Расчет насосной установки

 
 

Содержание

Исходные  данные……………………………………………………………………….3 

1.  Гидравлический  расчёт трубопровода……………………………………………..4 

2.Построение  гидравлических характеристик трубопровода………………………..5 

3. Выбор  насоса………………………………………………………………………..11 

4. Определение предельно допустимой высоты всасывания……………………….12 

5. Устройство насосной установки…………………………………………………...13 

 Библиографический  список…………………………………………………………...15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          
 

         

 Исходные данные

Жидкость
Расчётная производительность	Q , м /час	250
Вязкость	, см /с	0,15
Плотность	, кг/ м	860
Давление  насыщенных паров	P , кПа	20
Приёмный трубопровод
Длина	L , м	30
Геометрическая  высота всасывания	H , м	-2
Суммарный коэффициент местных сопротивлений		3
Давление  в приёмном баке	P , Па	10
Напорный  трубопровод
Длина	L , м	1500
Геометрическая  высота	H , м	30
Суммарный коэффициент местных сопротивлений		24
Давление  нагнетания	P , МПа	0,3

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.  Гидравлический расчёт  трубопровода. 

     В практике проектирования насосных установок  и насосных станций выбор трубопроводов  и подбор насосного оборудования осуществляется просчётом нескольких вариантов при различных диаметрах  труб с минимизацией затрат на строительство линейной части трубопровода и стоимости расхода электрической энергии на привод насосных агрегатов.

     Для определения диаметров нагнетательного d_H и всасывающего d_B трубопроводов задаются средним значением скоростей V_H, V_B движения жидкостей в трубах, т.к. у нас маловязкая жидкость ( ν = 0,12см²/с > 0,1см²/с ) то

     V_H = 0,5…1,0 м/с

     V_B = 0,2…0,8 м/с

     Рассчитывается  внутренний диаметр нагнетательного  и всасывающего трубопроводов:

     Полученные значения d'_H и d'_B округляем до ближайших величин диаметров d_H и d_B по сортаменту труб, выпускаемых промышленностью, согласно ГОСТ 8732–78, таким образом, чтобы скорости перекачки V_H и V_B оставались в допускаемых пределах.

     Выбираем     d_H = 377мм с толщиной стенки 10мм => d'_H = 357мм

                   d_B = 450мм с толщиной стенки 11мм => d'_B = 428мм

 

      2.Построение гидравлических  характеристик трубопровода. 

     Для построения характеристики трубопровода, т.е. зависимости потребного напора Н_потр от расхода жидкости Q_р, определяется величина приведённой высоты нагнетания ΔΖ' суммарных потерь напора h на трение жидкости о стенки трубопровода h_тр потерь напора на местных сопротивлениях h_м:

     Определяем  скорость движения жидкости для 7 режимов  расхода жидкости:

 

и относительный эквивалент шероховатости внутренней поверхности труб:

 
 
 

     Определяем  число Рейнольдса:

 

     Исходя  из числа Рейнольдса определяем коэффициент  Дарси λ:

     Для ламинарного режима при Re ≤ Re_кр =2320 коэффициент Дарси рассчитывается по формуле Стокса: 

     

        

 Для  турбулентного режима течения  жидкости коэффициент Дарси рассчитывается  по эмпирическим и полуэмпирическим  формулам:

     в зоне гладкого трения   Re_кр < Re ≤ Re'₁= 15/К_Э

 
 
 
 

 
 

 

Потери  на трение определяются по формуле  Дарси – Вейсбаха:

     

 
 
 

     Потери  на местных сопротивлениях вычисляются по формуле:

 
 
 
 
 

 

     Суммарные потери напора h определяем по формуле: 

     

 

 
 
 

  Потребный напор определяем сложением суммарных  потерь напора h и приведённой высоты нагнетания Ζ:

     

                   Таблица 1. Результаты гидравлического  расчёта трубопровода.

Q , м /ч		V, м/с	Re	λ	h, м	Z, м	H, м
0∙Q =0	н  в	0  0	0  0	0  0	0	51,73	51,73
0,2∙Q =18	н  в	0,14  0,096	3303,98  2755,9	0,041  0,043	0,199		51,929
0,4∙Q =36	н  в	0,278  0,193	6607,98  5511,8	0,035  0,036	0,685		52,415
0,6∙Q =54	н  в	0,416  0,289	9911,96  8267,7	0,031  0,033	1,3855		53,115
0,8∙Q =72	н  в	0,55  0,386	13215,95  11023,9	0,029  0,030	2,291		54,021
1,0∙Q =90	н  в	0,694  0,4825	16519,94  13779,5	0,027  0,029	3,440		55,17
1,2∙Q =108	н  в	0,833  0,579	19823,92  16535,4	0,026  0,027	4,8064		56,536

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Выбор насоса.

          По полученным данным выбираем центробежный насос типа 6НК 9*1.

     Насосы  данного типа рассчитаны на работу при непосредственном соедине-нии  с электродвигателем через упругую  муфту, а также с ремённой передачей  посредством шкива, консольно насаженного  на вал.

     Эти насосы ― одноколёсные, консольного  типа с горизонтальным валом. Всасывающий патрубок расположен горизонтально вдоль оси, напорный вертикально вверх, но может быть повёрнут на 90°, 180° и 270° в вертикальной плоскости. Вращение вала происходит, если смотреть со стороны всасывающего патрубка, против часовой стрелки.

     Корпус, рабочее колесо и уплотняющие  кольца насоса ― чугунные; вал выполнен из стали и укреплён на шариковых  подшипниках, размещённых в масляной ванне на опорном кронштейне. Все  насосы НК имеют обыкновенный сальник  с мягкой набивкой.

     Так как рабочая точка не совпадает с характеристикой насоса при выбранном диаметре рабочего колёса, то производим регулировку насоса методом обточки рабочих колёс насоса.

                  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Определение предельно допустимой высоты всасывания.

     Допустимая  высота всасывания насоса H определяется из уравнения

     H

, где

       ― гидравлические потери на трение и местное сопротивление во всасывающем трубопроводе;

     

     n ― число оборотов вала насоса в минуту;

     Q ― подача насоса, м /с (у насоса с колесом двухстороннего действия следует принимать Q/2);

     C ― коэффициент Руднёва ― принимается в зависимости от коэффициента быстроходности n :

     

       
 
 
 

 

Таким образом, H ;

H

> H =30 м. 
 
 
 
 

5. Устройство насосной установки.

     Насосной  установкой называют несколько насосных агрегатов, объединенных для работы на общий напорный трубопровод.

     В состав насосного агрегата входят: насос, двигатель, трубопроводная арматура, измерительные приборы и устройства для заполнения насоса жидкостью перед пуском, а также пусковые устройства двигателя и приборы автоматического управления агрегатом.

     Схема компоновки насосного агрегата изображена на рис. 2.  

     

                      Рис. 2. Схема оборудования насосной  установки. 

     Насос 4 установлен вместе с двигателем на общей раме и соединен с ним эластичной муфтой. На всасывающем трубопроводе находится воронка 1. Горизонтальные участки всасывающего трубопровода укладываются с подъемом к насосу. Всасывающие трубы должны быть возможно меньшей длины, иметь наименьшее число фасонных частей (колен, отводов, тройников и др.), чтобы исключить образование воздушных мешков. На напорном патрубке насоса расположен обратный клапан 8. Он предназначен для автоматического отключения

насоса  от напорного коллектора в случае остановки двигателя. Для дроссельного регулирования насоса и отключения его от напорной сети за обратным клапаном расположена задвижка 9. На всасывающих линиях задвижки устанавливаются у насосов, заливаемых жидкостью перед пуском или при присоединении насосов к общей всасывающей линии.

     Отсос воздуха осуществляется по трубопроводу 6, для контроля установлен, указатель  движения воздуха 5.

     В агрегатах небольшой подачи (диаметр  всасывающей трубы менее 250 мм) на конце всасывающей трубы под  уровнем жидкости помещают приемный клапан. В этом случае насос и всасывающую трубу через воронку и кран в верхней части корпуса заполняют водой из специального заливочного бака.

     Контроль  за работой насоса ведется по показаниям вакуумметра 3, подключаемого к всасывающей  линии через трехходовой кран 2, и манометра 7, установленного на нагнетательной линии.

     На  насосных   станциях  аппаратура технологического контроля обеспечивает контроль расхода и давления (напора) каждого насоса, течения                     воды в системах технического водоснабжения, залива насосов, засорения сороудерживающих решеток и др. Для измерения давления применяют вакуумметр и манометр. Давление во всасывающем трубопроводе насоса измеряется вакуумметром, так как оно ниже атмосферного. В напорном патрубке насоса давление выше атмосферного и измеряется манометром.