Трубопровідна мережа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Завдання до курсової роботи

відцентровий насос трубопровід гідравлічний

Виконати гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі, відцентрового насоса, що працює на мережу.

Вибрати відцентровий насос для роботи на заданий трубопровід і визначити робочий режим.

Початкові дані

Рідина - вода

Температура - t=100С

Вигляд і стан труб - оцинкована, сталева, після експлуатації

Поворот -

Тиск атмосферний - 101,0 кПа

Тиск абсолютний - 101,0 кПа

Витрата - Q=0,028 м3/с

Довжина трубопроводів - l1=6м, l2=60 м, l3=145 м, l4=178 м

Відмітка рівнів точок відбору - В=10 м, Г=7 м

Точка відбору - В

Мережа 1



1. Гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі

Викреслюємо схему трубопровідної мережі (малюнок 1)

За табличними даними визначаємо фізико-хімічні властивості води при температурі t=100С щільність води с=999,73 кг/ м3

Кінематична в'язкість м=0,01·10-4 м2/с

Еквівалентна шорсткість труб Д=0,5 мм

Визначаємо витрати рідини на кожній ділянці мережі (Q2...Q4)

l1 - Q1=0,028 м3/с

l2 - Q2= Q1=0,028 м3/с

l3 - Q3=2/3·Q2=0,0187 м3/с

l4 - Q4= Q1-Q3=0,028 - 0,0187=0,0093 м3/с

Задамося швидкістю руху води в напірному трубопроводі

Wн=2м/с

Тоді швидкість води у всмоктуючому трубопроводі

Wвс=0,8· Wн =0,8·2=1,6 м/с

Обчислимо діаметри трубопроводів за формулою:

d=1,131,13=0,149 м

Приймаємо найближчий стандартний діаметр трубопроводу по ГОСТ 16516-80

Уточнимо швидкість по рівнянню



W=

Трубопровід - ділянка l1

d1=1,131,13=0,132 м

приймаємо найближче за значенням стандартне d1ст=0,16 м

Уточнимо швидкість по рівнянню

W1=1,3 м/с

Трубопровід - ділянка l2

D2=1,131,13=0,133 м

приймаємо найближче за значенням стандартне d2ст=0,16 м

Уточнимо швидкість по рівнянню

W2=1,3 м/с

Трубопровід - ділянка l3

d3=1,131,13=0,109 м



приймаємо найближче за значенням стандартне d3ст=0,125 м

Уточнимо швидкість по рівнянню

W3=1,52 м/с

Трубопровід - ділянка l4

D4=1,131,13=0,0077 м

приймаємо найближче за значенням стандартне d4ст=0,1 м

Уточнимо швидкість по рівнянню

W4=1,18 м/с

Визначимо сумарні гідравлічні втрати на кожній ділянці мережі по рівнянню:

,

Де л - коефіцієнт гідравлічного тертя, залежний від критерію Рейнольдса

Re



і відносини

?о- сумарний коефіцієнт місцевих опорів

Трубопровід - ділянка l1

Місцеві опори:

клапан всмоктуючий з сіткою овс.к.=5…7, приймаємо овс.к.=6;

Один поворот при d/2R=0,6 опов=0,44

?о1=6+0,44=6,44

Критерій Рейнольдса

Re1= =0,16·106

Відношення

По графіку Муріна знаходимо л1=0,026

Втрати натиску

=

Трубопровід - ділянка l2

Місцеві опори:

клапан зворотний овс.к.=2…3, приймаємо окл.о=2,5;

вентиль ов=4,1, роздільник потоку ораз=1,25

?о2=2,5+4,1+1,25=7,85

Критерій Рейнольдса

Re2= =0,19·106

Відношення

По графіку Муріна знаходимо л2=0,026

Втрати натиску

=

Трубопровід - ділянка l3

Місцеві опори:

Три повороти опов.=3·0,44=1,32, вентиль ов=4,1, відведення потоку овп=1

?о3=1,32+4,1+1=6,42

Критерій Рейнольдса

Re3= =0,15·106

Відношення

По графіку Муріна знаходимо л3=0,027

Втрати натиску

=

Трубопровід - ділянка l4

Місцеві опори:

три повороти опов.=3·0,44=1,32, вентиль ов=4,1, відведення потоку овп=1

?о4=1,32+4,1+1=6,42

Критерій Рейнольдса

Re4= =0,09·106

Відношення

Визначимо л4 по формулі Шифрінсона

Оскільки 10< Re4<500

2000<90000<100000, то

л4= 0,11()0,25=0,11()0,25=0,03

По графіку Муріна знаходимо л4=0,029

Втрати натиску

=

2. Розрахунок відцентрового насоса

Для забезпечення безкавітаційної роботи насоса визначимо висоту всмоктування, що допускається

hвс==



Приймаємо hвс=6м

Визначаємо потрібні натиски для подачі рідини з приймального резервуару в кожну з точок відбору.

Відмітка рівня А з урахуванням надмірного тиску

А=== -6 м

Точка відбору В

НАВ=В-А+?hn2+?hn3=8-(-6)+1,5+4,44=19,94 м

Точка відбору Г

НАГ=Г-А+?hn2+?hn4=3-(-6)+1,5+6,83=17,33 м

Нmax=НАВ=19,94 м

Приймаємо число коліс (ступенів) відцентрового насоса Z=1

Натиск одного колеса

Н=м

Приймаємо частоту обертання валу насоса n=3000 об./хв.

Кутова швидкість валу

щ===314 с-1

Обчислимо коефіцієнт швидкохідності

ns=3,65=3,65=197,01

Приведений діаметр на вході робочого колеса

Dкп=к0·= 4,25·=0,0893 м

де к0=4....4,5, приймаємо к0=4,25

Об'ємний ККД насоса

з0===0,98

Гідравлічний ККД

зг=1- =1- =0,938

Приймаємо механічний ККД зм=0,95

Повний ККД насоса

з= з0· зг· зм=0,98·0,93·0,95=0,87

Споживана насосом потужність

N===6,2912 кВт

Момент, що крутить, на валу насоса

Мкр===20,03 Н·м

Діаметр валу насоса

dв=== =0,0188 м=18,9 мм

приймаємо dв=20 мм

Діаметр ступиці

dст=(1,6...2)· dв=(1,6...2)·20=(32...40)

Приймаємо dст=36 мм

Довжина ступиці

lст=(1...1,5)·dст=(1...1,5)·36=(36...54)

Приймаємо lст=45 мм

Внутрішній діаметр робочого колеса

D1===96,005 мм

Окружна швидкість на вході в міжлопатеві канали

U1===15,072 м/с

Абсолютна швидкість на вході в міжлопатеві канали



W1===4,5 м/с

Вхідний кут лопатей за умови безударного входу (б1=90°)

=16°36ґ

Ширина лопаті на вході в робоче колесо

b1===0,023 м

де ш1=0,9 - коефіцієнт стиснення потоку при вході

По коефіцієнту швидкохідності визначимо співвідношення діаметрів, інтерполюючи таблицю [1, с.9]

ns=80 ...150; m=2,5.... 2,0

ns=115,3;

m=2,5-=2,25

Зовнішній діаметр колеса

D2=m·D1=2,25·96=216 мм

Ширина лопаті на виході з робочого колеса

b2===10,22 мм, приймаємо b2=11 мм

Окружна швидкість на виході з робочого колеса

U2= =33,91 м/с

Вихідний кут

в2=arctg =arctg=81°52ґ

Найбільш прийнятна кількість лопатей робочого колеса

Zл=6,5sin=6,5sin=12,8

Побудуємо схему циліндрової лопаті в такій послідовності: через центр колеса під кутом (в1+в2) до вертикалі проводимо промінь ОА, який перетинає коло D1 в точці Е. Ділимо відрізок DE крапкою До навпіл і в точці До відновлюємо перпендикуляр. З точки Д під кутом в2 до вертикалі проводимо промінь до перетину в точці О1 з перпендикуляром; т.О - центр дуги лопаті.

Побудуємо паралелограм швидкостей по рівнянню

=+

Вибір відцентрового насоса для роботи на заданий трубопровід

У схемі мережі вважаємо, що рідина подається насосом з приймального резервуару в задану точку відбору Г, друге відгалуження від крапки Б відсутнє.

Приймаємо діаметри всіх трубопроводів d= 0,16 м, коефіцієнт гідравлічного тертя л=0,03; витрата води Q=Q1=0,028 м3/с

Довжина трубопроводу

l=l1+12+l3+ l4=6+60+145+178= 356 м

Необхідний натиск

Нпотр=hг+=

=13+=21,4 м

Для мережі А - Г

hг=Г-А=7-(-6)=13 м

Р2=101,0 кПа - тиск рідини в точці відбору;

Р1=101,0 кПа - тиск рідини в приймальному резервупре;

о - сумарний коефіцієнт місцевих опрів

Для мережі А-Г місцеві опори:

- клапан всасыващий з сіткою;

- зворотний клапан;

- 2 вентилі;

- d/2R=0,6 поворот опорів.;

- відведення потоку.

о = 6,0+2,5+2·4,1+0,44+1,0=18,14

По величинах Нпотр. =21,4 м і Q=0,028 м3/с вибираємо насос 4КМ-12

Рівняння характеристики мережі

Нм=13+10713,7·Q2



Q, м3/с	0	0,004	0,008	0,012	0,016	0,020	0,024	0,028	0,032	0,0333
Q, л/с	0	4	8	12	16	20	24	28	32	33,3
Hм	13	13,17	13,68	14,54	15,74	17,29	19,17	21,39	23,97	24,88

Побудуємо характеристики насоса Н і характеристику мережі Нм. Знаходимо точку Г перетину кривих Н і Нм.

Режим роботи мережі:

Qг= 0,016 м3/с

Нг=14 м

зг=72 %

Споживана насосом потужність

N===3051,18 Вт



Перелік посилань

1. Гідравліка і гідравлічні машини. Методичні вказівки до курсової роботи. Харків.: УЇПА, 1997.-36с.

2. Т.М. Башта, С.С. Руднев і ін. Гідравліка, гідромашини і гідроприводи- М.:Машиностроение, 1982.- 424с.

Размещено на Allbest.ru