 |
Расчет потребного напора насоса
|
|
|
|
1. Определим геометрическую высоту подъема жидкости
= 24-1 = 23 м
2. Определим потери напора на преодоление разности давлений в напорном и приемном резервуарах
. Задаемся рекомендуемыми скоростями движения жидкости
Для керосина допустимая скорость движения в нагнетательном трубопроводе - 1-3 м/с принимаем Wн = 2 м/с, во всасывающем трубопроводе 0,8-1,2 м/с принимаем Wвс = 1 м/с.
. Определим диаметры трубопроводов во всасывающем и нагнетательном тракте
Диаметр трубы во всасывающем тракте
(200 мм)
насос орошение колонна конструкция
По сортаменту труб ГОСТ 8732-78 "Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент" выбираем стандартную трубу с внутренним диаметром ближайшим к расчетному:
Труба 
Диаметр трубы в нагнетательном тракте
(140 мм)
выбираем стандартную трубу с внутренним диаметром ближайшим к расчетному:
Труба 
. Уточняем скорости течения жидкости по истинному внутреннему диаметру трубопровода
где 
- наружный диаметр трубы, м
- толщина стенки трубы, м
. Определим режим течения жидкости (критерий Рейнольдса) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах
На линии всасывания:
Режим течения турбулентный т.к. Re > 100000 рассчитываем коэффициент сопротивления трению 
по формуле Конакова
На линии нагнетания:
Согласно режиму течения жидкости рассчитываем коэффициент сопротивления трению
. Определим коэффициенты местного сопротивления 
для всасывающего и нагнетательного трубопроводов. На линии всасывания (L = 10 м) установлено 2 нормальных вентиля и 1 отвод под углом 90о. Сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии [1,4]:
|
|
|
. Вход в трубу (принимаем с острыми краями) ξ 1 = 0,5
. Вентили ξ 2 = 4,7*2 = 9,4 (для dВН = 201 мм)
. Отводы 
, для 
А=1, (R = 6d) В = 0,09, 
0,09*3 = 0,27.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающей линии:
Потерянный напор на всасывающей линии находим по формуле:
На линии нагнетания (L = 52 м) установлено 2 нормальных вентиля, 1 обратный клапан, 3 отвода под углом 90о, 4 колена под углом 90о. Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:
. Вентили ξ 1 = 4,4*2 = 8,8 (для d = 150мм)
. Отводы , для А=1, (R = 4d) В = 0,11, 
0,11*3 = 0,33
3. Колено 90оС ξ 3 = 1*4 = 4
. Обратный клапан ξ 4 = 5,5. Выход из трубы ξ 5 = 1.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии:
Потерянный напор на нагнетательной линии находим по формуле:
, 
. Определим потребный напор насоса путем сложения расчетных составляющих плюс пятипроцентная поправка на неучтенные потери.
. Определяем марку насоса пользуясь общим графиком полей Q-Н насосов путем откладывания значения подачи и напора и нахождения точки их пересечения.
Нпотр = 93,7 м, Q = 115м3/ч. Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами. Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к. п. д., компактности и удобства комбинирования выбираем центробежный нефтяной насос по ГОСТ 28158-89 марки НК 200/120, n = 2950 об/мин (49,2с-1). По каталогу имеем Δhдоп = 5,0 м.
Полезную мощность насоса определяем по формуле
. Проверим величину противокавитационного запаса:
Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочих колес центробежных насосов и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются.
|
|
|
Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счет гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются.
,
где ΔНвс - потери напора во всасывающем трубопроводе,
ΔРпар - давление паров при рабочей температуре.
По справочнику [2] имеем ΔРпар = 0,112*105Па
Решая уравнение получим:
Следовательно, запас выдержан.
Расчет и построение "рабочей точки"
На основании закона сохранении энергии имеем для сечения I-I и II-II
I-I Z1 = 0; Р1 = 0,23*106Па; W1 = 0.II Z2 = 25; Р2 = 0,7*106Па; W2 = 0,
Где W1 и W2 - скорости изменения уровней жидкости в приемном и напорном трубопроводах.
,
где lвс и lн - длина всасывающего и нагнетательного трубопроводов; dвс, dн - диаметр всасывающего и нагнетательного трубопроводов; Р1 и Р2 - давления во всасывающем и нагнетательном трубопроводах; Н - удельная энергия сообщаемая насосом; 
- удельная энергия сечения I-I; 
- удельная энергия сечения II-II.
Выразим скорости течения жидкости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах через расход Q:
- полученное уравнение, изображенное графически в координатах Q - Н является графическим изображением характеристики сети.
Подставим значения Q в полученное уравнение, чтобы построить графическое изображение характеристики сети:
| Q | 60 | 100 | 120 | 160 | 180 |
| H | 85,9 | 88,8 | 90,8 | 95,7 | 98,8 |
Центробежный нефтяной насос марки НК 200/120, n = 2950 об/мин (49,2с-1) имеет следующие характеристики:
| Q60100120160180 | |||||
| H | 100 | 98,2 | 97 | 90 | 85 |
Для нахождения рабочей точки совмещаем характеристику насоса с характеристикой сети.
Из графика видно, что при работе насоса на данный трубопровод он не может обеспечить подачу большую Q1 = 142 м3/ч и напор более Н1 = 94 м, хотя по характеристике насоса такие подача и напор возможны. В общем случае рабочая точка не совпадает с оптимальной. При подборе насоса для данной системы необходимо, чтобы рабочая точка находилась в рабочей части характеристики насоса. Изменение характеристики системы или характеристики насоса для обеспечения требуемой подачи называют регулированием насосной установки.
|
|
|
Регулирование воздействием на систему. Наиболее распространенным и простым способом регулирования является дроссельное регулирование. Дросселирование осуществляется задвижкой, устанавливаемой обычно в непосредственной близости от насоса на напорном трубопроводе. Дросселирование на всасывающем трубопроводе не рекомендуется из-за опасности возникновения кавитации. Каждому положению задвижки соответствует своя характеристика системы, рабочая точка перемещается соответственно от исходной Q к требуемой подаче.
Регулирование воздействием на насос. Регулирование работы насоса изменением частоты вращенияпозволяет свести к минимуму потери, не требует изменения характеристики системы, но предполагает использование привода с регулируемой частотой вращения, либо специальных устройств (гидродинамических или электромагнитных муфт). Применение привода того пли иного типа диктуется условиями эксплуатации, стоимостью и другими факторами.
|
|
|
