Определение типа насоса

Содержание

Введение

1 Исходные данные для расчета                                                                                                  6

2 Схема насосной установки                                                                                                         7           3 Бланк исходной информации                                                                                                    8

4 Расчет гидравлических характеристик схемы                                                                            10

    4.1 Расчет диаметров трубопроводов                                                                                         10

    4.2 Потери напора в трубопроводе                                                                                           12

   4.3 Расчет гидравлических сопротивлений по общей ветви                                                 13

       4.3.1 Потери напора на трение                                                                                               13 

       4.3.2 Расчет потерь на  местные сопротивления                                                                13

   4.4 Расчет гидравлических сопротивлений по 1 ветви                                                           14

       4.4.1 Потери напора на трение                                                                                               14

       4.4.2 Расчет потерь на  местные сопротивления                                                                14

    4.5 Расчет гидравлических сопротивлений по 2 ветви                                                           14

       4.5.1 Потери напора на трение                                                                                         14

       4.5.2 Расчет потерь на местные сопротивления                                                         15

    4.6 Расчет гидравлических сопротивлений по 3 ветви                                                           16

        4.6.1 Потери напора на трение                                                                                              16

        4.6.2 Расчет потерь на  местные сопротивления                                                               16

    4.7 Выбор стандартной гидравлической машины                                                                   17

Вывод                                                                                                                                              21

Приложение 1:    Спецификация к чертежу насоса                                                                    22

Приложение 2:    Чертеж разработанного насоса                                                                       23

Список используемой литературы                                                                                               24

Введение

    Гидравлической машиной называют машину, которая сообщает протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидродвигатель).

   Работа насоса характеризуется его подачей, напором, мощностью, КПД и частотой вращения.

   Подача – расход жидкости через напорный (выходной) патрубок.

   Напор – разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса и перед ним:

Н = zн – zв + (pн – pв)/(ρg) + (υн2 – υн2) /(2g).

   Мощность – энергия, подводимая к насосу от двигателя за единицу времени:

Nп = QρgH

КПД насоса – отношение полезной мощности к потребляемой:

η = Nп/N.

   Графические зависимости напора, мощности на валу и КПД насоса от его производительности при постоянном числе оборотов называют характеристиками насоса. При выборе насоса необходимо учитывать характеристику сети, то есть трубопровода и аппаратов, через которые перекачивается жидкость. Характеристика сети выражает зависимость между расходом жидкости Q и напором Н, необходимым для перемещения жидкости по данной сети. Напор может быть определен как сумма геометрической высоты подачи Нг и потерь напора hп. Точка пересечения характеристик называют рабочей точкой. Она отвечает наибольшей производительности насоса при его работе на данную сеть. Если требуется более высокая производительность, то необходимо либо увеличить число оборотов электродвигателя, либо заменить данный насос на насос большей производительности. Насос должен быть выбран так, что рабочая точка соответствовала требуемой производительности и напору в области наибольших КПД.

   Для того, чтобы изменить режим работы насоса, необходимо изменить характеристику насоса либо насосной установки. Это изменение характеристик для обеспечения требуемой подачи называют регулированием.

Регулирование задвижкой (дроссели­рованием)

   Предположим, что насос дол­жен иметь подачу не QA, соответствую­щую точке А пересечения характеристики насоса с характеристи­кой насосной установки, а QB (рис. 1). Пусть QB < QA.  Этой по­даче соответствует рабочая точка В характеристики насоса. Для то­го чтобы характеристика насосной установки пересекалась с кривой напоров Н = f(Q) в точке В, необходимо увеличить потери напора в установке. Это осуществляется прикрытием регулирующей задвижки, установленной на напорном трубопроводе. В резуль­тате увеличения потерь напора в установке характеристика насос­ной установки пойдет круче и пересечет кривую напоров Н = f(Q) насоса в точке В. При этом режиме напор насоса скла­дывается из напора НBy , расходуемого в установке при эксплуатации с полностью  открытой

задвижкой,  и потери напора  в  за­движке hз.:

НB = НBy + hз.

   Таким образом, регулирование работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии, снижающие КПД установки. Поэтому этот способ регулирования неэкономичен. Однако, благодаря   исключительной  простоте, регулирование дросселированием получило наибольшее распространение.

                                                                                      Рисунок1. Регулирование насоса дросселированием

Регулирование изменением числа оборотов насоса

    Изменение числа   оборо­тов насоса  ведет к изменению  его  характеристики  и,   следовательно,  к изменению  рабочего режима (рис. 2). Для осуществления регулирования изменением   числа   оборотов  необходимы двигатели с переменным  числом оборотов.

   Такими    двигателями     являются электродвигатели постоянного тока, паровые и газовые турбины и двигатели внутреннего  сгорания.   Наиболее   распространенные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором практически не допускают   изменения числа оборотов. Применяется также изменение числа оборотов включением сопротивления в цепь ротора асинхронного двигателя с фазовым ротором, а также гидромуфтой, установленной между двигателем и насосом.

Регулирование работы насоса изменением числа его оборотов более экономично, чем регулирование дросселированием. Даже применение гидромуфт и сопротивления в цепи ротора асинхрон­ного двигателя, связанные с дополнительными потерями мощ­ности, экономичнее, чем регулирование дросселированием.

Рисунок 2. Регулирование насоса изменением числа оборотов.             

Регулирование перепуском

    Оно осуществляется перепуском части рас­хода жидкости, подаваемой насосом, из напорного трубопровода во всасы­вающий по обводному трубопроводу, на котором установлена задвижка. При изменении степени открытия этой задвижки изменяется расход перепускаемой жидкости и, следовательно, расход во внешней сети. Энергия жидкости, проходящей по обводному трубо­проводу, теряется. Поэтому регулирование перепуском неэкономично.

Регулирование поворотом лопастей

   Оно применяется в сред­них и крупных поворотнолопастных   осевых   насосах. При повороте лопастей изменяется характеристика  насоса и, следовательно, режим его работы (рис. 3). КПД насоса при повороте лопа­стей изменяется незначительно, поэтому этот способ регулирования значительно экономичнее регулирования дросселирова­нием.

Рисунок 3. Регулирование насоса изменением угла установки лопастей.

Наименьшая мощность получается при регулировании изменением числа оборотов, несколько больше мощность при регулировании дросселированием, самая большая – при регулировании перепуском: NB об < NBдр < NB пер. Этот результат справедлив лишь для насосов, у которых с увеличением подачи мощность увеличивается (тихоходные и нормальные центробежные насосы). Если с увеличением подачи мощность уменьшается (например, осевые насосы), то регулирование перепуском экономичнее регулирования дросселированием.

Рисунок 4. Сравнение экономичности разных спосо­бов   регулирования  насоса

1 Исходные данные для расчета

Длины участков:

    l1 = 12 м;     l2 = 16 м;      l3 = 25 м;      l4 = 1,5 м;      l5 = 2 м;      l6 = 1 м.

Отметки установки приемных емкостей:

    z1 = 8 м;       z2 = 12 м;      z3 = 18 м.

Свободный напор в точках потребления:

   H1= 4 м;         H2= 8 м;       H3= 6 м.

Расходы жидкости на участках:

  Q1= 60 м3/ч;        Q2= 30 м3/ч;      Q3= 110 м3/ч.

Угол раскрытия диффузора α = 30º.

Длина теплообменника Lтр = 1,6 м.

Диаметр расширительной емкости dр = 0,5 м.

3 Бланк исходной информации

Количество ветвей – 3.

Состояние труб – с незначительной коррозией.