Исследование работы центробежного насоса

Подача Q 10³, м³/с

Напор Н, м

Мощность N, кВт

Кпд η, %

Доп. Вак.  мПримечание

0

34

4

0

-

, м³/с

4

39

5

30

-

34, м

8

40

6,5

45

-

, м

12

39,7

7

59

6,8

12, кВт

16

39

8

67

6,6

20

38

10

75

6,2

24

36

11,5

77

5,5

28

32,5

12

77,5

4,6

32

30

12,6

77

3

36

24

13,5

70

1

Рис. 2

По графику рис. 2 определяют оптимальные параметры подачи, соответствующие максимальному значению кпд : , м³/с; 34, м; ,м; 12, кВт

Эти результаты заносятся в таблицу 2, графа примечание.

1.3 Геометрические характеристики гидравлической сети и положение ее на местности

·        шероховатость труб =0,65 мм;

·        длина всасывающего трубопровода =8 м;

·        длина напорного трубопровода =22 м;

·        высота местности над уровнем моря =300 м;

·        высота положения напорного резервуара м.

1.4 Параметры жидкости

·        температура перекачиваемой жидкости 50ºС;

·        пьезометрический напор, эквивалентный атмосферному давлению на высоте местности ,

 м вод. Ст.

·        давление насыщающих паров

 м вод. Ст;

·        плотность воды

 кг/м³;

·        коэффициент кинематической вязкости

 м ²/с.

2. Расчет параметров всасывания

.1 Кавитационный запас насоса

Явление кавитации (холодное кипение) наступает тогда, когда гидростатическое давление в жидкости становится меньше давления насыщающих паров

 (2.1)

Но в насосах это явление наступает при несколько большем давлении. Это превышение называется кавитационным запасом и обозначается  кав.

Расчет кавитационного запаса проводится для стандартной высоты местности и стандартных условиях атмосферы

 м; t = 20 ºC;

м;  кг/м³;

 м вод. Ст.

Вычисления проводятся по формуле

 (2.2)

м вод. Ст.

Оценка кавитационных свойств насоса проводится по критерию подобия

где [n] = об/мин; [Q] = м³/с; атм

Подстановка = 2650 об/мин;  м³/с; м вод. Ст. дает 0,405 атм

Кавитационные свойства насоса удовлетворительные, так как [1]

Вывод: Насос марки 4к-12 обладает удовлетворительными кавитационными свойствами, может быть применен для подачи жидкости в данных климатических условиях, при малой скорости движения жидкости во всасывающем трубопроводе.

2.2 Расчет диаметра всасывающего трубопровода и глубины всасывания

Исходными данными для расчетов являются:

·        оптимальная подача  м³/с;

·        рекомендуемая из условия безкавитационной работы насоса скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе [3]:

·        для малорасходных насосов м³/с рекомендуемая скорость 0,8 м/с;

Площадь живого сечения трубопровода

 (2.3)

 м²

Диаметр всасывающего трубопровода

м

Полученное значение диаметра округляется до стандартного м

Уточненные значения площади живого сечения и скорости жидкости

м²

м/с

Расчет глубины всасывания производится с учетом гидравлических потерь в трубопроводе

, (2.5)

Где  - потери во всасывающем трубопроводе и в соответствии с расчетной схемой складываются из путевых потерь и потерь в местных сопротивлениях

Коэффициенты сопротивления элементов трубопровода следующие =4,7; =0,365; =0,05.

Коэффициент гидравлического трения  шероховатости труб при турбулентном режиме течения

Рассчитывается по формуле

Для заданных параметров м; м/с; м ²/с, число рейнольдса

Режим течения турбулентный, поэтому по формуле (2.8) коэффициент гидравлического трения равен

Гидравлические потери во всасывающем трубопроводе равны

м,

а предельно допустимая глубина всасывания равна

Вывод: Насос 4к-12 при рабочей частоте вращения = 2650 об/мин, заданном атмосферном давлении =9,9 м, температуре воды t = 20ºС имеет предельно допустимую глубину всасывания .

3. Расчет параметров нагнетания

.1 Расчет диаметра напорного трубопровода

Исходными данными для расчетов являются:

·        оптимальная подача м³/с;

·        рекомендуемая экономически выгодная скорость движения жидкости в напорном трубопроводе [1]

м/с

Площадь живого сечения

 м².

Диаметр живого сечения

м

Диаметр м совпадает со стандартным значением, уточнений производить не нужно.

3.2 Расчет оптимального гидростатического давления в сети

Для определения гидростатического напора используется уравнение Д. Бернулли в форме равенства напора насоса и потребного напора в сети

Где  - искомый гидростатический напор в сети;

 - потери во всасывающем трубопроводе, =0,36 м

 - потери в нагнетательном трубопроводе;

 - разность высот положения нагнетательного резервуара и насоса, =10 м;

 - напор насоса на оптимальном режиме (Таблица 1);

=34 м.

Потери в напорном трубопроводе:

Для значений =1,5 м/с; =0,150 м;  м²/с

Режим движения жидкости турбулентный, поэтому формула Альтшуля для расчета коэффициента гидравлического трения применима

Согласно Приложениям 3.4.5.[3] коэффициенты сопротивлений имеют следующие значения для диаметра =150 мм; =0,375; =1,7; =0,07 при ; =2,7; =1.

м.

Гидравлический напор в соответствии с формулой (3.1) равен

м.

Вывод: Насос 4к-12 при работе на частоте =2650 об/мин, заданном атмосферном давлении =9,9 м, температуре t = 20 ºС, высоте подачи жидкости  =10 м, имеет в напорном трубопроводе запас гидростатического напора =22,48 м, т. Е. может подавать воду в резервуар на высоту 22,48 м.

3.3 Расчет параметров рабочей точки сети

·        для построения напорной характеристики сети из таблицы 1 выбираются пять различных подач =0; м ³/с;  м ³/с;  м ³/с;  м ³/с.

·        площадь живого сечения всасывающего трубопровода

м ²; = 0,2 м

·   площадь живого сечения напорного трубопровода

м ²; м.

Расчет производится в последовательности:

·   определяются потери во всасывающем трубопроводе;

·        определяются потери в напорном трубопроводе;

·        определяется потребный напор насоса.

Расчет потерь во всасывающем трубопроводе при следующих данных:

=0,2 м; м ²; м ²/с;

=8 м; =0,65 мм;

Расчет проводится последовательно по формуле:

·      расхода

·     
число Рейнольдса

·      коэффициента гидравлического трения Альтшуля

·      потерь напора

При этом коэффициенты местных сопротивлений ; ; .

Расчет потерь насоса в нагнетательном трубопроводе при следующих данных: м; м²;  м²/с; м; мм.

Расчет проводится по формулам, аналогичным для нагнетательного трубопровода

,

,

При этом ; =1,7; =0,07; =2,7; =1.

Потребный напор в сети определяется по формуле Д. Бернулли, записанной в виде

где м.

Данные расчетов сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Характеристика сети.

По полученным данным строится графическая зависимость . Она называется характеристикой сети (см. рис. 2). Построение производится вместе с основной характеристикой насоса при частоте вращения . Точка пересечения этих характеристик Р - называется рабочей точкой сети. По ней графически определяются рабочие параметры

м;

 м³/с;

;

кВт.

Если расчеты проведены верно, то рабочие параметры незначительно отличаются от оптимальных.

Сравнение результатов дает

;

;

Для того, чтобы оценить возможность безкавитационной работы насоса, необходимо вычислить его коэффициент быстроходности по формуле С.С. Руднева

об/мин

Вывод: значение коэффициента быстроходности входит в пределы  Поэтому безкавитационная работа насоса может быть обеспечена при данном напоре .

Отклонение рабочих параметров от оптимальных не превышает 7%. Насос подобран правильно.

4. Исследование эффективности регулирования подачи

.1 Дроссельное регулирование подачи и напора

Оно достигается прикрытием или закрытием задвижки 11, рис.1, в результате изменяется коэффициент потерь в местном сопротивлении и сеть переходит на новый режим работы. Определение рабочей точки сети и вычисление рабочих параметров при дросселировании проводится аналогично расчету параметров рабочей точки сети по методике 3.3. Расчеты проводятся для тех же подач . Поэтому расчетные значения потерь во всасывающем трубопроводе не изменятся.

Степень закрытия задвижки принимается

                   17

                  97,8

Результаты исследований в сравнении с данными сети без дросселирования, приведены в таблице 3.

Таблица 3. Сравнительный анализ характеристик сети при дросселировании.

Результаты расчетов  наносим на характеристику насоса и определяем новую рабочую точку .

м³/с;

м;

Мощность потребления на режиме дросселирования

 кВт

Вывод: Дроссельное регулирование расхода в сетях, путевые и местные в которых велики, неэффективно. Для качественного регулирования необходимо осуществлять высокую степень закрытия задвижки.

При дроссельном регулировании увеличивается потребный напор (м), снижается кпд ().

Такой способ регулирования оправдан в сетях, где путевые и местные потери значительно меньше потерь, обусловленных закрытием задвижки.

4.2 Частотное регулирование подачи и напора

При таком способе подача и напор изменяются в результате изменения частоты вращения насоса от до . Изменения рабочих параметров происходит по зависимостям теории подобия. Для сравнительного анализа примем такую частоту вращения , при которой подача будет равна подаче при дросселировании. Тогда

об/мин.

Напор и мощность насоса будут иметь значения

 м;

 кВт;

Вывод: при частном регулировании существенно снижается напор в сети (~ 30%), потребляемая мощность ( или 47 %). Поэтому этот метод для сетей с большими потерями предпочтительнее дросселирования. Однако реализация такого метода из-за отсутствия привода с широким диапазоном измерения частоты и крутящего момента может оказаться нвозможной.

4.3 Применение параллельной работы насосов для регулирования подачи и напора

Рис. 3. Схема параллельной работы насосов

При параллельной работе насосов расхода складываются при одинаковом напоре. Если насосы одинаковы, то подача в сети увеличивается вдвое. При неизменном диаметре напорного трубопровода потери напора возрастут примерно в 4 раза, так как скорость движения жидкости

,

Число Рейнольдса увеличивается также вдвое, в результате коэффициент гидравлического трения уменьшится согласно формуле Альтшуля

.

Увеличение потерь при неизменном диаметре всасывающего трубопровода может привести и к кавитации. Поэтому всасывающий трубопровод должен быть для каждого насоса свой. В этом случае потери в этих трубопроводах увеличатся вдвое.

Расчет потребного напора и определения параметров проводятся по методике 3. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Параллельная работа насоса.

По этим данным строим характеристику  и находим рабочую точку. Рабочие параметры сети:

м³/с;

м;

кВт;

;

Вывод: при параллельной работе подача насоса в сеть увеличилась на  м³/с, т. е. на 72%. Потеря подачи связана с увеличением потерь на преодоления сопротивления.

Заключение

Таблица 5. Итоговые результаты исследований

Исследование работы насоса 4к-12 показал:

1.      Параметры оптимального и рабочего режима практически совпадают

2.      Режим дросселирования для сетей с большим сопротивлением не эффективен

.        Режим частичного регулирования и параллельная работа эффективны

насосный жидкость трубопровод гидравлический

Список используемой литературы

1.       Гидравлика, гидромашины и гидроприводы /Т.М. Баште и др. М.: Машиностроения, 1982.

2.      Насосы: каталог - справочник. М. - Л.: Машгиз, 1980.

.        Гарин В.М., Шахитина Т.А. Исследование работы центробежных насосов: Методические указания к курсовой работе. Ростов н/Д.: РИИЖТ, 1989.

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике