- •1.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий.
- •2. Выбор насоса
- •2.1. Выбор типа и марки насоса
- •2.2 Комплексная характеристика центробежного насоса.
- •2.3 Регулирование работы насоса 6н-10х4.
- •2.5 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети
- •2.6 Подбор электродвигателя
- •2.7 Описание насосной установки
- •Список использованной литературы.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Стерлитамаке
Кафедра ОНХЗ
Курсовая работа
по дисциплине « Нагнетательные машины»
выполнил: студент группы БМАв–11-31
проверил преподаватель Бондарь К.Е.
Стерлитамак 2015
Содержание
Введение 3
1. Расчет характеристики сети 7
1.1 Обработка исходных данных 7
1.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетающей линий 9
1.3 Определение истинных скоростей движения жидкости 10
1.4 Определение расчетного сопротивления сети и построение характеристики сети 10
2 Выбор насоса 15
2.1 Выбор типа и марки насоса 15
2.2 Комплексная характеристика центробежного насоса 17
2.3 Регулирование работы насоса 18
2.4 Техническая характеристика насоса 19
2.5 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети 21
2.6 Подбор электродвигателя 24
2.7 Описание насосной установки 25
Список использованных источников 27
Введение.
Насос - гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твердыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Все насосное оборудование, предназначенное для перекачивания жидкости можно подразделить на два вида в зависимости от характера воздействия рабочих органов насоса на жидкость: насосы динамические и насосы объемные.
Насосы динамические подразделяются на насосы:
центробежные
осевые
вихревые
шнековые, черпаковые
струйные
Насосы объемные подразделяются на насосы:
поршневые приводные, в том числе и мембранные
поршневые паровые и пневмонасосы
винтовые
шестеренные, коловратные, шланговые, шиберные, поршеньковые
ручные
В нефтяной промышленности в основном применяются поршневые, плунжерные, ротационные и центробежные насосы. Применение вихревых насосов ограничено небольшой производительностью их вследствие низкого КПД; кроме того, они требуют незагрязненных жидкостей в виду необходимости обеспечения малых зазоров между колесом и стенками корпуса.
В химических и нефтехимических производствах насосы являются одним из основных видов оборудования, надежная работа которого обеспечивает непрерывность технологического процесса. Насосы используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (кислот, щелочей различных концентраций, органических продуктов, сжиженных газов и др. веществ) при различных температурах. Перекачиваемые жидкости характеризуются различной температурой кристаллизации, содержанием растворенных газов, взрывоопасностью, токсичностью, склонностью к полимеризации, налипанию и т.п.
Центробежные насосы получили в настоящее время большое распространение, а во многих химических производствах полностью вытеснили поршневые насосы. Это объясняется их большими достоинствами, к числу которых относятся:
1) малая металлоемкость, сравнительно небольшой вес, легких фундамент и небольшая занимаемая площадь, а также более низкая стоимость в сравнении с поршневыми насосами;
2) высокая производительность при плавной и непрерывной подаче жидкости без помощи воздушных колпаков;
3) непосредственное соединение с электродвигателями
4) простота пуска и регулирования, ремонта и обслуживания;
5) отсутствие всасывающих и нагнетательных клапанов и, следовательно, меньшая чувствительность к загрязнениям перекачиваемых жидкостей;
6) высокая надежность в работе и долговечность.
Существенными недостатками центробежных наососв является низкий коэффициент полезного действия при малой производительности (ниже 0,25-0,30 м3/с) вследствие сужения проточных каналов и сопряженного роста гидравлических сопротивлений.
Насосы для нефтяной и химической промышленности должны удовлетворять следующим требованиям:
быть надежными в работе и долговечными;
быть экономичными в эксплуатации;
быть удобными в монтаже и демонтаже;
обладать минимальным количеством деталей и полной их взаимозаменяемостью;
иметь минимальный вес и габариты;
допускать изменение характеристик в широком диапазоне;
работать с возможно меньшей величиной подпора.
Факторы влияющие на работу насоса являются следующими:
кавитация;
завихрения;
вибрация;
шумы;
осевые и радиальные нагрузки.
В основном центробежные насосы можно разделить на группы:
холодные – с температурой перекачиваемой жидкости до 250С;
горячие – с температурой перекачиваемых продуктов от 250С до 400С;
кислотные и щелочные;
для перекачки сниженных нефтяных газов;
для перекачки воды.
Эти группы насосов можно разделить на низконапорные (одноступенчатые), средненапорные (двух- и многоступенчатые) и высоконапорные (многоступенчатые).
В свою очередь каждая из этих групп подразделяется на насосы малой производительности (до 100 м3/ч) и большой производительностью (от 100 м3/ч и выше).
Конструкция корпуса центробежного насоса определяется тремя основными факторами: температурой, давлением и характером перекачиваемой жидкости.
Маркировка насосов нормального ряда:
первая цифра – диаметр всасывающего патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный;
Н – нефтяной;
Г – горячий;
Д – первое колесо двухстороннего входа;
В – вертикальный;
К – консольный;
КЭ – консольный, смонтированный на электродвигатель;
Вторая цифра - коэффициент быстроходности, уменьшенная в 10 раз и округленная;
третья цифра – число ступеней;
К – кислотный;
С – для сжиженных газов.
Примеры обозначения и маркировка насосов: НК 560/335-120В1БСОПТВ2, где НК 560/335-120 – типоразмер В1БСОПТВ2 – исполнение.
ГОСТ 10168 – 68 регламентирует типы и исполнение центробежных химических насосов, назначение и область применения. Стандартом предусматривается шесть основных типов насосов:
Х – химический консольный на отдельной стойке;
АХ – химический консольный на отдельной стойке для перекачивания абразивных жидкостей;
ХГ – химический герметичный моноблочный с электродвигателем;
ХП – химический погружной ;
ПХП- химический, погружной, с выносными опорами, для перекачки пульп.
ХПА – химический , погружной для перекачки абразивных жидкостей.
Пример обозначения и маркировки насоса:
4АХОВ-9И1-2Г,
где 4 – диметр всасывающего (напорного у погружных и герметических насосов) патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз; АХ – тип насоса; О – корпус насоса обогреваемый; В - вертикальное положение оси вала; 9 – коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз; И – материал проточной части насоса; 1 – диаметр рабочего колеса; 2Г – уплотнение вала.
В марке герметичного насоса вместо обозначения уплотнения указывают мощность электродвигателя и его исполнение в зависимости в зависимости от температуры перекачиваемой жидкости и давления на входе в насос. Например: 4ХГВ-6А-40-4.
Расчет характеристики сети
Обработка исходных данных
Рисунок 1- Схема насосной установки для подачи Белебейской нефти
Таблица – 1 Исходные данные
№ |
Q, м3/ч |
t,C |
Уд.вес t, н/м3 |
Отметки
|
lвс, м |
lнагн, м | |
n , м |
H , м | ||||||
3 |
120 |
55 |
8520 |
-3 |
32 |
30 |
950 |
Примечания:
Сопротивление фильтра Рф = 0,15 МПа.
Потеря давления в диафрагме Рд = 0,03 МПа.
Плотность нефти , кг/м3, при t=55C определим согласно [7.c.2] по формуле:
t=20-(t-20), (1)
где: 20- плотность жидкости при температуре 20С;
- температурная поправка при t=55С.
Определим удельный вес белебейской нефти , н/м3
=20g=830,49,8=8138 н/м3
Определим температурную поправку в зависимости от удельного веса , н/м3 =0.000752
После подстановки числовых значений в формулу (1) получим:
55=0,8304-0,000752(55-20)=804,1 кг/м3
Найдем уточненный удельный вес 72, н/м3, а именно:
55=55g=804,19.8=7880,2 н/м3
Кинематические коэффициенты вязкости нефти согласно [3.c.12] при температуре t=20 C 20=13,8 мм2/с и при температуре t=40C 70=7,42 мм2/с
Определим коэффициент крутизны U по формуле:
(2)
Определим кинематический коэффициент вязкости по формуле Филонова:
(3)
1.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий.
Скорость во всасывающем и нагнетательном трубопроводах при вязкости нефти =4,678 мм2/c принимаем согласно [4.c.263] по табл. 33.
Vвс=1,5 м/c, Vнаг=2,5 м/c.
Расчетный внутренний диаметр определяли согласно [8.c.43] по формуле:
, (4)
где QP – заданная расчетная подача, м3/с;
V – скорость движения жидкости в трубах, м/с.
После подстановки числовых значений в формулу (4) получим:
По найденным расчетным внутренним диаметрам по ГОСТ 8732-72 подбираем трубы с минимальной толщиной стенки так, чтобы dВН dР.
По таблице 27.1 согласно [5.c.475] для нагнетательного трубопровода выбираем трубу с dН = 146 мм и толщиной = 6 мм, для всасывающего трубопровода – трубу с dН = 194 мм и = 6 мм.
Определение истинных скоростей движения жидкости
Истинную скорость определяли по формуле:
V=4Qp/dвн2, (5)
где dвн- внутренний диаметр трубопровода, м.
Dвн=dнар-2 (6)
Для всасывающего и нагнетательного трубопроводов:
dВН.ВС = 194– 26 = 182 мм,
dВН.НАГ =146 – 26 = 134 мм.
Подставив численные значения в формулу (5), получим истинные скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:
Vвс=4120/36003,140,1822=1,282 м/c,
Vнаг=4120/36003,140,1342=2,365 м/c
Построение характеристики сети
Напор сети, который необходимо создать в сети для пропуска заданной подачи определяем согласно [7.c.4] по формуле:
(7)
где НС – сопротивление (напор) сети, м;
НГ – геометрический напор, м;
Рк1, Рк2 – давление в колонне соответственно, Н/м2;
– удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м3;
hВС, hН – потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях,
определяемых согласно [7.c.4] по формулам:
, (8)
(9)
где 1,05 – коэффициент, учитывающий местные потери в трубопроводах;
ВС, н – коэффициент сопротивления по длине всасывающей и нагнетательной линий;
lВС и lн – длины трубопроводов, м;
VВС,Vн–скорость движения жидкости, м/с;
dвн.вс и dвн.н – внутренние диаметры трубопроводов, м;
Геометрический напор определяли по формуле:
НГ = H – n , (10)
где H-n – разность геометрических отметок начального и конечного сечения трубопровода, м.
НГ = 32 – (-3) = 35 м.
Вычислим разность давлений в конечном и начального сосудах и выражаем в метрах столба перекачиваемой жидкости.
Р2-Р1/=0м
Числа Рейнольдса определим по формулам:
, (11)
Подставив числовые значения в формулу (11),получим:
Reвс=1,2820,182/4,67810-6=49877
Reн=2,3650,134/4,67810-6=67745
Для новых бесшовных стальных труб абсолютную шероховатость согласно [7.с.6] принимаем равной =0,03 мм.
Вычисляем отношения внутренних диаметров трубопроводов к абсолютной шероховатости :
Так как при , то коэффициенты гидравлического сопротивления определяем согласно [7.c.6] по формулам:
(12)
(13)
После подстановки числовых значений в формулы (12), (13) получим:
Потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах определим по формулам (8) и (9):
Найдем потери напора в остальных элементах сети.
Потеря напора в диафрагме hд, м, в фильтре hф, м и в регулирующем клапане hk, м определим по формулам:
hф=Рф/, (14)
hд=Рд/, (15)
Подставляя численные значения в формулу (14)-(16) и просуммировав получим:
Подставив найденные численные значения в формулу (7) и определим суммарное сопротивление сети:
Hc=35+1,02+159,32+21,13=216,47 м.
Для построения характеристики сети воспользуемся уравнением, записанным согласно [8.c.7]:
, (18)
Где - статический напор сети, м;
- коэффициент сети, ч2/м5;
Q- подача жидкости, м3/ч.
Определяем статический напор сети:
Ho=35 м
Коэффициент сети равен:
Задавшись несколькими значениями подачи в пределах от 0 до (1.21.4) Qp, определяем сопротивление сети для каждой из них .
Результаты вычислений сведем в таблицу 2.
Таблица 2- Расчет сопротивления сети
№ |
Q, м3/ч |
Q2, м6/ч2 |
К, ч2/м5 |
КQ2, м |
Н0, м |
НС=Н0+KQ2, м |
1 2 3 4 5 6 |
0 30 60 90 120 150 |
0 900 3600 8100 14400 22500 |
0,012602 0,012602 0,012602 0,012602 0,012602 0,012602 |
0 11,34 45,37 102,08 181,47 283,55 |
35 35 35 35 35 35 |
35 46,34 80,37 137,08 216,47 318,55 |
В дальнейших расчетах используем округленное значение Нс=217 м.
Используя данные таблицы 2 строим характеристику сети.