Одержання рівняння напору насосу для заданої мережі

Размещено на http://www.allbest.ru

Завдання для розрахунку

Розрахункова схема позначена на рис. 1.

Рис 1. Розрахункова схема.

На даній схемі присутні наступні елементи: 1 - насос, 2 - резервуар, 3 - приймальний клапан із захисною сіткою, 4 - дискова засувка, 5 - діафрагма, 6 - охолоджувач, 7 - зворотній клапан, 8 - бак.

Вихідні дані

Таблиця 1 - Вихідні дані

Одержання рівняння напору насосу для заданої мережі.

За основу беремо рівняння Бернуллі

де z1 та z2 - геометричні напори

п'єзометричні напори

швидкісні ( динамічні ) напори

б - коефіцієнт Каріоліса, який показує відношення кінетичної енергії обрахованої за реальною швидкістю до енергії кінетичної обрахованою за середнею швидкістю.

Повний напір насоса є різниця питомої енергії в нагнітальному патрубку та всмоктуючому

Запишемо рівняння Бернуллі для всмоктувального трубопроводу, схема мережі приведена на рисунку 1. Беремо перерізи 0-0 та 1-1, та площину порівняння 0 /-0 /, яка проходить через вісь насоса.

Переріз 0-0 - характерний переріз який проходить через вільну поверхню в резервуарі.

Переріз 1-1 - характерний переріз який проходить крізь площу поперечного перерізу трубопроводу на вході в насос.

Члени отриманого рівняння відповідають членам загального запису рівняння Бернуллі наступним чином :

Запишемо рівняння Бернуллі для напірного трубопровода для перерізів 2-2 та 3-3 та площини порівняння 0 /-0 /.

Переріз 2-2 - характерний переріз який проходить через площу поперечного перерізу нагнітального патрубку.

Переріз 3-3 - характерний переріз який проходить через вільну поверхню рідини в бачку

Члени отриманого рівняння відповідають членам загального запису рівняння Бернуллі наступним чином :

Причому геометрична висота перерізу 2 не дорівнює нулю, але її роздашування достатню невисоке (20-30 см) порівняно з геометричними вистами розташування бака та резервуара, тому ця величина в подальшому невраховується.

Знаходимо напір насосу:

Після деяких перетворень маємо:

,

де - втрати у всмоктувальному трубопроводі (між перерізами 0 та 1)

- втрати у напірному трубопроводі між перерізами 2 та 3.

Визначення фактичних середніх швидкостей у всмоктувальному та напірному трубопроводах

Уточнюємо величини швидкостей руху рідини в трубах по формулі

,

.

Визначення втрат напору у всмоктувальному та напірному трубопроводах

Сумарні гідравлічні втрати напору на всіх ділянках системи визначаються з урахуванням режиму руху рідини, матеріалів і стану внутрішніх поверхонь труб, характеру місцевих опорів.

Втрати напору на окремих ділянках при русі рідини по трубах обчислюємо по формулі

Значення чисел Рейнольдса обчислюємо по формулі

де = 1,01·10-6 м2/с( [ 3 ] -Таб Б2, с.28 ) - кінематичний коефіцієнт в'язкості для води при температурі 20°С.

;

.

Режим руху рідини на ділянках - турбулентний, тому що Re>2320. Тоді приймаємо коефіцієнт Коріоліса .

Для сталевих труб згідно ( [3] Таб Б4 стр 30) значення еквівалентної шорсткості дорівнюють: = 0,040,20 мм, приймаємо 0,12 мм

Коефіцієнти втрат на тертя лi визначаємо за графіком залежності л від Re для шорстких труб ( [ 3 ] - рис.Г.1, с.35):

при , Re1 = 1,8*10 5 тоді 1 = 0,024,

а при , Re2 = 2,4*10 5 тоді 2 = 0,0247.

Визначення втрат напору у всмоктувальному трубопроводі

Вибираємо коефіцієнти місцевих опорів на всмоктувальній ділянці ( [3] - Б6, с.31):

всмоктувальний клапан з сіткою кл1 = 9,5;

коліно при = кол1 = 0,3;

відвід при = 900 -R/d = 2, тоді відв. = 0,73*1,1*0,2 = 0,16

,

м.

Визначення втрат у напірному трубопроводі

Визначимо коефіцієнти відповідних місцевих опорів на напірній ділянці трубопроводу( [3] - Б6, с.31 - 33):

- охолоджувач - ох =5, за умовою

-дискова засувка при h/d = 0,65 - зас2 = 1,3;

- зворотній клапан при d2 = 0,05м - кл2 = 16;

- вихід з труби (вхід у бак) - вх = 1;

- діафрагма д = 3,8;

- відвід при = 900 -R/d = 2, тоді:

відв. = 0,73*1,1*0,2 = 0,16

м.

Одержання характеристики трубопровідної мережі

Оскільки нам вже відомо що потрібний напір складається з статичної та динамічної складової:

Де статична складова дорівнює сумі відношення різниці тисків на вільних поверхнях баку та резервуару до питомої ваги та геометричної висоти, тобто висоти між вільними поверхнями баку та резервуару ( ):

,

де

А динамічна складова:

Звідси потрібний напір дорівнює:

,

Розрахуємо величину геометричного напору:

(м)

Тепер знаходимо потрібний напір:

.

За результатами розрахунків визначаємо HПОТР для значень при Q = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, та 35 . Для цього знайдемо коефіцієнт динамічної складової потрібного напору k.

Так як , то .

Будуємо характеристику мережі. Розрахунок HПОТР ведемо в табличній формі, де кожному його значенню відповідає значення витрати рідини. Побудована характеристика мережі позначена на рисунку 2.

Таблиця 2 - Розрахунок значень потрібного напору

Рисунок 2

Точка 1 відповідає заданій витраті.

Вибір типу насосу, визначення напору насосу

З використанням каталогів за значеннями Q, H вибираємо відцентровий консольний насос для рідких хімічних середовищ IRX 50-250 NC. [4, с. 119]

Характеристика насосу приведена на рисунку 3.

Рисунок 3

Знаходження робочої точки насоса та приведення її у відповідність з заданою об`ємною витратою рідини

Для знаходження фактичної робочої точки будуємо графік за перетином характеристики мережі та характеристики насосу. Графік приведений на рисунку 4.

Рисунок 4

Точка 3 - робоча точка, яка відповідає заданому значенню витрат. Точка 2 це фактична робоча точка, але витрати в ній 35 , що не задовольняє умовам. Суцільною лінією позначена дійсна характеристика потрібного напору. Суцільною - характеристика потрібного напору якої треба досягнути.

Для забезпечення заданих витрат відомо 2 способи: змінити динамічну складову, тобто коефіцієнт k, через встановлення якогось додаткового опору. Або за допомогою зміни умов на вільній поверхні баку або резервуару. Тому на рисунку 4, напір відповідає зміні п'єзометричного напору, тобто зміні тиску на одній з вільних поверхонь баку або резервуару.

Оскільки дана робоча точка не відповідає заданим технічним потребам, то треба змінити статичний напір, а саме, пропоную збільшити тиск в баці на деяке значення ,яке зараз і вирахуємо.

Виходячи з формули знайдемо а через нього .

Різницю напорів Дh можна обчислити графічно, вона дорівнює 2,8м.

Тоді при підвищення тиску в баці до значення робоча точка перейде в потрібне місце.

Оскільки , то

МПа,

напір насос трубопровід

Тобто збільшуємо тиск в баці на цю величину щоб отримати потрібну робочу точку (точка 3). Отримана характеристика зображена на рисунку 5.

Рисунок 5

Визначення потужності, яка споживається насосом

Обраний насос має наступні технічні дані:

Н=75,2 м при Q = 0,0093 м3/с, як бачимо КПД в робочій точці задовольняє робочій області і становить 56%.

Необхідну потужність електродвигуна визначаємо з урахуванням запасу по можливих перевантаженнях

кВт

де k= 1,2- коефіцієнт запасу електродвигуна.

Вибір електродвигуна

По отриманій потужності обираємо тип двигуна IES 6034-1, потужністю 15 кВт, число обертів n =2900 [4, с. 71]

Размещено на Allbest.ru