Загрузил toni.pechenkin.2017

РГР Гидравлика

реклама
Расчетно-графическая работа
по дисциплине:
«Гидравлика»
Центробежные насосы
Наименование работы
Оглавление
Содержание задания .......................................................................................... 3
Выбор варианта задания ................................................................................... 4
Порядок выполнения работы........................................................................... 5
Исходные данные:............................................................................................. 5
Выполним эксплуатационные расчеты: ............................................................ 8
ПРИЛОЖЕНИЕ А............................................................................................ 19
Содержание задания
1. Для заданных условий работы составить принципиальную схему
насосной установки.
2. По каталогам и ГОСТам подобрать необходимый насос и определить его
марку.
3. Построить характеристику сети и определить параметры рабочей точки.
4. Выполнить эксплуатационные расчеты.
а) определить напор и мощность при уменьшении подачи на 20% при
регулировании следующими способами:
- дросселированнием;
- байпасированием;
- изменением частоты вращения;
- обточкой колеса;
b) определить параметры рабочей точки при параллельном и
последовательном соединении двух одинаковых (выбранных) насосов;
c) пересчитать параметры насоса, работающего на воде, на параметры
насоса, перекачивающего вязкую жидкость;
d) определить пропускную способность трубопроводов через 10-50 лет
эксплуатации;
e) произвести кавитационный расчет насоса.
Выбор варианта задания
Выбор варианта задания соответствует порядковому номеру, под
которым фамилия студента значится в журнале группы.
Исходный вариант – 12 (по табл.1)
Порядок выполнения работы
Исходные данные:
Геометрическая высота подачи: 𝑧2 − 𝑧1 = 2 м
Абсолютное давление на свободной поверхности: 𝑝1 = 100 кПа
Абсолютное давление в полном резервуаре: 𝑝2 = 150 кПа
Подача воды: 𝑄 = 0,027
м3
с
Диаметр всасывающего трубопровода: 𝑑вс = 150 мм
Длина линии всасывания: 𝐿вс = 7 м
Диаметр напорного трубопровода: 𝑑н = 100 мм
Длина линии нагнетания: 𝐿н = 135 м
Количество отводов: всасывание - 2; нагнетания – 2
Температуры воды: 𝑡 = 20 ℃
Шероховатость труб: ∆э = 0,1 мм
Местные сопротивления на всасывающем трубопроводе:
приёмный клапан - 𝜉п.к = 6
два отвода (колена) - 2𝜉отв = 2 ∗ 0,4 = 0,8
монтажная задвижка: 𝜉задв = 0,1
выход в бак под уровень - 𝜉вых = 1
водомерная диафрагма внутри трубы - 𝜉диаф = 2
1. Произведем гидравлический расчет трубопроводной системы:
a) Определим потери напора в трубопроводах:
Средние скорости составляют:
на линии всасывания:
𝜐вс =
𝑄
0,027
м
=𝜋
= 1,527
𝜔вс
с
∗ 0,152
4
на линии нагнетания:
𝑄
0,04
м
=𝜋
= 3,439
𝜔н
с
∗ 0,12
4
Определим режим движения:
𝜐н =
𝑅𝑒вс =
𝜐вс 𝑑вс 1,527 ∗ 0,15
=
= 3,42 ∗ 105
−6
𝜈
1,006 ∗ 10
𝑅𝑒н =
𝜐н 𝑑н
3,439 ∗ 0,1
=
= 2,28 ∗ 105
𝜈
1,006 ∗ 10−6
Режим течения на линии всасывания и нагнетания – турбулентный.
Определим коэф. трения по длине:
𝜆вс
∆э 68
𝜆 = 0,11( + )0,25
𝑑 𝑅𝑒
0,1
68
= 0,11(
+
)0,25 = 0,0194
5
150 3,42 ∗ 10
𝜆н = 0,11(
0,1
68
+
)0,25 = 0,0205
100 2,28 ∗ 105
Суммарные гидравлические потери в системе:
𝜆вс 𝐿вс 𝜐вс 2
𝜐вс 2 𝜆н 𝐿вс 𝜐н 2
∗
+ (𝜉п.к + 2𝜉отв + 𝜉задв )
+
∗
+
∑ ℎ𝑤 =
𝑑вс
2𝑔
2𝑔
𝑑н
2𝑔
𝜐н 2
+(𝜉диаф + 1𝜉отв + 𝜉задв + 𝜉вых )
2𝑔
𝜐вс 2
𝜐н 2 7,805𝑄2 5,335𝑄2
+ 5,335
=
+
= 27486,65𝑄2
∑ ℎ𝑤 = 7,805
2
2
2𝑔
2𝑔
2𝑔𝜔вс
2𝑔𝜔н
Уравнение характеристики сети:
Нсети = Нст + 27486,65𝑄2 = (𝑧2 − 𝑧1 ) +
𝑝2 − 𝑝1
+ 27486,65𝑄2 =
𝛾
= 7,097 + 27486,65𝑄2
b) Определим потребный напор насоса:
При требуемой подаче 𝑄 = 0,027
м3
с
= 97,2
м3
ч
потребный напор
составит:
Нпотр = Нст + 27486,65𝑄2 = 7,097 + 27486,65 ∗ 0,0272 = 27,13 м вод. ст.
c) Подберем марку насоса:
На сайте Wilo подберем насос удовлетворяющий рассчитанному
значению напора и значению расхода воды. Насосом, удовлетворяющим
параметрам является насос IL 100/350-15/4. При расходе Q = 0,027
насоса составляет Нсети = 29,8 м ст. ж.
d) Построим характеристику сети:
Данные для построения характеристики сети
м3
с
напор
e) Определим рабочую точку и параметры режима работы насосной
установки:
Наносим характеристику сети на график с характеристикой насоса.
Точка А – рабочая точка данной насосной установки (пересечение
характеристики сети с характеристикой насоса). 𝐻𝐴 = 29,8; 𝑄𝐴 = 0,028 м3 /ч
2. Выполним эксплуатационные расчеты:
a) Определим напор и мощность при уменьшении подачи на 20% при
регулировании следующими способами:
Дроссельное регулирование
Во время монтажа центробежного насоса на напорной его стороне
устанавливают задвижку для выполнения запорно-регулирующих функций. С
ее помощью изменяют подачу насоса. По своему назначению и конструкции
она служит как запорное устройство и регулятор. К тому же регулирование
дросселированием оказывается энергетически невыгодным: часть напора
расходуется на преодоление искусственно созданного сопротивления в
задвижке. Однако в ряде случаев дросселирование является эффективным,
особенно при необходимости снижения напоров в трубопроводах на больших
уклонах, когда напор не удается использовать и возникает необходимость в
увеличении его.
Нпотр = Нст + 10069,08𝑄2
Увеличиваем Bт на 20% получаем:
Нпотр = Нст + 32983,98𝑄2 = 7,097 + 32983,98 ∗ 0,0272 = 31,14 м вод. ст.
Построим характеристику сети:
Данные для построения характеристики сети при дросселировании
𝐻𝐵 = 29,95 м; 𝑄𝐵 = 0,0264 м3 /𝑐 – параметры рабочей точки B
Регулирование байпасом
Байпасное регулирование способ изменения расхода в сети, который
заключается в том, что часть жидкости, подаваемая насосом, перепускается
обратно на вход насоса и сбрасывается в приемный резервуар. Задвижка
байпасного (перепускного) трубопровода устанавливается параллельно с
насосом и используется для регулирования его параметров.
𝐻𝐶 = 26,9 м; 𝑄𝐶 = 0,0307м3 /с – параметры рабочей точки С
𝐻𝐷 = 37,5 м; 𝑄𝐶 = 0,0038м3 /с – параметры рабочей точки D
Изменение частоты вращения
n1 = 1450 об/мин, n2 примем за 1000 об/мин
𝐻𝐸 = 14,5 м; 𝑄𝐸 = 0,0165 м3 /с – параметры рабочей точки E
Обточка колеса
Начальный диаметр рабочего колеса EN-GJL-200, соответственно
200мм. Обточим колесо до диаметра 160мм.
𝐻𝐹 = 18,8 м; 𝑄𝐹 = 0,0215 м3 /с – параметры рабочей точки F
Перерасчет параметров насоса, при перекачивании вязкой жидкости
Возьмем для перерасчета бензин с кинематической вязкостью 𝜗 = 5 ∗ 105
и плотностью 𝜌 = 750
кг
м2
с
м3
Коэффициент быстроходности: 𝑛б = 3,65 ∗
𝑛∗√𝑄
3
= 77,18
ℎ4
𝐻𝐺 = 17 м; 𝑄𝐺 = 0,008 м3 /с – параметры рабочей точки G
b) Определим
параметры
рабочей
точки
при
параллельном
и
последовательном соединении двух одинаковых (выбранных) насосов:
Параллельно:
Суммарная характеристика двух одинаковых параллельно соединенных
насосов строится путем удвоения подач индивидуальной характеристики
одного насоса при одних и тех же напорах. 𝐻𝐻 = 34 м; 𝑄𝐻 = 0,0307 м3 /с
Последовательно:
Суммарная
характеристика
двух
одинаковых
последовательно
соединенных насосов строится путем удвоения напоров индивидуальной
характеристики одного насоса при одних и тех же подачах. 𝐻𝐼 = 47,5 м; 𝑄𝐼 =
0,0375 м3 /с
c) Определим пропускную способность трубопроводов через 10-50 лет
эксплуатации (с ростом ржавчины в год на 0,1 мм):
Через 10 лет диаметры будут соответственно:
𝑑вс = 150 − 0,1 ∗ 10 = 149 мм ; 𝑑н = 100 − 0,1 ∗ 10 = 99 мм
Нсети = Нст + 28876,61𝑄2 = 7,097 + 28876,61𝑄2
Через 30 лет диаметры будут соответственно:
𝑑вс = 150 − 0,1 ∗ 30 = 147 мм ; 𝑑н = 100 − 0,1 ∗ 30 = 97 мм
Нсети = Нст + 31923,76𝑄2 = 7,097 + 31923,76𝑄2
Через 50 лет диаметры будут соответственно:
𝑑вс = 150 − 0,1 ∗ 50 = 145 мм ; 𝑑н = 100 − 0,1 ∗ 50 = 95 мм
Нсети = Нст + 35373,15𝑄2 = 7,097 + 35373,15𝑄2
Данные для построения характеристик сети
Построим характеристики сети:
𝐻𝐽 = 28,9 м; 𝑄𝐽 = 0,0276 м3 /𝑐 – параметры рабочей точки I (10 лет)
𝐻𝐾 = 29,6 м; 𝑄𝐾 = 0,0269 м3 /𝑐 – параметры рабочей точки J (30 лет)
𝐻𝐿 = 30 м; 𝑄𝐿 = 0,026 м3 /𝑐 – параметры рабочей точки K (50 лет)
d) Произведем кавитационный расчет:
доп
Допускаемый кавитационный запас: ∆ℎкав
= 2,04 м
Определим потери напора во всасывающем трубопроводе:
∑ ℎвс
𝜆вс 𝐿вс 𝜐вс 2
𝜐вс 2
𝜐вс 2
=
∗
+ (𝜉п.к + 2𝜉отв + 𝜉задв )
= 7,097
=
𝑑вс
2𝑔
2𝑔
2𝑔
1,5292
= 7,097
= 1,355м
2 ∗ 9,81
Определим допустимую геометрическую высоту всасывания из
открытого резервуара:
доп
𝐻вс
𝑝1 − 𝑝н.п.
150 ∗ 103 − 2,34 ∗ 103
доп
=
− ∑ ℎвс − ∆ℎкав =
− 1,355 − 2,0 =
𝜌𝑔
103 ∗ 9,81
= 6,56 м
Определим допустимую вакуумметрическую высоту всасывания при
бескавитационной работе насоса:
доп
𝐻вс
𝑝1 − 𝑝н.п.
𝜐вс 2 150 ∗ 103 − 2,34 ∗ 103
1,5292
доп
=
− ∆ℎкав +
=
− 2,04 +
=
𝜌𝑔
2𝑔
103 ∗ 9,81
2 ∗ 9,81
= 19,38 м
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Скачать