Výpočet hlavných technických ukazovateľov čerpacej jednotky. Vykonajte hydraulický výpočet čerpacej jednotky na čerpanie oleja

Federálna agentúra pre vzdelávanie

Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššie

odborné vzdelanie

"Yaroslavl State Technical University"

Katedra "Procesy a prístroje chemickej technológie"

Úloha osídľovania

v odbore "Procesy a aparáty chemickej technológie"

VÝPOČET JEDNOTKY ČERPADLA

Úloha dokončená

študent S.S. Kovaľčuk

učiteľ

cand. tech. vedy, docent

A.V. Sugak

Úvod

Čerpacie agregáty majú široké využitie vo všetkých odvetviach národného hospodárstva: v priemysle, v stavebníctve, v doprave, v poľnohospodárstve. To poskytuje znalosti teoretických základov hydrauliky a schopnosť vykonávať praktické hydraulické výpočty pre široký kurz špecialistov.

Úloha "Výpočet čerpacej jednotky" pokrýva súbor najdôležitejších aplikovaných výpočtov v oblasti hydrauliky a je odporúčaná pre študentov predmetu "Procesy a aparáty chemickej technológie".

Pri plnení úlohy by ste si mali dôkladne preštudovať jej obsah, zoznámiť sa s vedeckou, technickou a vzdelávacou literatúrou.

Pri vykonávaní výpočtovej úlohy je potrebné riadiť sa nasledujúcou metodikou:

1) Nakreslite schému čerpacej jednotky v súlade s akceptovanou možnosťou;

2) vykonať výpočet potrubia, zostaviť konštrukčnú charakteristiku siete v súradniciach: požadovaná hlava H, prietok tekutiny V;

3) Vykonajte výber čerpadla a zakreslite charakteristiky čerpadla do grafu znázorňujúceho charakteristiky siete;

1. Osídľovacia úloha

Počiatočné údaje:

tekutá voda;

teplota t - 40 °C o;

spotreba V studne - 10 l / s - 0,01 m 3 / s;

geometrická hlava H g - 25 m;

tlak v nádržiach - P 1 \u003d 0,1 MPa, P 2 \u003d 0,15 MPa;

celková dĺžka potrubia L - 150 m.

Miestne odpory na potrubí ξ:

Na sacom potrubí:

sacie zariadenie (spätný ventil s ochrannou sieťkou) 1 kus = 4,3;

hladké otáčanie (zatiahnutie) 2 kusy = 0,14 * 2 = 0,28;

Na tlakovom potrubí:

ventil (alebo ventil) 1 ks. = 0,5;

hladké otočenie (zatiahnutie) 2 ks. \u003d 0,14 * 2 \u003d 0,28;

výstup z potrubia (do aparátu B) 1 ks. = 1.

Počet otáčok obežného kolesa n = 3000 ot./min.

Obrázok 1. Schéma čerpacej jednotky.

2. Hydraulický výpočet potrubia

2.1 Výber priemeru potrubia

Priemer potrubia sa vypočíta podľa vzorca

(1)

kde d je priemer potrubia (vypočítaný), m;

V je špecifikovaný prietok tekutiny, m 3 / s;

W je priemerná rýchlosť tekutiny, m/s.

Výpočet podľa (1) sa vykonáva samostatne pre sacie vedenie a výtlačné vedenie, pričom W sa berie pre sacie vedenie 0,8 m/s, pre výtlačné vedenie 1,5 m/s.

Skutočný priemer potrubia je

d 1 \u003d 159 x 5,0 mm

d 2 \u003d 108 x 5,0 mm

Podľa akceptovaného skutočného priemeru potrubia je špecifikovaná priemerná rýchlosť kvapaliny

2.2 Určenie montážnej výšky čerpadla (sacia výška)

Prípustná sacia výška sa vypočíta podľa vzorca

kde je povolená sacia výška, m;

P 1 - daný tlak v zásobovacej nádrži, Pa;

R n.p. je tlak nasýtených pár kvapaliny pri danej teplote Pa;

Ƿ - hustota kvapaliny, kg/m 3 ;

Strata tlaku v sacom potrubí, m;

Prípustná kavitačná rezerva, m

Stanovenie prípustnej kavitačnej rezervy

kritické zásobovanie

kde V je kapacita čerpadla (daný prietok kvapaliny), m 3 / s;

n je frekvencia otáčania obežného kolesa čerpadla, otáčky za minútu.

Prípustná kavitačná rezerva je zvýšená v porovnaní s kritickou o 20 ... 30 %

Výpočet tlakovej straty v sacom potrubí

Výpočet sa vykonáva podľa princípu sčítania tlakových strát

(5)

kde λ je koeficient trenia;

l 1 - dĺžka sacieho potrubia, m;

d 1 - priemer sacieho potrubia, m;

ξ arr.cl. ξ a.p. – koeficienty miestnych odporov;

w 1 - rýchlosť kvapaliny v sacom potrubí, m/s.

Koeficient trenia závisí od Reynoldsovho kritéria Re a relatívnej drsnosti

λ = f(Re,E) (6)

Renoldsovo kritérium sa vypočíta podľa vzorca

(7)

kde ρ je hustota kvapaliny, kg/m3;

μ – koeficienty dynamickej viskozity, Pa.s.

Relatívna drsnosť (hladkosť) sa vypočíta podľa vzorca

kde e je hodnota ekvivalentnej drsnosti.

Pri výpočte Renoldsovho kritéria sme ukázali, že režim je turbulentný, čo znamená, že koeficient trenia sa volí podľa grafu G.A. Murina

Stratu hlavy vypočítame podľa vzorca (5)

čerpadlové potrubie napájací elektromotor

Hodnota l 1 podľa zadania je spojená s určitou hodnotou h slnka. . Preto sa výpočet vykonáva metódou postupných aproximácií. Na to potrebujete:

Nastaví sa hodnotou l 1s m;

Určte h p.s. ;

Vypočítajte h slnko;

Skontrolujte stav l 1 \u003d h dc +3 m

Odchýlka je menšia ako 10 %, takže výpočet je správny.

Dĺžky sekcií V bode diktátu Z6 V podrážke V.B. Hladina vody v studni Na čerpacej stanici LVS Lload 1 78 50 52 50 51 19 106 Počet traktorov - 38, druh zvierat - líšky a polárne líšky, počet zvierat - 333 Obr.1. Schéma vodovodnej siete. 1. Výpočet zásobovania obce vodou 1. Stanovenie predpokladaných nákladov spotrebiteľov Výpočet spotreby vody je redukovaný na definíciu: ...

Ktoré sú potrebné na to, aby sa stavebník správne rozhodol o vnútornom usporiadaní budov, vybral vhodné stavebné konštrukcie. 1. Výpočet projektu inžinierskych sietí vnútorného vodovodu 1.1 Zadanie pre projekt kurzu Je potrebné vypracovať projekt vnútorného vodovodu a komunikácií dvojdielneho päťpodlažného obytného domu pre 40 bytov. Celkový počet spotrebičov v tomto dome...

1. Stanovenie hlavných parametrov čerpadla

1.1 Stanovenie výkonu čerpadla

Výkon čerpadla je určený nasledujúcim vzorcom:

kde Qmax. deň - maximálna denná spotreba vody spotrebiteľmi obce (okrem spotreby na hasenie požiarov), m 3;

T - trvanie prevádzky čerpacej jednotky (prevzaté z harmonogramu spotreby vody), h.

1.2 Stanovenie hlavy

Tlak čerpacej jednotky závisí od zvolenej schémy zásobovania vodou.

Obr.1. Schéma čerpacej jednotky: 1 - studňa; 2 - prijímací ventil so sieťkou; 3 - koleno; 4 - čerpadlo; 5 - spätný ventil; 6 - nastavovací ventil; 7 - vodárenská veža

Pretože voda vo WB je pod atmosférickým tlakom, výška je určená nasledujúcim vzťahom:

kde H 0 - geometrická výška stúpania vody, m;

h - tlaková strata na sacom a výtlačnom potrubí, m.

Geometrická výška zdvihu je určená vzorcom:

kde Z až - geodetická značka hladiny vody v studni, m;

Z b - geodetická úroveň WB, m.

Tlaková strata je definovaná ako súčet tlakovej straty v sacom a výtlačnom potrubí:

2. Stanovenie straty hlavy

Keďže na potrubí sú lokálne odpory, potom podľa princípu superpozície strát sú celkové tlakové straty na ňom algebraickým súčtom strát po dĺžke a tlakových strát v lokálnych odporoch a sú určené nasledujúcim vzťahom: :

kde je koeficient odporu hydraulického trenia; l - dĺžka potrubia, m; d - priemer potrubia, m; i - súčet koeficientov miestnych odporov.

Rýchlosť pohybu sacích potrubí volíme 1 m/s pre priemery potrubí od 250 do 800 mm.

Na základe zvolenej rýchlosti a prietoku určíme priemer potrubia pomocou vzorca:

Koeficient odporu hydraulického trenia sa určuje nasledujúcou metódou:

Nájdite Reynoldsovo číslo pomocou vzorca:

Kinematický viskozitný koeficient, m 2 / s., at

Keďže Re > 2320 (turbulentný režim), určíme zložené kritérium:

Kde je absolútna drsnosť, m

Pri = 10 ... 500 je koeficient určený Altshulovým vzorcom (prechodná zóna):

Koleno () - 0,8 m Nasávací ventil so sieťkou - 39 m.

Strata hlavy vo výtlačnom potrubí:

Zaťaženie = 1,3…2,0 m/s

Na základe zvolenej rýchlosti a prietoku určíme priemer potrubia pomocou vzorca:

m, A = 6,959

PretožeR e > 2320 (turbulentný režim), určíme zložené kritérium:

Kde - absolútna drsnosť, m, (m.2, p16, príloha 2)

Pri = 10 ... 500 je koeficient určený Altshulovým vzorcom (prechodná zóna):

spätný ventil32 m .

regulačný ventil na výtlačnom potrubí:leq = 0,6 m

Strata hlavy: m

Hlava: m

3. Výber čerpadla pre čerpaciu jednotku

Do súhrnného grafu polí čerpadiel typu K a KM (K - konzolové čerpadlo, KM - konzolovo-monoblokové čerpadlo) nakreslite súradnice Q a H a nájdite ich priesečník. Tento bod leží v poli čerpadla K160/30 s otáčkami n = 1450

4. Určenie prevádzkového bodu čerpadla

Na určenie pracovného bodu zostavíme spoločný graf charakteristík vybraného čerpadla a celkových charakteristík sacieho a výtlačného potrubia čerpacej stanice. Charakteristiku čerpadla zostavujeme podľa údajov čerpadla a celkovú charakteristiku potrubí podľa nasledujúceho vzťahu:

kde A H je špecifický odpor potrubí (charakteristika) čerpacej stanice, s 2 /m 5;

kde Na - tlak v t.A, m;

Q a - prietok v bode A, m 3 / s.

5. Stanovenie parametrov otáčania kolies a výkonu čerpadla

Pracovný bod čerpadla sa veľmi zriedka zhoduje s vypočítaným bodom. Aby sa zabezpečil prenos prevádzky čerpadla z bodu P do bodu A, existuje niekoľko spôsobov.

Zmena sklonu charakteristík potrubí priškrtením prietoku vody na výstupe z čerpadla ventilom. Keď je ventil zatvorený, krivka Hc bude strmšia.

Zmena továrenských charakteristík čerpadla:

a) zmena rýchlosti otáčania;

b) odrezanie priemeru obežného kolesa

Prvá metóda je najjednoduchšia, ale menej účinná, pretože účinnosť inštalácie je znížená. Druhý spôsob (a) sa používa zriedkavo kvôli zložitosti systémov riadenia rýchlosti asynchrónnych elektromotorov používaných na pohon odstredivých čerpadiel. V prípade 2 (b) je zachovaná vysoká účinnosť inštalácie pri minimálnych nákladoch na revybavenie inštalácie, preto ju použijeme.

Na výpočet parametrov čerpadla pri otáčaní kolesa používame teóriu podobnosti. Ak sa pomer skutočného priemeru k podrezanému označí (koeficient otáčania), t.j. potom bude matematický vzťah medzi hlavnými indikátormi čerpadla vyzerať takto:

Z tohto vzorca vyplýva, že s poklesom priemeru kolesa budú charakteristiky čerpadla nižšie ako továrenské. Pri určitej hodnote prejde jedna z charakteristík cez t.A. Problém je nájsť hodnotu. Treba si uvedomiť aj to, že z dôvodu zníženia účinnosti nie je povolené nadmerné pretáčanie kolesa Hranice otáčania sa berú v závislosti od koeficientu rýchlosti čerpadla n S:

Kde n je počet otáčok obežného kolesa

Q - prietok čerpadla, m 3 / s;

H - hlava čerpadla, m

Keďže n S sa ukázalo byť v limite 120 ... 200, potom volíme limity otáčania 11 ... 15%.

Na určenie hodnoty súčiniteľa otáčania nastavíme maximálnu hodnotu súčiniteľa rovnú 1,2. Určíme súradnice bodu 2:

Hodnotu X možno určiť pomocou H1 a Q1:

Požadovaná hodnota súčiniteľa otáčania sa získa ako aritmetický priemer hodnôt X 1 a X 2:

6. Výber motora

Výkon elektromotora na pohon čerpadla pomocou rezacieho kolesa je určený vzorcom:

Kde k je účinník rovný 1,3;

Hustota vody, kg/m³;

pruh - účinnosť prenosu z motora na čerpadlo (0,98-1);

o - účinnosť čerpadla s otočeným kolesom, určená vzorcom:

kde p je účinnosť čerpadla s normálnym obežným kolesom v prevádzkovom bode (Met2 Príloha 5).

Kde p je účinnosť čerpadla s normálnym kolesom v pracovnom bode.

Hodnoty Q, N a H pre čerpadlo s otočeným kolesom.

Podľa výkonu a rýchlosti z katalógu vyberáme asynchrónny motor: AIR 100 S2 Ndv \u003d 4 kW n \u003d 3000 ot./min.

Prevádzka čerpadiel je charakterizovaná množstvom parametrov, z ktorých hlavné sú prietok, tlak (tlak), spotreba energie, užitočný výkon, účinnosť.

Pozrime sa podrobnejšie na každý z hlavných parametrov.

1. smenyčerpadlo Q- množstvo kvapaliny dodávanej čerpadlom za jednotku času.

Vzhľadom na to, že kvapalina v čerpadle prakticky nie je stlačená, najčastejšie používajú objemový prietok (m 3 / s), menej často - hmotnostný prietok (kg / s).

2. tlakčerpadlo H je rozdiel energie na jednotku hmotnosti kvapaliny v prietokovej časti za čerpadlom a pred ním (alebo prírastok mernej energie čerpanej kvapaliny v úseku od vstupu čerpadla po výstup čerpadla). (pozri fragment č. 1D, obr. 1).

kde z 1 – vzdialenosť od osi sacieho potrubia k porovnávacej rovine, m;

z 2 - vzdialenosť od osi výtlačného potrubia k porovnávacej rovine, m;

R 1 a R 2 – absolútne tlaky kvapaliny na vstupe a výstupe čerpadla, Pa;

V 1 a V 2 – rýchlosť tekutiny na vstupe a výstupe z čerpadla, m/s.

Dopravná výška čerpadla je vyjadrená v metroch vodného stĺpca.

Tlak čerpadla R a jeho tlak H súvisiace pomerom R= ρg H, kde ρg je merná hmotnosť pracovnej tekutiny.

3. Mocčerpadlo N- energia dodaná z motora do čerpadla za jednotku času (W). N = M cr · n, kde M cr - krútiaci moment na hriadeli motora; n- frekvencia otáčania hriadeľa.

4. Čistý výkon N p je výkon dodávaný kvapalinovým čerpadlom (W). N n = RQ, kde р – tlak, Pa; Q- objemový prietok, m 3 / s.

5. Výkon čerpadla N viac využiteľného výkonu N n o výške strát. Tieto straty sa odhadujú efektívnosťčerpadlo η = .

Každá pumpa je dodávaná s pasom, ktorý obsahuje charakteristikačerpadlo, to znamená závislosť hlavných parametrov od prietoku (pri dynamických čerpadlách) alebo od tlaku (pri objemových čerpadlách).

Viac podrobností o charakteristikách odstredivého čerpadla nájdete vo fragmente č. 3D, pre charakteristiky piestového čerpadla nájdete vo fragmente č. 4D.

POZNÁMKA.

Pre tých, ktorí majú radi presné formulácie, tu sú úryvky z GOST 17398 - 72:

OBJEMOVÝ ZÁSOBNÍK ČERPADLA - pomer objemu dodaného kvapalného média k času.

HLAVA ČERPADLA - hodnota určená závislosťou.

VÝKON ČERPADLA - výkon spotrebovaný čerpadlom.

UŽITEČNÝ VÝKON ČERPADLA - výkon hlásený čerpadlom privádzanému kvapalnému médiu a určený závislosťou N n = RQ.

ÚČINNOSŤ ČERPADLA je pomer užitočného výkonu k výkonu čerpadla.