Работа центробежного насоса

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Июня 2014 в 14:00, курсовая работа

Описание работы

Насосная установка состоит из насоса, приводного устройства, питающей емкости, приемных емкостей, системы трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой. Емкости и соединяющие их трубопроводы образуют внешнюю сеть. Режим работы насоса в установке характеризуется напором Нн, подачей Qн, потребляемой мощностью Nн. Рабочие характеристики насоса Нн = f(Q), Nн = f(Q), ηн = f(Q). Основная характеристика внешней сети выражается зависимостью напора от расхода перекачиваемой жидкости Hc = f(Qc):
Hc = Hст+ Hд , где
Hст – потребный статический напор, представляет собой разность высот положения пьезометрических поверхностей в приемной и питающей емкости;
Hд – потребный динамический напор во внешней сети.

Файлы: 1 файл

курсовая Насосная установка.docx

— 65.07 Кб (Скачать файл)

2

Введение

Насосная установка состоит из насоса, приводного устройства, питающей емкости, приемных емкостей, системы трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой. Емкости и соединяющие их трубопроводы образуют внешнюю сеть. Режим работы насоса в установке характеризуется напором Нн, подачей Qн, потребляемой мощностью Nн. Рабочие характеристики насоса Нн = f(Q), Nн = f(Q), ηн = f(Q). Основная характеристика внешней сети выражается зависимостью напора от расхода перекачиваемой жидкости Hc = f(Qc):

Hc = Hст+ Hд , где

Hст – потребный статический напор, представляет собой разность высот  положения  пьезометрических  поверхностей  в приемной  и питающей емкости;

Hд – потребный  динамический  напор  во  внешней  сети.

При  установившемся  режиме  работы  насоса в сети Нн = Нс и           Qн = Qс, что  графически  соответствует  точке  А  пересечения  характеристик  Нн = Нс и  Нс = f(Qс):



 

 

 

 

 

 

 

Таким образом параметры режима работы насоса во внешней сети возможно определить графически. Поэтому в основе выполнения курсовой работы лежит графоаналитический метод.

4

Определение режима работы насоса во внешней сети

Строим характеристики H = f(Q) участков внешней сети АД, ВД, ВС. Графики зависимости напора от расхода на этих участках строятся на основании  энергетического  и  материального  балансов. Характеристики строятся, задаваясь рядом значений расходов в интервале подач насоса при заданном числе оборотов.

Материальный  баланс: Qав = Qвс + Qвд

Участок  ВС.

Запишем  уравнение  энергетического  баланса.

Hвс = Hст+ Hд,  Нст = [(Р2 –Р1)/ρ*g] + Н = Н,   Нд = К*Q2, где 

К = 0,0827* [∑λi *(li /di5) + ∑ξj *(1/dj4)] - коэффициент харак-ки внешней сети;

Н – разность  высот  положения  свободных  поверхностей  жидкости в  приемной  и  питающей  емкостях (м);

Q – произвольно заданные значения расходов (м3/с).

К = 0,0827*[∑λ*(l2 /d25) +∑ξв*(1/d24)] =

= 0,0827*(0,025*10/0,065 + 4,5*1/0,064) = 55221,69

Уравнение энергетического баланса: Нвс = Н1 + Н2 + К * Q2

Нвс(Q1) = 25+15+55221,69*0,012 = 45,5 м

Аналогичным образом рассчитываем еще пять координат и заносим данные в таблицу.

Таблица 1

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Hвс, м

40

45,5

62,1

89,8

128,5

178,3


 

Участок ВД.

Т.к.  участок  ВД  аналогичен  участку  ВС,  коэффициент  К  будет  тот  же.

Уравнение энергетического баланса: Нвд = Н2 + К * Q2

5

Нвд(Q1) = 15+55221,69*0,012 = 20,5 м

Рассчитываем  еще  пять  координат  и  заносим  в таблицу.

Таблица 2

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Hвд, м

15

20,5

37,1

64,8

103,5

153,3


 

Участок АВ.

Рассчитаем потери напора на этом участке: h = K * Q2

K = 0,0827*[∑λ*(l1 /d15) +∑ξз*(1/d14)] =

= 0,0827*(0,025*20/0,075 + 0,2*1/0,074) = 25301,97

h(Q1) = 25.301.97*0.012 = 2.5

Рассчитываем остальное и заносим в таблицу.

Таблица 3

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

h, м

0

2,5

10,1

22,9

40,5

63,3

91

123,9


 

Уравнение энергетического баланса: Нав = Нн - К * Q2 = Нн – h

Рассчитываем Нав и заносим в таблицу.

Нав(Q0) = 100 – 0 = 100 м

Нав (Q1)= 98 – 2,5 = 95,5 м и  т.д.

Таблица 4

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Hав, м

100

95,5

86,9

70,1

46,5

14,7


 

Строим  суммарную характеристику  ветвей  ВС и ВД путем  сложения  расходов  Qвс  и  Qвд и характеристику всей сети путем сложения напоров  суммарной  характеристики   ветвей ВС и ВД с потерями  напоров  на  участке  АД.

6

Графические построения характеристик участков сети и определение рабочей точки насоса см. в Приложении 1.

Кривая 1 – характеристика насоса Нн = f(Qн), построена по паспортным данным.

Кривая 2  – показывает изменение напора Нд в ветви АВ, построена по зависимости Нав = Нн - К * Q2.

Кривая 3 –  показывает  изменение напора Нд в ветви ВС, построена по зависимости Нвс = Н1 + Н2 + К * Q2.

Кривая 4 –  показывает  изменение напора Нд в ветви ВД, построена по зависимости Нвд = Н2 + К * Q2.

Кривая 5 – суммарная  характеристика  параллельных  ветвей  ВС и ВД, получена  путем  сложения  расходов  Qвс и  Qвд, определенных по кривым  3 и  4 при  постоянных напорах. Имеет функциональную зависимость  Нд = f(Qвс + Qвд).

Кривая 6 – характеризует потери напора на участке АВ, h = K * Q2.

Кривая 7 – характеристика всей сети Нс = f(Qc), получена путем сложения  напоров,  определенных по кривым 6 и 5 при нескольких постоянных расходах.

Кривая 8 – характеристика ηн = f(Qн), КПД насоса.

Точка F пересечения кривой 5 с кривой 2, дает значение Нд, определяющее  режим  работы насосной установки. Этой точке соответствует  подача  Qвд  в  бак  Д  и  Qвс  бак  С.

Точка G является точкой пересечения характеристики всей сети (кривая 7)  с  характеристикой  насоса  (кривая 1).  Эта  точка – рабочая  точка  насоса  данной  установки.

Точка Е на характеристике ηн = f(Qн)  соответствующая  подаче        Qн = Qс,  указывает  на  величину  КПД  насоса  при  работе  в  данной  сети.

По графикам определяем:

Qвс = 0,014 м3/с;   Qвд = 0,026 м3/с;

7

Qн = Qс = 0,038 м3/с;  Hн = Hс = 88 м;  ηн = 0,77

Находим мощность, потребляемую насосом:

N = Qн*Hн*g*ρ/ηн = 0,038*88*9,81*998/0,77 = 42518 Вт

Где ρ = 998кг/м3 – плотность воды при t = 20 °C; g = 9,81 м/с2.

 

 

Определение допустимой высоты всасывания

Для обеспечения надежной, безкавитационной работы установки, необходимо рассчитать допустимую высоту всасывания.

Ндоп ≤ – hвс – hкав ;  где

Рат = 98066,5 Па – атмосферное давление;

Рнп = 2338,8 Па – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при рабочей температуре;

hвс = K*Qн2 – потери напора во всасывающем трубопроводе.

К = 0,0827* λ*(l /d15) = 0,0827*0,025*(1/0,075) = 1230,65                                                                                                                                                                

hвс = 1230,65*0,0382 = 1,777 м

hкав = φ*σ*Нн – кавитационный запас,

где φ = 1,2 – коэффициент запаса;

       σ = (nc /C)4/3 – коэффициент кавитации;

        С = 1000 – кавитационный  коэффициент  быстроходности;

        nc – коэффициент быстроходности.

        nc = 3,65*n* / Hн3/4 = 3,65*1480* /883/4 = 36,65

        n = 1480 об/мин

σ = (36,65/1000)4/3 = 0,0122

hкав = 1,2*0,0122*88 = 1,285 м

Ндоп ≤ – 1,777 – 1,285 = 6,72 м.

 

8

Определение числа оборотов насоса, при котором прекращается подача в бак С

На новый график выносится характеристика насоса (кривая 1), суммарная характеристика всей внешней сети (кривая 7), суммарная характеристика  ветвей  ВС и ВД (кривая 5). Точка А на кривой 5 определяет подачу насоса, при которой прекращается подача в бак С. Этой подаче соответствует точка С на суммарной характеристике всей сети: Qа = Qс. Напор в этой точке определяется по графику и равен       Нс = 51 м. Точка С соответствует новому режиму работы насоса при искомом числе оборотов nx. Через нее должна  пройти парабола подобных режимов (ППР). Графические построения см. в Приложении 2.

ППР строится по зависимости Н = Кс*Q2 ,  где

Q – произвольно заданные значения расходов (м3/c);

Кс = Нс/ Qс2 – коэффициент параболы.

Qс = 0,021 м3/c ;  Нс = 51 м – по графику.

Кс = 51/0,0212 = 115646,26

Рассчитываем  координатные  точки  ППР  и заносим в таблицу.

Н(Q1) = 115646,26*0,012 = 11,5 м

Н(Q2) = 115646,26*0,022 = 46,3 м

Н(Q3) = 115646,26*0,032 = 104,1 м

Таблица 5

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

Н, м

0

11,5

46,3

104,1


 

Строим ППР, которая проходит через точку С. ППР пересекает характеристику насоса при n = 1480 об/мин (кривая 1) в точке В, которой соответствует расход Qв = 0,028 м3/с.

Записываем соотношение: =

9

nx = = = 1110 об/мин

При числе оборотов насоса nx = 1110 об/мин вода перестает поступать в бак С.

 

 

Определение коэффициента сопротивления вентиля при одинаковой подаче в оба бака

На отдельный график (Приложение 3) выносится характеристика насоса (кривая 1), характеристики ветвей ВС, ВД, АВ (кривые 2, 3, 4), суммарная характеристика ветвей  ВС и ВД (кривая 5).

Кривая 5 является суммарной характеристикой ветвей  ВС и ВД при исходном коэффициенте сопротивления вентиля на участке ВД. Точка F пересечения кривых 5 и 2 соответствует подаче Qн = Qс. При частичном прикрытии вентиля на участке ВД характеристика ветви ВС не меняется, а характеристика ветви ВД при изменении коэффициента сопротивления вентиля должна пересечь характеристику ветви ВС (кривую 3) в точке, равноудаленной от оси напоров и новой предполагаемой суммарной характеристикой ветвей ВС и ВД.

Новая  характеристика ветви ВД – кривая 4' – пересекает кривую 3 в точке К и  строится  по  зависимости  Н'вд = Н2+К'*Q'2.

К' = (Н'вд-Н2)/ Q'2,  где

Н'вд – возьмем известную  высоту точки К (м);

Q' – произвольно заданные значения расходов (м3/с).

К'= (58-15) /0,0182 =132716,05

Далее  рассчитываем остальные координаты новой ветви ВД и заносим  в таблицу.

Н'вд = 15+132716.05*0.012 = 28,3 м  и т.д.

 

10

Таблица 6

Q, м3/с

0

0,01

0,02

0,03

Н'вд, м

15

28,3

68

134,5


 

Строим новую  характеристику  ветви  ВД и  новую  суммарную характеристику  ветвей  ВС и  ВД путем  сложения  расходов  Qвс  и  Q'вд. Новая  суммарная характеристика  ветвей  ВС и  ВД – кривая 5' – пересекает характеристику ветви АВ – кривую 2 – в точке R. Расход  и  напор  насосной   установки   в этой  точке  определяются  графически.       

По  графику видно, что QR < Qс, значит  при  увеличения  сопротивления  вентиля подача насоса уменьшилась. Изменение потерь  напора ∆h определяется  графически  при  новом  расходе  через  ветвь  ВД как расстояние по  вертикали между старой и новой характеристиками (кривыми 4 и 4'). Изменение потерь  напора ∆h пропорционально изменению коэффициента сопротивления ∆ξB: 

∆h = 0,0827* * Qвд2 ;  ∆h = 23 м – по графику.

∆ξB = = = 5,3

Коэффициент  сопротивления  вентиля на участке ВД после прикрытия:  ξ'B = ξB + ∆ξB = 5,3+4,5 = 9,8

Определяем  по графику  подачу насоса при новом положении вентиля  на  участке  ВД:  QR = 0,036 м3/c

 

 

 

 

 

 

11

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы графоаналитическим методом были решены поставленные задачи, а именно: определены подача воды в баки и мощность насоса, высота всасывания при заданной температуре воды, определены число оборотов насоса при прекращении подачи в бак С, и коэффициент сопротивления при  одинаковой  подаче воды  в оба  бака.

Информация о работе Работа центробежного насоса