Расчет насосов

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Биолого-химический факультет

Кафедра химии и химических технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

1. Классификация центробежных насосов

а) по числу колес:

1) одноступенчатые;

2) многоступенчатые.

В многоступенчатых насосах жидкость проходит через последовательно соединенные рабочие колеса, постепенно увеличивающее напор до заданной величины.

б) по расположению вала рабочего колеса:

1) горизонтальные;

2) вертикальные.

в) по типу всасывания:

1) с односторонним всасыванием;

2) с двусторонним всасыванием.

г) по создаваемому напору:

1) низконапорные (20-25 м);

2) средненапорные (25-60 м);

3) высоконапорные (свыше 60).

д) по быстроходности:

1) тихоходные;

2) быстроходные.

Скорость жидкости в рабочем колесе центробежного насоса представлена на Рис. 1.

Достоинства центробежных насосов:

1) малая металлоемкость;

2) небольшой вес;

3) легкий фундамент;

4) небольшая занимаемая площадь;

5) цена ниже, чем у поршневых насосов.

Значительным недостатком центробежных насосов является низкий уровень коэффициента полезного действия (КПД). Этот недостаток усугубляется, когда наряду с низкой производительностью необходимо создать высокий напор.

2. Расчет центробежного насоса

Рассчитываем и подбираем центробежный насос для подачи 0,006 м³/с 9% раствора мета – ксилола С₈Н₁₀ из ёмкости, находящейся под атмосферным давлением в аппарат, работающий под избыточным давлением р=0,1 МПа. Температура 30⁰ С, геометрическая высота подъема раствора 10 м. Длина трубопровода на линии всасывания 6м, на линии нагнетания 15м. На линии всасывания установлено два нормальных вентиля, на линии нагнетания два нормальных вентиля и одно колено.

1) Выбор диаметра трубопровода.

Рассчитываем диаметр по формуле (1)

Принимаем скорость мета – ксилола = 2 м/с.

d =

(1)

где d-диаметр трубопровода, мм;

V – объемный расход, м³/с;

w – скорость, м/с.

d=

=0,016 м

Пересчитываем cкорость, выражая ее из формулы (1)

=1.86 м/с

2) Определяем потери напора во всасывающей и нагнетательной линии.

Рассчитываем Критерий Рейнольдса по формуле (2)

Re=

(2)

где Re - критерий Рейнольдса;

w – скорость, м/с²;

p – плотность, г/см³.

Re

=4315, 2 – переходный турбулентный.

2.1) Определяем степень шероховатости по формуле (3)

(3)

где e – шероховатость стенок трубопровода;

d _экв – эквивалентный диаметр, м;

=0,2 λ=0, 026

2.2) Определяем потери напора во всасывающей линии по формуле (4)

На входе: ξ =0,5

На выходе: ξ =1

h п.в.л. =

(4)

где λ – коэффициент трения;

Lbc – длина трубопровода на линии всасывания, м;

d _экв – эквивалентный диаметр, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии всасывания.

h п.в.л. =

м

2.3) Определяем потери напора в нагнетательной линии по формуле (5)

h п.л.н. =

(5)

где Lнагн – длина трубопровода на линии нагнетания, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на линии нагнетания.

h п.л.н. =

м

h полн. = 3,40+2,134=5,540 м

3) Выбор насоса

Определяем полный напор, развиваемый насосом по формуле (6)

(6)

где P₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

P₂ – давление в аппарате, в который подается жидкость, Па;

Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

h_п – полная потеря напора во всасывающей и нагнетательной линиях.

м

3.1) Определяем полезную мощность насоса по формуле (7)

(7)

м

3.2) Определяем КПД насоса по формуле (8)

η_Н =

(8)

где η_н – коэффициент полезного действия насоса

η_о – объемный КПД, учитывающий протекание жидкости из зоны большего давления в зону меньшего (для современных центробежных насосов объемный КПД принимается η_о = 0,85 – 0,98);

η_{м –} общий механический КПД, учитывающий механическое трение в подшипниках и уплотнение вала, а также гидравлическое трение неработающих поверхностей колес принимается η_м=0,92 – 0,96;

η_г – гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихри образования (для современных насосов η_г = 0,85 – 0,96)

η_Н =

=0,7043 кВт

3.3) Определяем мощность нового двигателя и мощность, потребляемую двигателем от сети.

При расчете затрата энергии на перемещение жидкости, необходимо учитывать, что мощность, потребляемая двигателем от сети Nдв больше номинальной в следствии потерь энергии в самом двигателе. См. формула (8)

(8)

где ηдв – КПД электродвигателя, который принимается ориентировочно в зависимости от номинальной мощности.

кВт

3.3.1) Определяем мощность, потребляемую двигателем от сети по формуле (10)

(10)

кВт

3.4) Определим мощность с учетом коэффициента запаса мощности по формуле (11)

(11)

где β – коэффициент запаса мощности;

N_уст – установленная мощность

β выбираем в зависимости от величины N_двпо таблице 1.

кВт

4) Определение предельной высоты всасывания по формуле (12)

(12)

где H_вс – предельная высота всасывания; м

P_d – атмосферное давление; Па

Р₁ – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при рабочей температуре; Па

ω_вс – скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; м/с

h _п.в.с. – потери напора во всасывающей линии трубопровода;

h _з – запас напора, необходимый для исключения процесса кавитации

м

=0,84 м

Вывод: мы подобрали насос марки X 65-50-125, который нужно устанавливать на высоте не менее 5,14 м.

Таблица 1 – коэффициент запаса прочности (Я) в зависимости от величины N _дв

N дв, кВт	N дв<1	N дв 1,0 – 5,0	N дв 5,0 – 50,0	N дв > 150
Я	2,0 – 1,5	1,5 – 1,2	1,2 – 1,5	1,1