Реферат: Гидравлический расчет трубопроводной сети Подбор центробежного насоса
Гидравлический расчет трубопроводной сети. Подбор центробежного насоса.
Вариант №5
Выполнил:
Проверил:
Краснодар 2008г.
Расчетно-графическая работа №1
Расчетная трасса водопроводной сети представлена на рисунке 1 приложения 1.
Расчетные расходы:
Q2=Q3=Q4
11
Q5=Q6=Q7
15,5
Q8=Q9=Q10=Q11=Q12
20,5
q3-4=q5-6
1
q8-9=q10-11
1,5
Длина участков
L1-2=L2-3
30,5
L3-4=L5-6
20,5
L I-
40
L II-
50
L6-7
50,5
L2-8=L10-11=L11-12
51
L8-9=L9-10
15,5
Длина всасывания Lвс=
8,05
Диаметр емкостей
Д2=Д3
10
Давление
Р1=Ратм
1
Р2
1,5
Р3
1
Высота столба
Н1
7
Н2
8
Геодезические отметки
Насоса
30
емкости 2
42
емкости3
35
Температура воды
20
1.Расчет водопроводной сети
1.1 Определение расчетных расходов воды
Расчетный расход для любого участка определяется по формуле:
Qpi = Qтi + 0‚5Qпi,
Путевой расход на участках 6-7, 2-3, 9-10, 10-11, определяется по формуле:
Qпi = qпi·L,
Данные расчётных расходов на участках водопроводной сети заносят в таблицу 1.1
Таблица 1.1 – Значения расчетных расходов, диаметров труб, скоростей, потерь напора на участках от диаметров труб по ГОСТу
№
Участка
Расход воды
Диаметр
скорость
Коэф. Скор
Удельное
сопротивление
Потери напора
М3/час
М3/с
м
Гост м
м/с
с2/м6
м
11.-12
20,5
0,005694
0,085171
0,08
1,133448
1
454
0,851002
10.-11
41
0,011389
0,12045
0,1
1,450814
1
--PAGE_BREAK--173
0,504606
9.-10
73,125
0,020313
0,16086
0,15
1,150035
1
30,7
0,225792
8.-9
116,875
0,032465
0,203364
0,2
1,033926
1
6,96
0,117562
8.-2
149
0,041389
0,229619
0,25
0,843595
1
2,19
0,031648
6.-7
15,5
0,004306
0,074059
0,08
0,856998
1
454
0,364238
6.-5
41,25
0,011458
0,120816
0,125
0,934183
1
76,4
0,009371
I
35,44974
0,009847
0,112001
0,125
0,802825
1
76,4
0,2379
II
31,55026
0,008764
0,105661
0,1
1,116428
1
173
0,014835
3.-4
88,25
0,024514
0,176714
0,175
1,019686
1
20,8
0,637271
2.-3
109,5
0,030417
0,196843
0,2
0,968684
1
6,96
0,190245
1.-2
269,5
0,074861
0,308811
0,3
1,059605
1
0,85
0,153948
0.-1
269,5
0,074861
0,398674
0,4
0,596028
1
0,186
0,005001
1.2 Определение диаметров трубопровода
Зная расчётные расходы по участкам водопроводной сети, определяем расчетные диаметры по формуле:
/>,
где dpi — расчетный диаметр труб на расчетном участке, м;
Qpi — расчетный расход воды на этом участке, м3/с;
V — скорость движения воды в трубопроводе, принимается V = 1м/с, для расчетного участка 0-1 скорость равна V= 0,7 м/с.
Значение расчетных диаметров dpiи диаметров по ГОСТу dгост для участков сети заносят в таблицу 1.1
1.3 Определение расчетных скоростей
После подбора диаметра по ГОСТу уточняют реальную скорость движения воды в трубопроводе по формуле:
/>,
Значение Vpi заносят в таблицу 1.1
1.4 Определение потерь напора на участках
Потери напора на участках нагнетательного трубопровода находят по формуле:
/>,
где /> — потери напора по длине на данном участке водопровода, м;
продолжение--PAGE_BREAK--
/>— коэффициент, учитывающий скорость движения воды на расчетном участке
/>– коэффициент, учитывающий местные потери напора на расчетном участке (Км=1,05 1,10)
/>– удельное сопротивление на расчетном участке, определяемое в зависимости от dгост и материала стенок труб, />.
Потери напора во всасывающем трубопроводе 0-1, определяется по формуле:
/>,= 0,005 м
Величины потерь напора на участках водопроводной сети заносим в таблицу 1.1
1.5 Определение потерь напора
Птери напора в нагнетательном
1,884558
Геометрический напор
20
Геометрическая высота = 7
6,845852
Абсолютное давление
2
Геометрический напор
26,84585
Стаический напор
36,84585
Напор насоса
38,88456
Потери напора на участке 12-2 определяются по формуле:
/>.= 1,73м
1.6 Подбор центробежного насоса
По номенклатуре центробежных насосов подбирается марка соответствующего насоса Д 320-50 с характеристиками />=0,0748 м3/с и />=38,88м.
1.7 Характеристика водопроводной сети. Выбор рабочей точки насоса
Коэффициент водопроводной сети примет вид:
/>= 363,7828
Задаваясь значениями расхода водопроводной сети Qi в пределах равных от (0.8 ÷ 1.4)·QH и подставляя в формулу (1.21) получим значения напора центробежного насоса Нi для каждого расхода воды. Полученные данные Нiи Qiзанесем в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 — Характеристика трубопроводной сети
Q1
0,059889
0,074861
0,089833
0,104806
H1
36,84585
38,15062
38,88456
39,78159
40,84172
На характеристику центробежного насоса Н = f(Q) (рисунок 1.1), нанесем в том же масштабе характеристику водопроводной сети Н1=f(Q1) полученную в результате расчета из (таблицы 1.2).
Точка пересечения характеристик насоса Н=f(Q) и водопроводной сети Н1=f (Q1) является рабочей точкой насоса. Она показывает, что данный центробежный насос, работая на водопроводную сеть, развивает напор НН, создает подачу QH, затрачивая определенную мощность NH, при КПД насоса — />.
/>
Рисунок 1.1 — Характеристика марки центробежного насоса
1–характеристика водопроводной сети; А– рабочая точка насоса.
1.8 Расчет электродвигателя
Расчетная мощность электродвигателя находится по формуле:
/>=5 Квт
Зная />, частоту вращения насоса — n, условия работы насоса, характеристику окружающей среды подбирается электродвигатель для данного центробежного насоса.
Исходные данные для РГР №2
Расчетный расход нефтепродукта: Q1 = 80+0,1.N.n, м3/ч;
Длина нагнетательного трубопровода: LH = L1-2 = 200+0.1.N.n, м;
Длина всасывающего трубопровода: LВС = 5+0,01.N.n, м;
Давление в емкостях: P1 = Ратм; Р2 = 2·Ратм;
Высота столба жидкости в емкости 2: Н2 = 8м;
Вязкость нефтепродукта: ν = 2. 10-4 м2/с;
Плотность нефтепродукта: ρ = 850 кг/м3;
Геометрические отметки: Насоса/>= 20м;
Емкости 2 />= 35м.
Q1= 80+0,1.N.n, м3/ч;
80,5
LH= L1-2= 200+0.1.N.n, м;
продолжение--PAGE_BREAK--
200,5
LВС= 5+0,01.N.n, м;
5,05
P1= Ратм;
1
Р2 = 2·Ратм;
2
2. Трубопроводная сеть для перекачки вязкой жидкости
2.1 Гидравлический расчет трубопроводной сети
Расход жидкости определяется по формуле:
Qpi = Qтi, Данные расчетных расходов заносят в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Значения расчетных расходов, диаметров труб, скоростей, потерь напора на участках от диаметров труб по ГОСТу
№
Участка
Расход воды
Диаметр
скорость
Коэф. Скор
Удельное
сопротивление
Потери напора
М3/час
М3/с
м
Гост м
м/с
с2/м6
м
1.-2
80,5
0,022361111
0,168776455
0,2
0,712137297
0,9
6,96
0,560955411
0.-1
80,5
0,022361111
0,217889467
0,25
0,45576787
0,6
2,19
0,004378524
Потери напора на участках сети определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
/>
где /> – коэффициент гидравлического трения по длине;
КМ — коэффициент, учитывающий местные потери напора
на расчетном участке (Км=1,05 1,10)
Li – длина данного участка, м.
Коэффициент гидравлического трения /> находится исходя из зоны гидравлического сопротивления. Для этого необходимо определить число Рейнольдса (Re) и абсолютную эквивалентную шероховатость />стенок трубопровода.
Число Рейнольдса определяется по формуле:
/>
Коэффициент гидравлического сопротивления для этого случая определяется по формуле Шифринсона:
/>.
Для нагнетательного трубопровода
Число Рейнольдса
1294795,085
Коэффициент гидравлического трения
0,021647886
Для всасывающего трубопровода
Число Рейнольдса
113941,9674
Коэффициент гидравлического трения
0,020473307
Полученные результаты заносятся в таблицу 2.1.
2.2 Определение напора насоса
Потери во всасывающем трубопроводе
0,004379
1 вариант
Птери напора в нагнетательном
0,560955
Геометрический напор
18
Геометрическая высота = 7
6,995621
Абсолютное давление
3
Геометрический напор
24,99562
Стаический напор
44,99562
Напор насоса
45,56096
Коэффициент водопроводной сети
1130,624
2.3 Подбор центробежного насоса
продолжение--PAGE_BREAK--
По номенклатуре центробежных насосов по таблице приложения подбирается марка соответствующего насоса с характеристиками />=0,022 м3/с и />=45,56 м. Зная марку насоса К 90-55 выбираются графические характеристики центробежного насоса (рисунок 2.1). Используя значения />и />, выбираем из рисунка 2.1 значения H, N, />, где верхние линии для не обточенного рабочего колеса, средние линии частично обточенного и нижние линии для обточенного рабочего колеса.
/>
Рисунок 2.1 — Характеристика марки центробежного насоса
2.3 Пересчет характеристик центробежного насоса
Так как вязкость перекачиваемой жидкости />, больше вязкости воды, необходимо пересчитать характеристики насоса с воды на вязкую жидкость по формулам:
/>,
/>,
/>,
где /> — коэффициенты пересчета характеристик насоса с воды на вязкие жидкости. Принимаются по рисунку 2.2 в зависимости от числа Рейнольдса, которое определяется по формуле:
/>,
где /> — подача насоса при максимальном КПД на воде
(принимаются из рисунка 2.1), = 0,025м3/с;
/>— эквивалентный диаметр, м;
/>— кинематическая вязкость жидкости, м2/с.
/>
Рисунок 2.2 – Коэффициенты пересчета характеристик насоса с воды на вязкие жидкости
Эквивалентный диаметр определяется по формуле:
/>
где />– внешний диаметр рабочего колеса (Д2 = 200 ÷ 300 мм), м
/>– ширина лопатки рабочего колеса на внешнем диаметре, принимается по паспортным данным насоса (/>=15÷20 мм), м;
/>— коэффициент стеснения, />.
Число Re на вязкую жидкость
931,695
Дэ
0,134164
Пересчет характеристик ведется в табличной форме (таблица 2.2)
Потребная мощность определяется по соответствующим показателям работы насоса на вязкой жидкости таблица 2.2 по значениям расхода, напора и коэффициента полезного действия:
/>
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.3
Расход при мах КПД
0,025
Напор при МАХ КПД
42
МАХ КПД
0,71
Коэффициент Kq
0,85
Коэффициент Kh
0,9
Коэффициент Kn
0,58
Таблица 2.2 – Показатели работы насоса на воде и вязкой жидкости
Подача насоса, м3/с
Напор насоса, м
КПД насоса
Q
KQ
Q
Hh
Kh
H
n
Kn
n
0,02
0,85
0,017
50,4
0,9
45,36
0,852
0,58
0,49416
0,025
0,85
0,02125
42
0,9
37,8
0,71
0,58
0,4118
0,03
0,85
0,0255
33,6
0,9
30,24
0,568
0,58
0,32944
Таблица 2.3 – Потребная мощность определяется по соответствующим показателям работы насоса на вязкой жидкости
Qi
0,017
0,02125
продолжение--PAGE_BREAK--
0,0255
Ni
1,560466
1,950583
2,340699
На характеристики насоса на воде наносятся пересчитанные характеристики этого насоса при работе на вязкой жидкости рисунок. 2.4.
/>
Рисунок 2.4 – Характеристика трубопроводной сети и работы насоса на вязкой жидкости
Построение характеристики трубопроводной сети
Характеристика трубопроводной сети определяется по формуле:
/>,
Из уравнения коэффициент трубопроводной сети примет вид:
/>.
Задаваясь значениями расхода вязкой жидкости Qi в пределах равных от (0.8 ÷ 1.4)·QH и подставляя в формулу получим значения напора центробежного насоса Нi для каждого расхода вязкой жидкости. Полученные данные Нiи Qiзанесем в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 — Характеристика трубопроводной сети на вязкую жидкость
Q1
0,017889
0,022361
0,026833
0,031306
H1
44,99562
45,35744
45,56096
45,8097
46,10368
На характеристику центробежного насоса Н = f(Q) (рисунок 2.4), нанесем в том же масштабе характеристику трубопроводной сети на вязкую жидкость Н1=f(Q1) полученную в результате расчета из (таблицы 2.4).
Точка пересечения характеристик насоса Н=f(Q) и трубопроводной сети на вязкую жидкость Н1=f (Q1) является рабочей точкой насоса. Она показывает, что данный центробежный насос, работая на трубопроводную сеть, развивает напор НН, создает подачу QH, затрачивая определенную мощность NH, при КПД насоса — />.
Расчет электродвигателя
Расчетная мощность электродвигателя находится по формуле:
/>=4,9Квт
Зная />, частоту вращения насоса — n, условия работы насоса, характеристику окружающей среды подбирается электродвигатель для данного центробежного насоса.