Расчет основных показателей деятельности вентиляторных установок и насосных станций
Федеральное
агентство по образованию
Кафедра
теплоэнергетики
Расчетно-графическая
работа
по
дисциплине: Насосы, вентиляторы и компрессоры
Задача №1
Вентилятор удаляет воздух плотностью ρ
= 1,2 кг/м3,
(υ = 16,6*10-6 м/с) из помещения в воздухопровод,
выполненный из листовой стали. Для заданных исходных данных следует подобрать
требуемый тип вентилятора. Необходимо также определить частоту вращения
рабочего колеса и его диаметр, КПД вентилятора и установочную мощность
электродвигателя.
Исходные данные:
Форма сечения воздухопровода - прямоугольная,
размеры 800х1000 мм.
Производительность L = 11520 м3 /ч;
Длина воздухопровода l = 70 м;
Суммарный коэффициент местного сопротивления Ʃξ
= 10,0.
Решение
) Выполним гидравлический расчет воздухопровода
и определим давление нагнетателя для обеспечения заданной производительности.
Площадь поперечного сечения F = 0,8 м2.
По Приложению 1 [2] определим скорость воздуха υ,
условный
коэффициент трения λ/d, динамическое
давление (γ/2g)* υ2:
υ = 4 м/с;
λ/d = 0,014;
(γ/2g)* υ2 = 0,98 кг/
м2.
Давление нагнетателя определим по формуле:
Р = (l* λ/d+ Ʃξ)*
(γ/2g)* υ2 (1.1)
Р = (70*0,014+10)*0,98 = 10,8 кг/ м2.
2) Располагая заданной производительностью L и
давлением вентилятора Р, предварительно используя сводные графики для подбора
центробежных или осевых вентиляторов, выберем тип вентилятора.
Используя Приложение 2 [2], выбираем
центробежный вентилятор Ц4-68 №8. По диаграмме определяем частоту вращения
рабочего колеса n = 550 об/мин., η = 0,53.
3) Определим требуемые характеристики
вентилятора: диаметр рабочего колеса D и установочную мощность электродвигателя
по формулам [2]:
= 3,5 *(Q/n)1/3 (1.2)
N = Q*P/ (102* η) (1.3)
Где Q - производительность вентилятора, м3
/с
= 11520 м3 /ч = 3,2 м3 /с=
3,5 *(3,2/550)1/3 = 0,6 м= 3,2*10,8/ (102* 0,53) = 0,64 кВт.
Задача №2
На насосной станции установлены два параллельно
подключенных насосных агрегата, оснащенные оборудованием, позволяющим плавно
изменять частоту вращения рабочих колес насосов. Напорные характеристики H-Q и
характеристики мощности W-Q с достаточной степенью точности могут быть
аппроксимированы полиномами 2-й степени, которые имеют вид:
Нi = Ai *Q2 + Bi *Q+ Сi , (2.1)= 104 / (Di *Q2 +
Ei *Q+ Fi), (2.2)
Где Н - напор насоса, м- расход воды, подаваемой
насосом при напоре Н, м3 /с- мощность, потребляемая насосом, кВт., Bi, Сi -
параметры i-го агрегата для построения характеристики H-Q., Ei, Fi - параметры
i-го агрегата для построения характеристики H-Q.
Исходные данные:= -15,55; Bi = 42,66; Сi =39,44;
Di = 1,40; Ei = -6,70 Fi =14,20;г = 20 м; β= 1,83 с2
/ м5
требуемый напор насосной станции при подаче Hтр
ст = 56 м.
Характеристика сети трубопроводов может быть
аппроксимирована параболой вида:
ст = Hг + β* Q2
(2.3)
Где Hг - геометрическая высота подачи, м;
β - коэффициент
сопротивления сети, с2 / м5.
Следует определить:
) параметры Q0 и Н0 рабочей точки А1 при
номинальной частоте вращения рабочих колес насосов (К=1);
) коэффициент изменения частоты вращения рабочих
колес К (К= n1 / n2), точность выбора частоты вращения принять равной Δn
= 1%, величину
допускаемого отклонения фактического напора насосной станции от заданного ΔН
= 2 м;
) для получения значения К определить параметры
Q0 и Н0 новой рабочей точки насосной станции А2, а также расход Qi, мощность
Wi, удельный расход электроэнергии q = Wi / Qi, КПД каждого из насосов.
Решение
) Составим зависимости H-Q для каждого из
насосов:
вентилятор электродвигатель насос
напор
Н1 = -15,55 *Q2 + 42,66 *Q+ 39,44;
Н2 = -12,22 *Q2 + 24,49*Q+ 54,80.
Получим характеристики H-Q в их числовом
выражении:
Таблица 1
|
Значение
Q
|
Значение
Н1 для насоса 1
|
Значение
Н2 для насоса 2
|
|
0
|
39,44
|
54,80
|
|
0,5
|
57,5
|
64,00
|
|
1
|
66,55
|
67,07
|
|
1,5
|
68,44
|
64,04
|
|
2
|
62,56
|
54,9
|
|
2,5
|
48,9
|
Построим графики для каждого из насосов и
суммарную характеристику H-Q для двух насосов при их параллельном подключении.
) Используя уравнение характеристики сети
трубопроводов :
Hсети = Нг + β*Q2,
и задаваясь значениями расхода Q, получим
характеристику сети в числовом выражении и нанесем ее на миллиметровку.
сети = 20 + 1,83*Q2,
Таблица 2
|
Значение
Q
|
Значение
Hсети
|
|
0
|
20
|
|
0,5
|
20,46
|
|
1
|
21,83
|
|
1,5
|
24,12
|
|
2
|
27,32
|
|
2,5
|
31,44
|
|
3
|
36,47
|
|
3,5
|
42,42
|
|
4
|
49,28
|
|
4,5
|
57,05
|
Параметры рабочей точки A1:
Н0 = 55 м; Q0 = 4,45 м3 / с
|Hтр ст - H0 |= 1 м < ΔН,
допускаемое отклонение фактического напора от заданного должно быть не более 2
м.
) Строим зависимость W-Q по уравнению (2.4):
= 104 / (Di * Q2 + Ei * Q +F) (2.4)= 104 / (1,4*
Q2 -6,7 * Q +14,20)= 104 / (1,69* Q2 -7,82 * Q +15,69)
Таблица 3
|
Значение
Q
|
Значение
W1 для насоса 1, кВт
|
Значение
W2 для насоса 2, кВт
|
|
0
|
704
|
637
|
|
0,5
|
893
|
820
|
|
1
|
1124
|
1046
|
|
1,5
|
1370
|
1289
|
|
2
|
1563
|
1468
|
|
2,5
|
1613
|
1484
|
|
3
|
1493
|
1344
|
|
4
|
1020
|
873
|
|
4.5
|
806
|
679
|
) определим подачу и затрачиваемую мощность для
каждого из насосов:= 2,3 м3 / с= 2,0 м3 / с=1620 кВт=1470
кВт
Удельный расход электроэнергии q = Wi / Qi :=
704 кВт*с/ м3,= 735 кВт*с/ м3,
КПД:
η1 =9,81* Н1 * Q1 / W1 = 0,77
η2 =9,81* Н2 * Q2 / W2 = 0,73
Список используемой литературы
.
Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. - изд. пятое, перераб и доп. -
"Высшая школа", М.: 1962. - 294 с.