Виноградное сусло	1038	-	1034	1,83	-	1,09
Спирт	797,88	789,45	780,96	-	-	-
Водка	-	980,6	-	-	2,9	-
Вино сухое	995	993	991	2,04	1,52	1,23
Вино крепленое	1030	1025	1020	3,34	2,30	1,68

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение В

Таблица значений коэффициентов местных сопротивлений

Колено	Отвод	Внезапное сужение	Внезапное расширение	Вход в трубу	Выход из трубы
°		°	при R/d=15	при R/d= 2	f1/f2		f1/f2
90	11	30	0.08	0.07	01	047	0.1	081	С острыми краями- 05	1
120	055	45	0.11	0.1	02	043	0.2	064
135	035	60	0.14	0.12	03	038	0.3	049
140	02	75	0.16	0.14	04	033	0.4	036	С закругленными краями- 02
		90	0.175	0.15	05	03	0.5	025
		105	0.19	0.16	06	025	0.6	016
		120	0.2	0.17	07	02	0.7	009
					08	015	0.8	004
					09	009	0.9	001
					10	0	1.0	0

Таблица значений коэффициентов местных сопротивлений

Кран проходной	Вентиль	Задвижка	Клапан обратный	Сопун	Тройник проходной
пробковый	нормальный
dу		dу		dу		dу				°
13	4	13	11	13	3	15100	05	3.4 [11]	5	15	0.45
19	2	19	7	19	3	100200	025			30	0.6
25	2	25	6	25	3	200 и более	015			45	0.65
32	2	32	6	32	25					60	0.7
38	2	38	6	38	25					[19]
50 и более	2	50 и более	5	50 и более	2

Обозначения: f₁ и f₂- соответственно площади поперечного сечения; d_у - условный проход мм

Остальные значения коэффициентов местных сопротивлений взяты из источника [10].

Размещено на Allbest.ru

...