Основные параметры центробежных насосов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Кафедра нефтегазового дела и нефтехимии

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ

Отчет по лабораторной работе №1

На тему «Основные параметры центробежных насосов»

Вариант № 1

Выполнил студент гр. Б3403а

Д. А. Шахмоведев

Проверил ассистент

В.С. Власенко

Владивосток 2017

Введение

Цель лабораторной работы: получение навыков расчета основных параметров центробежного насоса

1. Теоретические основы

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

1. Производительность или подача;

2. Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

3. Полное давление, развиваемое насосом;

4. Полный напор, развиваемый насосом;

5. Коэффициент полезного действия;

6. Мощность;

7. Кавитационный запас насоса;

8. Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

9. Допустимая высота всасывания насоса;

10. Коэффициент быстроходности насоса.

Подача или производительность насоса - количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Различают производительность массовую M и объемную Q. Между собой они связаны соотношением

где плотность жидкости

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:

где и - давление на входе и выходе насоса, Па; и - скорость жидкости на входе и выходе, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с²; и - геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

Полный напор, развиваемый насосом, определяется при помощи формулы 2.2 и на основе известного соотношения между давлением и напором

P = gH

где Н - полный напор, развиваемый насосом.

Поскольку центробежные насосы одновременно являются механизмом и гидравлической машиной, то их работа оценивается с помощью нескольких коэффициентов полезного действия: - гидравлический КПД; - объемный КПД; - механический КПД.

С помощью оцениваются потери гидравлической энергии (потери напора) в проточной части насоса. С помощью оцениваются объемные потери энергии в насосе, возникающие в результате утечек и протечек жидкости в уплотнениях. С помощью оцениваются потери энергии в узлах трения насосов (подшипниках и концевых уплотнителях).

Общий КПД насоса равен:

Применительно к насосам различают несколько видов мощности:

- полезная мощность:

N_пол=

- мощность, потребляемая насосом:

- мощность насосно-силового агрегата:

N_НСА=

где з_дв - КПД двигателя; з_пер - КПД механической передачи между двигателем и насосом.

Кавитационный запас насоса - это избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости:

где Р_s - давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости.

Критический кавитационный запас насоса - это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором в насосе не возникает кавитации.

Допустимый кавитационный запас насоса:

?h_доп = к •?h_кр

где к - коэффициент запаса, принимаемый в размере 1,1-1,35; ?h_кр - критический кавитационный запас.

Допустимая высота всасывания насоса - это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации:

,

где Р₀ - давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; h_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Рассчитанное значение H_S может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное значение свидетельствует о том, что насос в данной ситуации обладает самовсасывающей способностью и может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем её в резервуаре откачки, но на высоту не более рассчитанной. Отрицательное значение H_S свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения Hs взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

где n - номинальные обороты ротора, мин^-1; Q и H -номинальная подача м³/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса).

Коэффициент быстроходности насосов - это своеобразный критерий в зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

1. Тихоходные =40-80

2. нормальной быстроходности = 80-150

3. быстроходные =150-300

2. Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из центробежного насоса марки НМ 3600-230, откачивающего нефть из резервуара с давлением над уровнем нефти Р₀=1,01 кГс/см². Давление на входе и выходе насоса равно соответственно Р₁ = 4,62 кГс/см²и Р₂ =25,8 кГс/см²и измеряется манометрами в точках с геодезическими отметками Z₁=1,0 м и Z₂ =1,4 м. Показания расходомера насоса и ваттметра двигателя насоса составляют соответственно Q=3220 м³/ч и W=2100 кВт Потери напора во всасывающем трубопроводе принять равными 5 м.

Параметры насоса: диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны между собой и равны D=600 мм, частота вращения вала насоса n=3000 об/мин., допустимый кавитационный запас насоса при производительности Q=3220 м³/ч равен ?h_доп=20 м.

Насос перекачивает нефть плотностью =0,855 т/м³ с давлением насыщенных паров Р_s=420 мм рт.ст.

Требуется определить: напор, развиваемый насосом; допустимую высоту всасывания; полезную мощность насоса; КПД насосно-силового агрегата; коэффициент быстроходности насоса.

Исходные данные

3. Расчет параметров центробежного насоса

1. Напор, развиваемый насосом

,

плотность жидкости

P полное давление, развиваемое насосом, определяемое по формуле

где и - давление на входе и выходе насоса, Па; и - скорость жидкости на входе и выходе приблизительно равны, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с²; и - геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

,

Следовательно,

,

2. Допустимая высота всасывания

,

,

,

где Р₀ давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки;

давление насыщенных паров;

допустимый кавитационный запас насоса;

Dдиаметр всасывающего и нагнетательного патрубков

h_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

,

Отрицательное значение H_S свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее -м взятого по абсолютной величине (подпор).

3. Полезная мощность насоса

,

где Qпроизводительность

,

4. КПД насосно-силового агрегата

,

где,

5. Коэффициент быстроходности насоса

,

где n - номинальные обороты ротора, мин^-1;

Q и H -номинальная подача м³/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса)

.

Следовательно, коэффициент быстроходности насосов насос трубопровод центробежный

=150 - 300.

Ответы на вопросы

1. В чем отличие поршневых и центробежных нагнетателей?

Поршневые машины применяются в случае необходимости создания большого напора при малом расходе среды, а центробежные обычно обеспечивают высокий расход при различных давлениях.

2. Какие виды насосов применяются на НПС?

НМ - нефтяной магистральный

НПВ - нефтяной подпорный вертикальный

3. Назовите основные показатели центробежных насосов.

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

· производительность или подача;

· давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

· полное давление, развиваемое насосом;

· полный напор, развиваемый насосом;

· коэффициент полезного действия;

· мощность;

· кавитационный запас насоса;

· критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

· допустимая высота всасывания насоса;

· коэффициент быстроходности насоса.

Размещено на Allbest.ru