Перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубо- проводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в ма- шиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета насосной установки.

По трубопроводу, представленному на рисунке 2.1, перекачивается жидкость из нижнего резервуара (исходный резервуар) с давлением P 1в дру- гой резервуар (приемный резервуар) с давлением P 2. Высота расположения оси насоса h вс называется высотой всасывания , а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания . Высота расположения конечного сечения трубопровода h н назы- вается высотой нагнетания , а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, нагнетательным (напорным) или линией нагнетания . Высота от начального сечения трубопровода до конечного Н г называется геометриче- ской высотой подъема жидкости.

Рис. 2.1 – Схема насосной установки:

1 – насос; 2 – приемный резервуар; 3 – исходный резервуар;

4 – всасывающий трубопровод; 5 – нагнетательный трубопровод; 6 – вакуумметр; 7 – манометр

Параметры работы насоса

Работа насоса характеризуется следующими параметрами:

Подача (производительность ) – это объем или масса жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени, Q (м3/с; м3/ч; кг/с; кг/ч; л/ч).

Напор – это избыточная удельная энергия, сообщаемая единице массы жидкости в насосе, Н (м).

Мощность на валу – мощность, подводимая к насосу, N в (В).

Полезная мощность – это мощность, сообщаемая жидкости в насо- се, N п (В).

Коэффициент полезного действия – это характеристика эффективно-

сти насоса в отношении передачи энергии. Определяется как отношение по- лезной мощности к мощности на валу, η (%).

Определение напора насосной установки

Напор насосной установки может быть представлен как разность удельных энергий жидкости до насоса и после него.

H = Э 2 - Э 1 , (2.1)

Э 1– удельная энергия жидкости до насоса, м;

Э 2 – удельная энергия жидкости после насоса, м.

В общем случае удельная энергия может быть представлена как:

Э = z +

 × g

где z – удельная потенциальная энергия положения, м;

 × g

– удельная потенциальная энергия давления, м;

– удельная кинетическая энергия, м.

Обозначим абсолютное давление жидкости в сечении 4 –4 (сечение в точке установки манометра) Р н– давление нагнетания, а абсолютное давле- ние в сечении 3 –3 обозначим Р вс– давление всасывания. За плоскость срав- нения возьмем сечение 1 –1 . Тогда удельная энергия в сечении 4 –4 , то есть после насоса будет равняться:

Э 2= h вс

+ P н +  н

Удельная энергия в сечении 3 –3 , то есть до входа в насос будет рав- няться:
Э h z

P вc вc

в +  × g + 2g , (2.4)

где  вc

– скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Тогда напор насосной установки будет равен:

H = h

+ z + z

+ P н +  н - h

Вc = z

+ P н - P вc +  н вc

вс 1м23в

 × g 2g

Вс  × g 2g

1

P вc



вc вс

 × g 2g

= h вс- z в+  × g + 2g + h п

 1– скорость движения жидкости в сечении 1 –1 , то есть в исходном ре-

зервуаре,  1» 0 м/с;

h п– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.

 × g

 × g

P нн

P 2 2 н

h вс+ z м+  × g + 2g

= h вс+ h н+  × g + 2g + h п, (2.8)

 2 – скорость движения жидкости в сечении 2 –2 то есть в приемном ре-

зервуаре,  2 » 0 м/с; Тогда

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра « Процессы и аппараты химической технологии»

Расчетное задание

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Задание выполнила

студентка С.С. Ковальчук

Преподаватель

канд. техн. наук, доцент

А.В. Сугак

Введение

Насосные установки широко применяются во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, в строительстве, на транспорте, в сельском хозяйстве. Это предусматривает знание теоретических основ гидравлики и умение выполнять практические гидравлические расчеты для широкого курса специалистов.

Задание охватывает «Расчет насосной установки» охватывает комплекс наиболее важных прикладных расчетов в области гидравлики и рекомендуется для выполнения студентами, изучающими курс «Процессы и аппараты химической технологии».

Приступая к выполнению задания, следует внимательно изучить его содержание, ознакомиться с научно – технической и учебной литературой.

При выполнении расчетного задания необходимо руководиться следующей методикой:

1) Изобразить схему насосной установки в соответствии с принятым вариантом;

2) выполнить расчет трубопровода, построить расчетную характеристику сети в координатах: потребный напор Н, расход жидкости V;

3) Осуществить подбор насоса и нанести характеристики насоса на график с изображением характеристики сети;

1. Расчетное задание

Начальные данные:

жидкость вода;

температура t – 40 С о;

расход V ж – 10 л/с – 0,01 м 3 /с;

геометрический напор Н г – 25 м;

давление в резервуарах – Р 1 = 0,1 МПа, Р 2 = 0,15 МПа;

общая длина трубопровода L – 150 м.

Местные сопротивления на трубопроводе ξ:

На всасывающей линии:

заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) 1 шт.=4,3;

плавный поворот (отвод) 2 шт.=0,14*2=0,28;

На напорной линии:

задвижка (или вентиль) 1 шт. = 0,5;

плавный поворот (отвод) 2 шт. = 0,14*2 = 0,28;

выход из трубы (в аппарат Б) 1 шт. = 1.

Число оборотов рабочего колеса n = 3000 об/мин.

Рисунок 1. Схема насосной установки.

2. Гидравлический расчет трубопровода

2.1 Выбор диаметра трубы

Диаметр трубы рассчитывают по формуле

(1)

гдеd – диаметр трубы (расчетный), м;

V – заданный расход жидкости, м 3 / с;

W – средняя скорость жидкости, м/с.

Расчет по (1) выполняют отдельно для всасывающей линии и напорной, при этом W принимают для всасывающей линии 0,8 м/с, для напорной 1,5 м/с.

Действительный диаметр трубы равен

d 1 =159 x 5.0 мм

d 2 =108 x 5.0 мм

По принятому действительному диаметру трубы уточняют среднюю скорость жидкости

2.2 Определение высоты установки насоса (высота всасывания)

Допустимую высоту всасывания рассчитывают по формуле

где- допустимая высота всасывания, м;

Р 1 – заданное давление в расходном резервуаре, Па;

Р н.п. – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па;

Ƿ - плотность жидкости, кг/м 3 ;

Потери напора во всасывающей линии, м;

Допустимый кавитационный запас, м.

Определение допустимого кавитационного запаса

Критический запас

где V – производительность насоса (заданный расход жидкости), м 3 /с;

n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.

Допустимый кавитационный запас увеличивают по сравнению с критическим на 20…30 %

Расчет потерь напора во всасывающей линии

Расчет выполняется по принципу сложения потерь напора

(5)

гдеλ – коэффициент трения;

l 1 – длина всасывания линии, м;

d 1 – диаметр всасывающей трубы, м;

ξ обр.кл. ξ п.п. – коэффициенты местных сопротивлений;

w 1 – скорость жидкости во всасывающей линии, м/с.

Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатостью

λ = f(Re,E) (6)

Критерий Ренольдса вычисляют по формуле

(7)

гдеρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

μ – коэффициенты динамической вязкости, Па.с.

Относительная шероховатость (гладкость) вычисляют по формуле

где е – величина эквивалентной шероховатости.

При расчете критерия Ренольдса мы показали что режим турбулентный, а значит коэффициент трения выбирается по графику Г.А. Мурина

Рассчитываем потери напора по формуле (5)

насос трубопровод мощность электродвигатель

Величина l 1 по заданию связана с определенной величиной h вс. . Поэтому расчет выполняют методом последовательных приближений. Для этого необходимо:

Задаться величиной l 1с м;

Определить h п.вс. ;

Вычислить h вс;

Проверить условие l 1 =h dc +3 м

Отклонение меньше чем 10% поэтому расчет верный.

2.3. Построение кривой потребного напора (характеристики сети)

Потребный напор Н потр – напор в начале трубопровода, обеспечивающий заданный расход жидкости. Зависимость потребного напора от расхода Н потр =f(V) называется кривой потребного напора, или характеристикой сети. Потребный напор вычисляют по формуле

гдеН г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

Р 1, Р 2 – давление в резервуарах соответственно напорном и расходном, Па;

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всем трубопроводе.

Сумма местных сопротивлений

где ξ об.кл – заборное устройство (обратный клапан с защитной сеткой) ;

ξ п.п – плавный поворот (отвод);

ξ зд – задвижка (или вентиль);

ξ вых – выход из трубы (в аппарат Б).

Первые два слагаемых в (1.9.) не зависят от расхода. Их сумма называется статическим напором Н ст

(10)

В случае турбулентного режима, допуская квадратичный закон сопротивления (λ=const), можно считать постоянной величиной следующие выражение:

(11)

С учетом предыдущих формул, выражение для потребного напора можно представить как

Для построения кривой потребного напора необходимо задаться несколькими значениями расхода жидкости, причем как меньше заданного расхода, так и большего его, а так же равным заданному.

Таблица 1 Характеристика сети

3. Подбор насоса

Исходными параметрами для подбора насоса являются его производительность, соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор Н потр. Вычисляют удельную частоту вращения по формуле:

где n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин

По удельной частоте вращения n у определяют тип насоса

13…25 – центробежный тихоходный

Пользуясь сводным графиком подачи и напоров для данного типа насоса, определяем марку насоса. Для этого на график наносят точку с координатами V зад, Н потр.

Для расхода V=0,01м 3 /с и напора Н потр =33,49, марка насоса 3К9 n=2900 об/мин.

После выбора марки насоса главную характеристику необходимо перенести на график с характеристической сети. На поле того же графика переносят кривую КПД ή = f(V).По полученным параметрам вычисляют мощность на валу насоса [кВт]

кВт,

гдеN в – мощность на валу, кВт;

ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

V – производительность насоса (заданный расход жидкости) м 3 /с;

2. была построена характеристическая сеть;

3. вычислили удельную частоту вращения;

4. выбрали тип насоса по удельной частоте;

5. выбрали марку насоса 3К9, число оборотов рабочего n = 2900 об/мин.

Список использованных источников

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. – Л.: Химия, 1981. – 560 с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – Москва 2005. – 750 с.

3. Туркин В.В. Расчет насосной установки. – Ярослав. политехн. ин-т. Ярославль, 1991. – 19 с.

4. Расчет насосной установки

1. Определение основных параметров насоса

1.1 Определение производительности насоса

Производительность насоса определяется по следующей формуле:

где Q max . сут. - максимальный суточный расход воды потребителями поселка (исключая расход на противопожарные нужды), м 3 ;

Т - продолжительность работы насосной установки (берется с графика водопотребления), ч.

1.2 Определение напора

Напор насосной установки зависит от выбранной схемы подачи воды.

Рис.1. Схема насосной установки: 1 - колодец; 2 - приемный клапан с сеткой; 3 - колено; 4 - насос; 5 - обратный клапан; 6 - регулировочная задвижка; 7 - водонапорная башня

Поскольку вода в ВБ находится под атмосферным давлением, то напор определим по следующей зависимости:

где Н 0 - геометрическая высота подъемы воды, м;

h - потери напора на линиях всасывания и нагнетания, м.

Геометрическая высота подъема определяется по формуле:

где Z к - геодезическая отметка уровня воды в колодце, м;

Z б - геодезическая отметка уровня ВБ, м.

Потери напора определяются как сумма потерь напора на линиях всасывания и нагнетания:

2. Определение потерь напора

Поскольку на трубопроводе имеются местные сопротивления, то, согласно принципу наложения потерь, общие потери напора на нем являются алгебраической суммой потерь по длине и потерь напора в местных сопротивлениях и определяются по следующей зависимости:

где - коэффициент гидравлического сопротивления трения; l - длина трубопровода, м; d - диаметр трубопровода, м; i - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Выбираем скорость движения для всасывающих линий 1 м/с для диаметров труб от250 до 800 мм.

Коэффициент гидравлического сопротивления трения определяем по следующей методике:

Находим число Рейнольдса по формуле:

Коэффициент кинематической вязкости, м 2 /с., при

Т. к. R e >

Где - абсолютная шероховатость, м

Колено () - 0,8 м. Приемный клапан с сеткой - 39 м.

Потери напора на линии нагнетания:

Vнаг=1,3…2, 0 м/с

По выбранной скорости и расходу определяем диаметр трубопровода по формуле:

Т.к. R e > 2320 (режим турбулентный), определяем составной критерий:

Где - абсолютная шероховатость, м, (м.2, стр16, приложение 2)

При = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

обратный клапан 32 м.

регулировочная задвижка на линии нагнетания: lэкв=0,6 м

Потери напора: м

3. Выбор насоса для насосной установки

На сводный график полей насосов типа К и КМ (К - насос консольный, КМ - насос консольно-моноблочный) наносим координаты Q и H и находим точку их пересечения. Данная точка лежит в поле насоса К160/30 с частотой вращения n = 1450

К160/30, D К =168, D В =50, n =1450

4. Определение рабочей точки насоса

Для определения рабочей точки строим совместный график характеристики выбранного насоса и суммарной характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов насосной станции. Характеристику насоса строим по данным насоса, а суммарную характеристику трубопроводов по следующей зависимости:

где А Н - удельное сопротивление трубопроводов (характеристика) насосной станции, с 2 /м 5 ;

где Н а - напор в т. А, м;

Q а - расход в точке А, м 3 /с.

5. Определение параметров обточки колеса и мощности насоса

Рабочая точка насоса очень редко совпадает с расчетной. Для того, чтобы обеспечить перевод работы насоса из т. Р в т. А существует несколько способов.

Изменение крутизны характеристики трубопроводов за счет дросселирования потока воды на выходе из насоса задвижкой. При закрытии задвижки кривая Н с пойдет круче.

Изменение заводской характеристики насоса:

а) изменение частоты вращения;

б) подрезание диаметра рабочего колеса

Первый способ наиболее простой, но менее эффективный, т.к снижается к. п. д. установки. Второй способ (а) применяется редко из-за сложности систем регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, используемых для привода центробежных насосов. В случае 2 (б) сохраняется высокий к. п. д. установки при минимальных издержках на переоборудование установки, следовательно воспользуемся им.

Для расчета параметров насоса при обточке колеса воспользуемся теорией подобия. Если соотношение действительного диаметра к подрезанному обозначить через (коэффициент обточки), т.е. то математическая зависимость между основными показателями насоса будет выглядеть следующим образом:

Из данной формулы следует, что с уменьшением диаметра колеса, характеристики насоса будут проходить ниже заводских. При определенном значении одна из характеристик пройдет через т.А. Задача сводится к нахождению значения. Также следует учитывать, что чрезмерная обточка колеса не допускается из-за снижения к. п. д. Пределы обточки принимают в зависимости от коэффициента быстроходности насоса n S:

Где n - число оборотов рабочего колеса

Q - расход насоса, м 3 /с;

Н - напор насоса, м

Поскольку n S получилось в пределе 120 … 200, то выбираем пределы обточки 11 … 15%.

Для определения значения коэффициента обточки задаемся максимальным значением коэффициента, равным 1,2. Определяем координаты т.2:

Значение Х можно определить через Н 1 и Q 1:

Искомую величину коэффициента обточки получаем, как среднее арифметическое значений Х 1 и Х 2:

6. Выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя для привода насоса с подрезанным колесом определяется по формуле:

Где k - коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,3;

Плотность воды, кг/мі;

пер - к. п. д. передачи от двигателя к насосу (0,98-1);

об - к. п. д. насоса с обточенным колесом, определяемый по формуле:

где р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке (Мет2 Приложение 5).

Где р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке.

Значения Q, N и Н для насоса с обточенным колесом.

По мощности и частоте вращения из каталога подбираем асинхронный двигатель: АИР 100 S2 Nдв=4 кВт n = 3000 об/мин

Модернизация выталкивателя заготовок нагревательной печи стана

Требуемого давление насоса, с учетом предварительных потерь давления: Размещено на http://www.allbest.ru/ Размещено на http://www.allbest.ru/ Максимальные расходы жидкости, необходимые для питания гидроцилиндра: , м3/с; (2) , м3/с, (3) где F1ст...

Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Исходя из требуемых расхода жидкости и давления в ГП, выбираем насосную установку. Определяем максимальный расход жидкости, необходимый для питания ГД...

Модернизация разгрузочного устройства установки сухого тушения пекового кокса

Максимальная потеря давления при быстром рабочем ходе вперед МПа МПа Подобранная гидронасосная установка подходит по характеристикам...

Модернизация силовой электрической части плавучей перекачивающей насосной станции

Расчет характеристик производиться наиболее мощного электропривода, так как его пуск вызывает недопустимые провалы напряжения в цепи. Построение характеристик производиться графическим методом...

Модернизация способа очистки бандажей барабана для сушки концентрата

Подбор насосной установки выполняется из наибольшего давления и расхода жидкости. Рассчитаем объёмы жидкости, которые необходимы для питания гидроцилиндра в зависимости от цикла. QБП =VБП F1ст, м3/ с, (95) QРХ =VРХ F1ст, м3/ с, (96) QБО = VБО F2ст, м3/ с...

Насосной установкой называют несколько насосных агрегатов, объединенных для работы на общий напорный трубопровод. В состав насосного агрегата входят: насос, двигатель, трубопроводная арматура...

Расчет основного оборудования для схемы очистки воздуха от аммиака

Задание: определить напор, развиваемый центробежным насосом, и потребляемую им мощность при перекачивании воды из открытой емкости в абсорбер, работающий при избыточном давлении. Исходные данные: 1. температура воды tВ = 30°C; 2...

Скорость движения воды в трубопроводе принимаем равной wж=2 м/с. Тогда диаметр трубопровода равен (1.58) Принимаем стандартный трубопровод 89Ч4, dвн=81 мм. Уточняем скорость движения жидкости Давление, развиваемое насосом, определяем по формуле, (1...

Расчёт и проектирование абсорбера

Скорость движения воды в трубопроводе принимаем равной wж=2 м/с. Тогда диаметр трубопровода по формуле (1.58) равен Принимаем стандартный трубопровод 89Ч4, dвн=81 мм. Уточняем скорость движения жидкости Давление, развиваемое насосом...

Реконструкция узла загрузки удобрений

Максимальный расход жидкости необходимый для питания гидроцилиндра. Где QБП, QБО - максимальные расходы жидкости, VДmax - максимальная скорость поршня, F1СТ, F2СТ - эффективные площади. , где D - диаметр поршня, мм.; d - диаметр штока, мм...

Реконструкция участка финишной обработки труб в цехе гнутых профилей

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемой производительности Qтр и давления в системе гидропривода Рmax . Qтр = Qmax =53 л/мин; Рmax =Р1·3/2= 3·3/2=4,5МПа. По таблице 48 4/3

σ – коэффициент кавитации
n – частота вращения рабочего колеса, сек -1
Q – производительность насоса, м 3 /с
Н – создаваемый напор, м

Также существует формула для центробежных насосов для расчета запаса напора, обеспечивающего отсутствие кавитации:

H кв = 0,3·(Q·n²) 2/3

H кв – запас напора, м
Q – производительность центробежного насоса, м 3 /с
n – частота вращения рабочего колеса, с -1

Примеры задач по расчету и подбору насосов с решениями

Пример №1

Плунжерный насос одинарного действия обеспечивает расход перекачиваемой среды 1 м 3 /ч. Диаметр плунжера составляет 10 см, а длинна хода – 24 см. Частота вращения рабочего вала составляет 40 об/мин.

Требуется найти объемный коэффициент полезного действия насоса.

Площадь поперечного сечения плунжера:

F = (π·d²)/4 = (3,14·0,1²)/4 = 0,00785 м²2

Выразим коэффициент полезного действия из формулы расхода плунжерного насоса:

η V = Q/(F·S·n) = 1/(0,00785·0,24·40) · 60/3600 = 0,88

Пример №2

Двухпоршневой насос двойного действия создает напор 160 м при перекачивании масла с плотностью 920 кг/м 3 . Диаметр поршня составляет 8 см, диаметр штока – 1 см, а длинна хода поршня равна 16 см. Частота вращения рабочего вала составляет 85 об/мин. Необходимо рассчитать необходимую мощность электродвигателя (КПД насоса и электродвигателя принять 0,95, а установочный коэффициент 1,1).

Площади попреречного сечения поршня и штока:

F = (3,14·0,08²)/4 = 0,005024 м²

F = (3,14·0,01²)/4 = 0,0000785 м²

Производительность насоса находится по формуле:

Q = N·(2F-f)·S·n = 2·(2·0,005024-0,0000785)·0,16·85/60 = 0,0045195 м³/час

N П = 920·9,81·0,0045195·160 = 6526,3 Вт

С учетом КПД и установочного коэффициента получаем итоговую установочную мощность:

N УСТ = 6526,3/(0,95·0,95)·1,1 = 7954,5 Вт = 7,95 кВт

Пример №3

Трехпоршневой насос перекачивет жидкость с плотностью 1080 кг/м 3 из открытой емкости в сосуд под давлением 1,6 бара с расходом 2,2 м 3 /час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 3,2 метра. Полезная мощность, расходуемая на перекачивание жидкости, составляет 4 кВт. Необходимо найти величину потери напора.

Найдем создаваемый насосом напор из формулы полезной мощности:

H = N П /(ρ·g·Q) = 4000/(1080·9,81·2,2)·3600 = 617,8 м

Подставим найденное значение напора в формулу напора, выраженую через разность давлений, и найдем искомую величину:

h п = H – (p 2 -p 1)/(ρ·g) – H г = 617,8 – ((1,6-1)·10 5)/(1080·9,81) – 3,2 = 69,6 м

Пример №4

Реальная производительность винтового насоса составляет 1,6 м 3 /час. Геометрические характеристики насоса: эксцентриситет – 2 см; диаметр ротора – 7 см; шаг винтовой поверхности ротора – 14 см. Частота вращения ротора составляет 15 об/мин. Необходимо определить объемный коэффициент полезного действия насоса.

Выразим искомую величину из формулы производительности винтового насоса:

η V = Q/(4·e·D·T·n) = 1,6/(4·0,02·0,07·0,14·15) · 60/3600 = 0,85

Пример №5

Необходимо рассчитать напор, расход и полезную мощность центробежного насоса, перекачивающего жидкость (маловязкая) с плотностью 1020 кг/м 3 из резервуара с избыточным давлением 1,2 бара а резервуар с избыточным давлением 2,5 бара по заданному трубопроводу с диаметром трубы 20 см. Общая длинна трубопровода (суммарно с эквивалентной длинной местных сопротивлений) составляет 78 метров (принять коэффициент трения равным 0,032). Разность высот резервуаров составляет 8 метров.

Для маловязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе равной 2 м/с. Рассчитаем расход жидкости через заданный трубопровод:

Q = (π·d²) / 4·w = (3,14·0,2²) / 4·2 = 0,0628 м³/с

Скоростной напор в трубе:

w²/(2·g) = 2²/(2·9,81) = 0,204 м

При соответствующем скоростном напоре потери на трение м местные сопротивления составят:

H Т = (λ·l)/d э · = (0,032·78)/0,2 · 0,204 = 2,54 м

Общий напор составит:

H = (p 2 -p 1)/(ρ·g) + H г + h п = ((2,5-1,2)·10 5)/(1020·9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м

Остается определить полезную мощность:

N П = ρ·g·Q·H = 1020·9,81·0,0628·23,53 = 14786 Вт

Пример №6

Целесообразна ли перекачка воды центробежным насосом с производительностью 50 м 3 /час по трубопроводу 150х4,5 мм?

Рассчитаем скорость потока воды в трубопроводе:

Q = (π·d²)/4·w

w = (4·Q)/(π·d²) = (4·50)/(3,14·0,141²) · 1/3600 = 0,89 м/с

Для воды скорость потока в нагнетательном трубопроводе составляет 1,5 – 3 м/с. Получившееся значение скорости потока не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что применение данного центробежного насоса нецелесообразно.

Пример №7

Определить коэффициент подачи шестеренчатого насоса. Геометрические характеристики насоса: площадь поперечного сечения пространства между зубьями шестерни 720 мм 2 ; число зубьев 10; длинна зуба шестерни 38 мм. Частота вращения составляет 280 об/мин. Реальная подача шестеренчатого насоса составляет 1,8 м3/час.

Теоретическая производительность насоса:

Q = 2·f·z·n·b = 2·720·10·0,38·280·1/(3600·10 6) = 0,0004256 м³/час

Коэффициент подачи соответственно равен:

η V = 0,0004256/1,8·3600 = 0,85

Пример №8

Насос, имеющий КПД 0,78, перекачивает жидкость плотностью 1030 кг/м 3 с расходом 132 м 3 /час. Создаваемый в трубопроводе напор равен 17,2 м. Насос приводится в действие электродвигателем с мощностью 9,5 кВт и КПД 0,95. Необходимо определить, удовлетворяет ли данный насос требованиям по пусковому моменту.

Рассчитаем полезную мощность, идущую непосредственно на перекачивание среды:

N П = ρ·g·Q·H = 1030·9,81·132/3600·17,2 = 6372 Вт

Учтем коэффициенты полезного действия насоса и электродвигателя и определим полную необходимую мощность электродвигателя:

N Д = N П /(η Н ·η Д) = 6372/(0,78·0,95) = 8599 Вт

Поскольку нам известна установочная мощность двигателя, определим коэффициент запаса мощности электродвигателя:

β = N У /N Д = 9500/8599 = 1,105

Для двигателей с мощностью от 5 до 50 кВт рекомендуется выдирать пусковой запас мощности от 1,2 до 1,15. Полученное нами значение не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что при эксплуатации данного насоса при заданных условиях могут возникнуть проблемы в момент его пуска.

Пример №9

Центробежный насос перекачивает жидкость плотностью 1130 кг/м 3 из открытого резервуара в реактор с рабочим давлением 1,5 бар с расходом 5,6 м 3 /час. Геометрическая разница высот составляет 12 м, причем реактор расположен ниже резервуара. Потери напора на трение в трубах и местные сопротивления составляет 32,6 м. Требуется определить полезную мощность насоса.

Рассчитаем напор, создаваемый насосом в трубопроводе:

H = (p 2 -p 1)/(ρ·g) + H г + h п = ((1,5-1)·10 5)/(1130·9,81) – 12 + 32,6 = 25,11 м

Полезная мощность насоса может быть найдена по формуле:

N П = ρ·g·Q·H = 1130·9,81·5,6/3600·25,11 = 433 Вт

Пример №10

Определить предельное повышение расхода насоса, перекачивающего воду (плотность принять равной 1000 кг/м 3) из открытого резервуара в другой открытый резервуар с расходом 24 м3/час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 5 м. Вода перекачивается по трубам 40х5 мм. Мощность электродвигателя составляет 1 кВт. Общий КПД установки принять равным 0,83. Общие потери напора на трение в трубах и в местных сопротивлениях составляет 9,7 м.

Определим максимальное значение расхода, соответствующее максимально возможной полезной мощности, развиваемой насосом. Для этого предварительно определим несколько промежуточных параметров.

Рассчитаем напор, необходимый для перекачивания воды:

H = (p 2 -p 1)/(ρ·g) + H г + h п = ((1-1)·10 5)/(1000·9,81) + 5 + 9,7 = 14,7 м

Полезная мощность, развиваемая насосом:

N П = N общ /η Н = 1000/0,83 = 1205 Вт

Значение максимального расхода найдем из формулы:

N П = ρ·g·Q·H

Найдем искомую величину:

Q макс = N П /(ρ·g·H) = 1205/(1000·9,81·14,7) = 0,00836 м³/с

Расход воды может быть увеличен максимально в 1,254 раза без нарушения требований эксплуатации насоса.

Q макс /Q = 0,00836/24·3600 = 1,254