Построение комплексной характеристики центробежного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Гидромашины и компрессоры"

на тему: "Построение комплексной характеристики центробежного насоса"

Альметьевск 2013

1. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА НА ВОДЕ

Исходные данные

1) Частота вращения вала Ї , ;

2) Размеры рабочего колеса (рис.1):

Рис. 1 Рабочее колесо

Ї диаметр входа жидкости в рабочее колесо, ;

Їдиаметр выхода жидкости из рабочего колеса,;

Ї ширина канала на входе жидкости в рабочее колесо, ;

Ї ширина канала на выходе жидкости из рабочего колеса,

;

Ї число лопаток на выходе, ;

Ї толщина лопатки на выходе (по срезу), ;

Ї конструктивные углы лопатки:

на входе - ;

на выходе - .

3) Принимаем:

Ї угол входа жидкости в колесо, .

4) Коэффициенты полезного действия при оптимальном режиме:

Ї объемный КПД, ;

Ї гидравлический КПД, ;

Ї дисковый КПД, ;

Ї механический КПД, .

5) Параметры перекачиваемой жидкости:

Ї коэффициент кинематической вязкости, 3,0 см²/сек;

Ї плотность, 860 кг/м³.

Ход расчета

Расчет ведем для оптимального режима, полагая, что при этом режиме углы потока совпадают с конструктивными углами рабочего колеса.

1. Строим треугольник скоростей на входе в рабочее колесо по углам и окружной скорости :

Масштаб плана:

Измерив соответствующие векторы, вычислим скорости С₁ и W₁:

2. Расход жидкости внутри колеса:

где С_1m - меридиональная скорость на входе, определяемая по треугольнику скоростей на входе (рис.2), м/сек;

F ₁ - площадь проходного сечения рабочего колеса на входе, м²;

3. Производительность насоса при оптимальном режиме:

,

где з₀ - объемный КПД

4. Строим план скоростей на выходе жидкости из рабочего колеса по скоростям и углу .

Окружная скорость:

Меридиональная скорость на выходе из колеса:

Окружная составляющая относительного межлопаточного вихря определяется по формуле А. Стодола:

Масштаб плана:

Измерив соответствующие векторы, вычислим скорости W₂ , W¹ ₂ ,C ₂ и C_2u:

5. Вычисляем удельную работу лопаток:

,

где С_2u - проекция абсолютной скорости С₂ на окружную. Определяется по треугольнику скоростей на выходе.

Полезная удельная работа насоса:

,

где з_г - гидравлический КПД

Полезный напор насоса:

,

где .

6. Вычисляем коэффициент быстроходности насоса для оптимального режима:

7. Расчет уточненных значений производительности и удельной энергии.

По и рис. 2 находим вероятные значения коэффициентов полезного действия для оптимального режима, по которым вычисляются уточненные значения производительности и полезной удельной энергии, полезного напора.

- объемный КПД;

- гидравлический КПД;

-дисковый КПД;

- механический КПД.

насос мощность напор производительность

Рис. 2 Уточненные оптимальные значения коэффициентов полезного действия

Вычислим уточненные значения насоса при оптимальном режиме:

Производительность насоса:

Полезная удельная работа насоса:

Полезный напор насоса:

8. Мощность на валу насоса:

Используя уточненные значения Q и L_i, определяем мощность на валу насоса:

,

где - общий КПД насоса (уточненный)

9. Построение комплексной характеристики насоса при работе на воде.

Зная коэффициент быстроходности находим по рис. 5,6,7 соответствующие данному насосу кривые , в относительных координатах.

Номера у кривых на рис 5,6,7 соответствуют:

1 - n_s = 40ч80;

2 - n_s = 80ч150;

3 - n_s = 150ч300;

4 - n_s = 300ч600;

5 - n_s - более 600.

Значения берем по кривой №2,так как n_s=84

Требуется построить эти кривые в размерных координатах. Для чего необходимо относительные координаты умножить на соответствующие значения рассчитанных выше оптимальных параметров насоса. Для удобства значения в относительных и размерных координатах сведем в таблицу 1.

Таблица 1

Рис. 3 Зависимость Q-H в относительных величинах

Рис. 4 Зависимость Q-N в относительных величинах

Рис. 5 Зависимость Q-з в относительных величинах

Используя полученные значения, строим комплексную характеристику при работе насоса на воде при .

Рис. 6 Зависимость Q-H при работе насоса на воде

Рис. 7 Зависимость Q-N при работе насоса на воде

Рис. 8 Зависимость Q- при работе насоса на воде

2. ПЕРЕСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА С ВОДЫ НА НЕФТЬ

1. Пересчет ведется по поправочным коэффициентам , которые определяются по рис. 9 в зависимости от числа Рейнольдса:

,

где Ї производительность насоса при оптимальном режиме и работе на воде,

Ї коэффициент кинематической вязкости, м²/с (=0,0003м² /с).

Ї эквивалентный диаметр, вычисляемый из соотношения:

,

Рис. 9 График коэффициентов пересчета характеристик центробежных насосов с воды на вязкие жидкости

Согласно рис. 9, определяем, что:

2. Из соотношений:

определяются оптимальные значения полезной удельной работы, КПД при работе насоса на нефти.

3. Полезная мощность при работе насоса на нефти вычисляется с помощью и плотности нефти.

4. Построение комплексной характеристики насоса при работе на нефти.

Комплексная характеристика строится по точкам, близким к оптимальной и нулевой точке ().Известно, что при напор насоса на нефти равен напору насоса при работе на воде. Для нахождения значений используем уже известные безразмерные координаты.

Полученные значения сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

По полученным значениям строим комплексную характеристику для насоса при работе на нефти.

Рис. 10 Зависимость Q-H при работе насоса на нефти

Рис. 11 Зависимость Q-N при работе насоса на нефти

Рис. 12 Зависимость Q- при работе насоса на нефти

Рассмотрим влияние плотности и вязкости на характеристику насоса. Влияние изменения плотности перекачиваемой жидкости, вязкость которой незначительно отличается от вязкости воды, можно определить по изменению кривой . При этом составляющие мощности, за исключением механических потерь, пропорциональны плотности жидкости. В результате при увеличении или уменьшении доли механических потерь в балансе мощности несколько изменяются механический КПД и КПД насоса. Так как напор не зависит от плотности перекачиваемой жидкости, форма кривой не изменяется.

Характеристики центробежных насосов будут изменяться при перекачке вязких жидкостей, при этом для жидкостей средней и высокой вязкости потребляемая насосом мощность существенно увеличивается, в то время как напор и в меньшей степени подача уменьшаются. КПД насоса при перекачивании вязких жидкостей всегда уменьшается, а максимум кривой КПД смещается к началу координат.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беззубов А.В. Насосы для добычи нефти. Справочник рабочего. - М: Недра, 1986. -224 г.

2. Дурнов П.И. Насосы и компрессоры. - М: Машгиз, 1960. - 938 с.

3. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. -2-е изд., переработанное и доп. -М.: Недра, 1981. -295.

4. Коршак А.А., Нечваль А.М. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепрдуктов и газа.-Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005.-516с.

5. Ульшина К.Ф. Гидромашины и компрессоры. Методические указания по выполнению курсовой работы.-2009г.

Размещено на Allbest.ru