Работа энергетической машины на сеть

Задача 14

Определить мощность поршневого насоса с к.п.д. h = 0,70, подающего G = 33,4 т в час нефти с удельным весом 0,8 и кинематической вязкостью 0,6 см²/сек на высоту Н_г = 30 м по напорной трубе длиной 300 м и диаметром 100 мм. Всасывающая труба имеет диаметр 150 мм и длину 20 м (рис. 14). Как должна измениться мощность насоса, если потребуется увеличить подачу нефти на 50%?

 

 

Рис. 14

 

Дано: H_г = 30 м, l_в = 20 м, G = 33,4 т/час, l_н = 300 м, d_н = 100 мм, v = 0,6 см²/сек, d_B = 150 мм,h = 0,70.

Определить: N_100% и N_150%.

 

Решение

1. Мощность на валу насоса определяем по формуле:

где – полный (манометрический) напор насоса, то есть

Определим потерю напора во всасывающей и нагнетательной трубах:

 

 

Скорости V_B и V_H определяем по формуле:

,

где

тогда

 

.

Для определения коэффициента гидравлического трения (сопротивления) нужно определить режим движения жидкости в трубопроводе. Надо, следовательно, найти числа Рейнольдса – Re_B и Re_н:

 

следовательно, во всасывающей трубе режим ламинарный, а в напорной – турбулентный. Значит, коэффициент гидравлического трения l для всасывающей трубы следует определять по формуле Стокса:

 

а для напорной трубы – по формуле Блазиуса, так как турбулентное движение жидкости находится в «зоне гладких стенок трубы»:

.

Теперь можем определить путевые потери напора:

Полный (манометрический) напор насоса, с учетом 10% на местные сопротивления, будет:

Наконец, можем определить и мощность на валу насоса:

2. Определяем мощность насоса при увеличении подачи на 50%. Сначала находим расход:

а дальше поступаем так же, как в предыдущем:

следовательно, режим движения жидкости в трубах тур­булентный с «зоной гладких стенок». Коэффициент l определяем но формуле Блазиуса:

 

Полный (манометрический) напор насоса, с учетом 10% на местные сопротивления, будет:

Мощность на валу насоса:

 

Задача 15

Определить основные размеры и мощность скальчатого поршневого насоса двойного действия для подачи воды Q = 11 л/сек, если п = 110 об/мин, р = 6 ати и к. п. д. h = 0,65 (рис. 15).

Рис. 15

Дано: Q = 11 л/сек, р = 6 ати, п = 110 об/мин, h = 0,65.

Определить: D, S, r, d, N и k_H.

Решение

Определяем диаметр поршня или цилиндра. Для этого выразим через D производительность поршневого насоса, пользуясь формулой:

 

,

где площадь поршня ; ход поршня S = 2D;

число оборотов в минуту п; коэффициент, характеризующий конструкцию поршневого насоса (характеристика его действия), i = 2; коэффициент, учитывающий влияние штока поршня y = 0,04; объемный коэффициент или коэффициент наполнения цилиндра насоса h₀ = 0,98.

Подставляя в формулу соответствующие величины, получим:

 

откуда

Определяем ход поршня:

S = 2D = 2 * 126 = 252 мм.

Определяем радиус кривошипа:

r = S / 2 = 126 мм.

Определяем среднюю скорость поршня:

Определяем угловую скорость:

Определяем максимальную скорость поршня:

.

Определяем коэффициент неравномерности:

Определяем диаметр штока:

откуда

По расчетным данным (размерам цилиндра) и заданным величинам проверяем производительность насоса, пользуясь следующей формулой:

 

где f = 0,04F.

Определяем мощность поршневого насоса по формуле:

или

Задача 16

Пользуясь характеристикой центробежного насоса и характеристикой трубопровода, определить, какой расход воды может подать центробежный насос, характеристика которого показана на рисунке, по трубопроводу длиной l = 365 мм и диаметром d = 150 мм, если в конце трубопровода, возвышающемся над уровнем жидкости в заборном водоеме на высоту Н_z = 12 м, должен оставаться свободный напор H_г = 8 м. Коэффициент гидравлического трения l = 0,03. Какая мощность необходима на валу насоса (рис. 16)?

Рис. 16

 

Дано: l = 365 мм, d = 150 мм, Н_z = 12 м, H_г = 8 м, l = 0,03

Определить: Q и N_в.

Решение

Режим работы насоса определяется точкой пересечения характеристики насоса с характеристикой трубопровода.

Потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

 

Необходимый напор насоса

где Q – производительность насоса, м³/сек.

Если выразить расход в м³/час, уравнение для напора примет вид: .

Задавшись рядом значений Q и вычислив по последнему уравнению соответствующие напоры Н, строим кривую H = f(Q) для сети (трубопровода) и наносим ее на чертеж характеристики насоса. Точке пересечения характеристик насоса и сети соответствует напор H = 25 м, расход Q = 75 м³/час = 21 л/сек и к. п. д. h = 0,6.

Требуемая мощность на валу насоса:

Задача 17

Центробежный насосc при нормальных условиях работы подает Q = 45 л/сек. воды при полном (манометрическом) напоре H_м =39 м, к.п.д. h = 0,70 и п = 1450 об/мин. Требуется определить производительность насоса, полный (манометрический) напор и мощность на валу насоса для n₁ = 900 об/мин. По найденным данным построить характеристики насоса при п и п₁; к.п.д. по условию задачи не изменяется (рис. 17).

 

Рис. 17

Заданные параметры характеристики центробежного насоса при п = 1450 об\мин:

Дано: Q = 45 л/сек, Н_н = 39 м, п = 1450 об/мин, h = 0,70; новое число оборотов n₁ = 90 об/мин.

Определить: Q_1i, Н_м(1i) и N_B(1i) (i = 0, 1, 2, 3, 4, 5)

 

Решение

Пользуясь формулой:

 

подсчитаем мощность насоса при нормальных условиях его работы:

 

Затем, пользуясь формулами:

пересчитаем характеристику центробежного насоса на новое число оборотов п₁ = 900 об/мин и результаты сведем в таблицу 3 (к.п.д. по условию задачи не изменяется).

Таблица 3

 

Q, л/сек		Ql, л/сек	Hm м		Hl, м	N, квт		Nl, квт
	0,62			0,38	14,44	–	0,24	–
	0,62	6,2		0,38	15,2	5,5	0,24	1,32
	0,62	18,6		0,38	15,96	17,4	0,24	4,2
	0,62	24,8		0,38	15,2	22,0	0,24	5,3
	0,62	37,2		0,38	12,92	28,2	0,24	6,8
	0,62	43,4		0,38	11.4	29,0	0,24	6,96

Обыкновенной характеристикой центробежного насоса называется графическое изображение зависимости напора, мощности и к.п.д. от его производительности при п = const.

Аналогично можно построить характеристики центробежного насоса по вышеприведенным данным при числе оборотов n = 1450 об/мин, но кривые Н = f(Q) и N = f(Q) расположатся гораздо выше вследствие большего числа оборотов.

 

Задача 18

Определить размеры «гидравлически наивыгоднейшего сечения» канала трапецеидальной формы с заложением откосов т = 2 и расходом Q = 5,7 м³/сек при уклоне i = 0,0005 (рис. 18). Канал покрыт булыжной облицовкой (n_Ш = 0,035).

 

Рис. 18

Дано: т = 2, Q = 5,7 м³/сек, i = 0,0005, n_ш = 0,035.

Определить: h и b.

Решение

Для «гидравлически наивыгоднейшего сечения» отношение между шириной и глубиной канала устанавливается зависимостью:

Задачу решаем методом подбора. Задаемся несколькими значениями глубины и определяем гидравлические характеристики канала по нижеприведенным формулам: площадь живого сечения канала

гидравлический радиус

скоростной множитель (по формуле академика Н. И. Павловского)

 

где

 

среднюю скорость (по формуле Шези):

 

 

 

Расход: .

 

Результаты расчета заносим в таблицу 4.

Таблица 4

 

Данные расчета канала

 

h, м	в, м	W, м	R, м	C, М1/2 /сек	V, м/сек	Q, М3/сек
1,0	0,46	2,46	0,50	23,4	1,17	2,88
1,1	0,51	2,98	0,55	24,0	1,25	3,72
1,2	0,55	3,54	0,60	24,7	1,34	4,75
1,3	0,60	4,16	0,65	25,3	1,43	5,95

 

По данным таблицы 4 строим графики Q = f(h) и по этому графику устанавливаем, что расходу Q = 5,7 л/сек соответствует глубина h = 1,28 м и ширина b = 0,59 м.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: