Роторные насосы

Министерство  сельского хозяйства РФ

Департамент  кадровой  политики  и  образования

ФГОУ  ВПО  Ижевская  Государственная

сельскохозяйственная  академия 
 
 

Контрольная работа

по  дисциплине: 

ТЕПЛОМАССОБМЕН  ОБОРУДОВАНИЯ

ПРЕДПРИЯТИЙ 
 
 
 
 
 

                                                                       Выполнил: Сухарев С.Ф.

                                                                                      Cпециальность: ЭнОП

                                        Курс:  5

      Шифр: 07014

                                                                                      Проверил:   
 

                                                                                      Дата_________________ 

                                                                                      Подпись______________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ижевск  2011 г. 

Задача 1

 

   Рассчитать допустимую геометрическую высоту Н_{Г ДОП}. расположения насоса над уровнем всасываемой воды и мощность на валу.

                 

                      ДАНО : 

Подача насоса V =265 м³/ч;

Давление за насосом Р_К =0,7 МПа;

Температура подаваемой воды  t =35ºC;

Изменение напора во всасывающем водопроводе  Н_ВС =0,48 м;

Давление над  уровнем всасываемой воды  Р_о =0,1 МПа;

     Установка  оборудована центробежным насосом двухстороннего входа типа Д320-70 (ГОСТ 10272-77). Его характеристики:

Внутренний диаметр  рабочего колеса d₁ =0,12 м;

Частота вращения вала n=1470 мин^-1;

КПД насоса =0,76 

     Начертить схему установки насоса с указанием основных размеров.

                      РЕШЕНИЕ :

     По  таблицам  насыщенного водяного пара находим давление насыщения по температуре всасываемой жидкости.

           Т_вод=273+t=273+35=308 К;

           Р_НП =5,62 кПа.

     Высота  кавитационного слоя рассчитывается по формуле

          Н_КАВ = (Р_о - Р_НП )/( · g),

где = 1000 кг/м³ – плотность воды;

       g= 9,8 м/с² – ускорение свободного падения.

     Н_КАВ = (0,1· 10⁶ – 5,62· 10³)/(1000 · 9,8)=9,63 м.

     Критическая  высота всасывания с учётом  двухстороннего входа насоса  будем составлять:

         Н_{ВС КР} = Н_КАВ -10 · ((V/2)^1/2 · n/С)^4/3,

где С = 900– кавитационный коэффициент быстроходности или коэффициент

                      Руднева ;

         Н_{ВС КР} = 9,63 -10 · ((265/2· 3600)^1/2 ·1470/900)^4/3 = 7,49 м.

     Скорость  во всасывающем патрубке насоса  рассчитывается по формуле:

          С = V/S ,

где S –площадь сечения всасывающего патрубка, м²;

          S= d_ВС ²· /4,

где d_ВС – диаметр всасывающего патрубка, м.

          S= 0,12²· 3,14/4 = 0,011 м²

          С = 265/0,011· 3600= 6,69 м/с.

     Допустимая  геометрическая высота расположения  насоса над уровнем всасываемой  воды вычисляется по формуле:

          Н_{Г ДОП} = Н_{ВС ДОП} - Н_ВС - С²/2 g- d₁/2

          Н_{Г ДОП} = 6,95 - 0,48 - 6,69²/2 · 9,8 – 0,12/2 =4,12 м.

     Найдём  допустимую высоту всасывания  по формуле:

          Н_{ВС ДОП} =Н_{ВС КР} - 0,25 · (Н_КАВ - Н_{ВС КР}),

          Н_{ВС ДОП} =7,49 - 0,25 · (9,63 – 7,49) = 6,95 м.

     Мощность  на валу насоса находится по  следующей формуле:

           N = · g· V· H/(1000 · ),

  где Н – напор насоса

           Н= (Р_К – Р_б )/ · g,

где Р_б – абсолютное давление в насосе перед входным сечением межлопастных

               каналов. Р_б находится из уравнения Бернулли, записываемого для потока от

               поверхности воды в деаэраторе  до входа в межлопастные каналы  рабочего

               колеса насоса.

          Р_б =  Р_о+ · g · Н_{Г ДОП} - · g· Н_ВС - · с²/2

          Р_б =  0,1· 10⁶ + 1000 · 9,8 · 4,12 – 1000 · 9,8 · 0,48 -1000 · 6,69²/2 = 0,113 МПа

          Н= (0,7 – 0,113)/1000 · 9,8 = 60 м.

         N = 1000 · 9,8 · 265 · 60/(3600 · 1000 · 0,76) = 56,9 кВт. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задача 2  

   Определить количество ступеней Z и ход S и диаметр D поршня в каждой ступени, мощность N на валу горизонтального крейцкопфного компрессора с дифференциальным поршнем.

                 

                      ДАНО :

Конечное давление Р_К = 4 МПа;

Подача при  условиях всасывания V₁ = 8 м³/мин;

Относительный объём мёртвого пространства а = 0,055;

Частота вращения вала n = 930 мин^-1;

Начальная температура  воздуха, до которого его охлаждает вода

 в промежуточных  охладителях  t = 20ºC;

Начальное давление всасывания Р₁ = 0,1 МПа;

Показатель политропы  расширения воздуха в мёртвом  пространстве  m = 1,2;

Термический коэффициент   _Т = 0,93;

Коэффициент герметичности  _Г = 0,96;

Изотермический  КПД   _ИЗ = 0,65;

Механический  КПД   _М = 0,87;

Коэффициент потерь давления в промежуточных охладителях  _Е = 0,93;

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра для первой ступени  Е = 0,7. 

     Вычертить схему компрессора с указанием рассчитанных геометрических размеров.

                      РЕШЕНИЕ : 

     Принимаем  количество ступеней Z = 2, газовым сопротивлением при входе пренебрегаем.

     Степень  повышения давления одной ступени  компрессора находится по формуле :          Е = (Е_к/ ,

где Е_к – степень повышения давления компрессора в целом;

      _Е = 0,93 – коэффициент, учитывающий потери давления в промежуточных

                          охладителях.

          Е_к = Р_К / Р₁ = 4 / 0,1 = 40;

          Е = (40 / = 6,56.

      

Рабочий объём  цилиндра первой ступени рассчитывается по формуле:

          = , 

где  _Т = 0,93 - термический коэффициент; 

       _Г = 0,96 - коэффициент герметичности.

  = 0,0121 м³

      Для первой ступени компрессора,  образованной поршнем одного  диаметра D₁, рабочий объём цилиндра определяется площадью поршня и его ходом.

          = ,

     Для  горизонтальных крейцкопфорных компрессоров отношение хода  поршня к  диаметру цилиндра для первой ступени принимается по формуле (е = 0,6…0,9): 

          е = S / D₁ = 0,7

     Из  последних двух формул находим  диаметр поршня первой ступени: 

          D₁ = = = 280 мм.

     Ход  поршня будет составлять:

          S = е · D₁ = 0,7 ∙ 280 = 196 мм.

     При  охлаждении в промежуточном охладителе  до начальной температуры, рабочий  объём цилиндра будет составлять:

          = ,

где  Р_ПР – промежуточное давление за первой ступенью.

          Р_ПР = Е · Р₁ = 6,56  ∙ 0,1 = 0,656 МПа,

          = = 0,00198 м³

     Для  второй ступени, образованной  дифференциальным поршнем с диаметрами  D₁ и D₂ , рабочий объём цилиндра определяется по формуле :

          = ,

    

Из последнего уравнения находим диаметр поршня для второй ступени:

          D₂ = = = 256 мм.