Розрахунок систем подачі рідини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Якісне проектування, обґрунтований вибір і грамотна експлуатація важкого сучасного обладнання з глибоким теоретичним значенням вимагають практичних навичок проведення інженерних розрахунків.

Більшість технологічних процесів вимагають постійного транспортування різного роду рідини і газів. Багато з цих функцій виконують різноманітні гідравлічні і пневматичні машини - насоси, компресори, вентилятори.

Трубопровідні гідравлічні системи промислових підприємств при великому своєму різноманітті складаються в основному з типових елементів: труб, баків, кранів, засувок, вентилів, клапанів, охолоджувачів, витратомірних пристроїв. Для них характерні різноманітні зміни живих перерізів і часті повороти рідинних потоків. Розрахунок таких систем включає, як правило, гідравлічний розрахунок трубопроводів і частіше за все виконується з метою підбору насосного агрегату для подачі рідини в заданих технологічними процесами умовах.

Розв'язання таких інженерних задач може бути в достатній мірі формалізовано і при наявності необхідних вихідних даних успішно проведено з використанням електронно-обчислювальної техніки. Найбільш прийнятний при цьому діалоговий режим спілкування з ПЕВМ, що дозволяє уникнути зайвого ускладнення програм і дає можливість глибоко осмислити всі етапи виконаних розрахунків.

Мета виконання роботи - отримання практичних навичок розрахунку широко розповсюджених в промисловості систем подачі рідини, вибору типу гідравлічних машин і їх приводних двигунів.

1. Загальні відомості про трубопровідні мережі з насосною подачею рідини

Важливим етапом проектування насосних станцій і установок є підбір насосних агрегатів, які являють собою комплекс з насоса та електродвигуна.

Основа розрахунку мережі полягає в знаходженні характеристики мережі чи трубопровода, яка в полі координат Q,H являє собою параболу виходячу з точки Q=0 та H_с=H_ст. де H_ст. - статичний напір при Q=0.

Характеристика мережі може мати різну форму. Вона може бути крутою параболою, виходячою майже з початку координат, коли напір H_ст. малий, а основний напір витрачається на подолання втрат; вона може бути дуже пологою, коли довжина трубопровода мала, а площа перерізу велика і втрати в ній малі, а основний напір витрачається на підйом води.

Одержання рівняння напору насосу для заданої мережі.

За основу беремо рівняння Бернуллі

де z₁ та z₂ - нівелірні висоти

статичний напір

швидкісний ( динамічний ) напір

Повний напір насоса є різниця напору в нагнітальному патрубку та всмоктую чому

Запишемо рівняння Бернуллі для всмоктувальної ділянки. Взявши площину порівняння 0-0 та площини 1-1 та 2-2.

звідси

Отримаємо

Запишемо рівняння Бернуллі для нагнітальної ділянки

Таким чином повний потрібний напір:

Зробити розрахунок трубопровідної мережі (рис1.1).

Таблиця 1.1 - Вихідні дані

Малюнок 1.1 - Схема трубопровідної мережі з насосною подачею рідини

Величини витрати Q, м³/з, висоти Н_Г, м, підйому рідини й довжини L₂, м, нагнітального трубопроводу варто прийняти рівними:

,

,

,

,

деn - число із двох останніх цифр номера залікової книжки;

L₁ - довжина усмоктувальної ділянки трубопроводу.

Діаметри труб у межах усмоктувальних і нагнітального ділянок уважаємо постійними, кути відводів приймаємо рівними 90°.

Приймаємо припустимі значення швидкостей для усмоктувального й нагнітаючого трубопроводів відповідно V₁ = 0,6 м/с й V₂ = 0,7 м/с (орієнтовні значення).

2. Визначаємо діаметри труб для ділянок системи, причому діаметр усмоктувального трубопроводу винний бути більшим, ніж діаметр нагнітаючого

,

.

Приймаємо d₁ = d₂ = d = 160 мм.

3. Уточнюємо величини швидкостей плину рідини в трубах

,

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

Значення чисел Рейнольдса обчислюємо по формулі

,

де н = 1,01·10^-6 м²/с - кінематичний коефіцієнт в'язкості для води при температурі 20°С.

;

Режим рухові рідини на ділянках - турбулентний, тому що Re>2320.

Коефіцієнти л_i втрат на тертя визначаємо за графіком залежності л від Re для шорстких труб: - зона автомодельності, гідравлічно шорстких труб, квадратична.

При Re = 1,06Ч10⁵ л₁ = 0,0175

Для уточнення коефіцієнта втрат скористуємось формулами Шифрінсона та Нікурадзе відповідно:

;

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

,

деg = 9,81 м/с² - прискорення вільного падіння тіл.

4. Вибираємо коефіцієнти місцевих опорів на всмоктувальній ділянці

,

,

(м).

5. На нагнітальній ділянці

,

(м).

6. Одержання характеристики трубопровідної мережі та потрібного напору

Малюнок 2.2 - Напірні й мережні характеристики

7. Потрібний напір Н насоса визначається за формулою:

,

,

.

За результатами розрахунків становимо таблицю для значень 0, 0,25Q, 0,5Q, 0,75Q, 1,0Q, 1,25Q.

Таблиця 2

8. З використанням каталогів за значеннями Q, H вибираємо відцентровий консольний насос загального призначення для води 3К-6 з діаметром робочого колеса 218 мм. Отримана характеристика мережі трубопроводу Н_С повинна перетинати напірно-видаткову характеристику обраного насоса Н_Н у робочій частині характеристики (мал.2.2).

9. Різницю (втрати) напорів ДН можна зменшити за рахунок відкриття засувки h/d=0,8, тоді отримаємо нову характеристику мережі:

.

10. Обраний насос при робочих параметрах мережі має наступні технічні дані:

,

деN - потужність насоса, квт;

=0,62 - коефіцієнт корисної дії насоса;

Н= 57 м - напір насосу за каталогом

Крім того кавітаційний запас насоса h=3 м.

11. Необхідну потужність електродвигуна визначаємо з урахуванням запасу по можливих перевантаженнях

,

деk=1,2 - коефіцієнт запасу електродвигуна.

По отриманій потужності вибираємо тип двигуна. Комплектуючий електродвигун 4А160S2 потужністю 15 квт, число обертів n = 3000 .

трубопровідний насос електродвигун напір

Висновки

В даній роботі мною був проведенний практичний розрахунок трубопровідної мережі та вибір необхідного насосного агрегата, який складався з насоса 3К-6а та електродвигуна серії 4А132М2. Також розрахунками було встановленно, що при необхідності підтримки необхідної витрати не завжди можливо витримати потрібний напір, використовуючи уніфіковані насоси.

Список літератури

1. Методичні вказівки й завдання до курсовій роботі з дисципліни «Гідравліка й гідропневмоприводи»/ Укладач Н.И. Волков. - Суми: Видавництво Сум ГУ, 2003. - 41 с.

2. Відцентрові консольні насоси загального призначення типів К и КМ. Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1977. - 20 с.

Размещено на Allbest.ru