Расчет трубопроводных систем и нагнетателей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт трубопроводных систем и нагнетателей

Задание

Подобрать насос для перекачивания воды при t = 45°C из открытой ёмкости в накопительный бак с избыточным давлением Р_изб = 0,29 МПа. Расход воды Q = 0,68·10^-2 м³/с. Геометрическая высота подъёма воды в бак - Н_г = 38м, длина всасывающего трубопровода - L_вс=40м, длина нагнетающего трубопровода - L_наг=18м.

На нагнетательном трубопроводе имеются 6 входа под углом 120є, и 5 отводов под углом 90° с радиусом поворота равным R=6·d (где d - диаметр трубы) и 6 нормальных вентиля.

На всасывающем трубопроводе установлены 2 прямоточных вентиля, имеются 6 отвода под углом 90° с радиусом поворота R=2·d трубы.

Определить предельную высоту установки насоса над уровнем воды в ёмкости. Построить график гидравлических характеристик сети и нагнетателя.

трубопровод насос гидравлический нагреватель

1. Выбор трубопровода

При перекачивании жидкости центробежными насосами рекомендованы следующие скорости потока в трубах (для исключения кавитации):

щ = 0,8 ч 2 м/с - для всасывающего трубопровода;

щ = 1,5 ч 10 м/с - для нагнетающего трубопровода.

Предварительно примем для всасывания и нагнетания - щ = 2 м/с.

При этой скорости для заданного расхода жидкости расчёт проходного диаметра трубопровода (внутренний диаметр трубопровода) производится по формуле:

; d_вн = 66мм.

Из сортамента стандартных размеров труб, обеспечивающих близкий к расчётному диаметру трубопровода, выбираем стальную трубу , толщиной стенки [ 1, с.10, табл.4].

Тогда: .

Уточним скорость потока жидкости в трубе:

2. Определение потери напора на трение и в местных сопротивлениях

Предварительно определим число Рейнольдса потока жидкости в трубопроводе:

При заданной температуре у жидкости определим кинематическую её вязкость [2] , учитывая, что динамическая и кинематическая вязкость связаны соотношением - µ = с·н .

Значение полученного числа Re = 205617 > Re_кр. = 2300 , следовательно => режим движения жидкости в трубопроводе - турбулентный.

Для расчёта гидравлических сопротивлений определим относительную шероховатость трубопровода:

, где

Д = 1· 10^-4 м. = 0,1мм. - средняя шероховатость для новых стальных труб [1].

Для гидравлических гладких труб критерии Рейнольдса определяется как:

;

а для границы области автомодельности (области гидравлической шероховатости):

Так, как 6398 < Re < 358285,3 ; то создаваемый трубопровод будет работать в переходной области режима сопротивления движению жидкости.

Для расчёта коэффициентов сопротивления воспользуемся уравнением Альтшуля [1]:

Определяем коэффициенты местных сопротивлений [1]

Для всасывающего трубопровода:

- для концевого всасывающего коллектора, принимаем - о₁= 0,5 ;

- для прямоточного вентиля ; к =0,925 - коэффициент отрытия вентиля

;

- отводы : для отвода под углом 90° с радиусом поворота R=2 d трубы, коэффициенты А=1; В=0,09; = А·В . Здесь коэффициент А учитывает угол поворота, а коэффициент В - радиус поворота.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем трубопроводе с учётом их количества будет:

Потери напора на всасывающем трубопроводе составят:

Для нагнетательного трубопровода:

- отводы под [1, с. 7]

- отводы под

- нормальные вентили: при d=0,064м,

- выход из трубопровода: .

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательном трубопроводе с учётом их количества:

Потери напора на нагнетающем трубопроводе:

Общие гидравлические потери напора по всей трассе трубопровода:

3. Определение потребного напора и выбор насоса

Полный напор, создаваемый насосом с учётом задаваемых статических составляющих будет:

Такой напор и заданную производительность может обеспечивать одноступенчатый центробежный насос.

Определим потребную полезную мощность на валу насоса:

,

где: при заданной t = 45°C [2] .

Определим потребную мощность на валу двигателя:

;

где з_пер - КПД механической передачи.

Расчётному напору и заданному расходу может соответствовать насос марки

NK 32-250/262 A2-F-A-E-BAQE, у которого следующие эксплуатационные характеристики:

Номинальный расход (подача) - Q . [ 1, с 27]; [3].

Номинальный напор - Н = 78.8м;

КПД насоса - .

Насос обеспечен асинхронным электродвигателем 160MD:

Номинальная мощность - N=15кВт

Число оборотов вала - .

4. Определение предельной высоты всасывания

Из условия исключения кавитации на всасывающем трубопроводе и во входной части нагнетателя предельная высота всасывания вычисляется по формуле [ 1, с 22]:

,

где Р_НП - давление насыщенного пара жидкости при заданной её температуре, при t = 45°C - [2] ;

- запас напора на кавитацию. Для центробежных нагнетателей рекомендована формула [1, с 27] :

Высота всасывания не должна превышать значения Н_вс :

5. О характеристиках насоса

Назначение насоса NK 32-250/262 A-BAQE:

Несамовсасывающий одноступенчатый центробежный насос в соответствии с EN 1092-2.

Насос предназначен для перекачивания маловязких, чистых и химически неагрессивных жидкостей, не содержащих твердых включений или волокон.

Насос и 3-фазный двигатель переменного тока монтируются по отдельности на общей плите-основании и соединяются через Проставка-муфту.

Рабочее колесо гидравлически и динамически сбалансировано.

Насос имеет следующие характеристики: - размеры фланца в соответствии с EN 1092-2, - Чугунспиральный корпус насоса, - вал и Чугунрабочее колесо из нержавеющей стали и бронзовые кольца щелевого уплотнения, - несбалансированное торцевое уплотнение вала в соответствии с EN 12756.

Области применения

· Районные котельные

· Системы водоснабжения

· Системы кондиционирования воздуха

· Холодильные установки

· Промышленность

· Противопожарные системы

Разработка с учетом взаимодействия с окружающей средой

Особенности и преимущества

· Стандартные размеры по стандарту EN

· Широкий рабочий диапазон

· Прочная конструкция

· Для работы в тяжёлых условиях

· Широкий рабочий диапазон двигателя

6. Построение графиков гидравлических характеристик сети и нагнетателя

а) Приведём зависимости указанные выше:

; Q=сщS=сщрd²/4 , откуда ;

; .

Подставляя в первую формулу и выражая зависимость гидравлического напора (без учёта статической составляющей) в потоке от производительности нагнетателя h_пот=f(Q), получим формулу

h_пот=k·Q²,

где k - коэффициент пропорциональности, определяемый сопротивлением всего расчётного трубопровода движению потока жидкости.

Задаваясь величиной Q от 0 до заданного значения и откладывая их на графике, по точкам строим зависимость h_пот=f(Q).

б) Используя формулу Р=сgh_пот ,для каждого значения h_пот определяем значение Р.

в) Используя формулу N_пол=сg h_пот Q, для каждого значения Q находим значение N_полн и по точкам строим зависимость N_полн =f(Q).

г) Используя КПД характеристики двигателя от числа оборотов , соответствующие каждому значению расхода жидкости находим и выстраиваем аналогичным образом зависимость з=f(Q).

Перед построением графиков заполняется таблица результата расчетов

Построение графиков производить по точкам значения величин. Пример [1, с.17].

Список литературы

1. Староверов В.В., Рогова Л.В., Староверова Л.В. Расчет трубопроводных систем и насосных установок. Учебное пособие - Волжский: Филиал ГОУВПО «МЭИ(ТУ)» в г.Волжском, 2003- 57стр.

2. Александров А.А., Григорьев. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.издательство МЭИ, 1999 - 168с

3. http:www.com.ua/water/nmb/4.

4. http:www.rimos.ru/catalog/pump/14384.

5. http:www.gosthelp.ru/28.10.14

6. http:www.ena.ru/1.12.14

Размещено на Allbest.ru