- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Державний вищий навчальний заклад Український державний хіміко-технологічний університет
- •1. Умови завдання
- •2. Розрахунок мережі трубопроводів і підбір відцентрового насоса
- •3. Приклад розрахунку мережі трубопроводів та підбору насоса
- •4. Завдання
- •Вихідні дані
- •Вихідні дані
- •Вихідні дані
- •Вихідні дані
- •Вихідні дані
- •Вихіжні дані
- •Додатки
- •II. Всмоктуючий клапан (з сіткою)
- •Список літератури
3. Приклад розрахунку мережі трубопроводів та підбору насоса
Розрахувати та підібрати відцентровий насос і двигун для подачі води з відкритого резервуару, в якому відмітка розрахункового рівня ↓А в резервуарі з рівнем ↓С, що знаходиться в будівлі цеху згідно заданій схемі насосної установки, відмітка осі насоса ↓О.
Схема установки показана на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Схема насосної установки
Вихідні дані:
Витрата води Q= 35 /с;
Діаметр всмоктуючої труби = 150 мм;
Діаметр нагнітальної труби = 125 мм;
Довжина всмоктуючого трубопроводу 15 мм;
Довжина нагнітального трубопроводу 450 м;
Відмітка рівня води ↓А - 162;
Відмітка рівня води ↓С - 167;
Відмітка осі насоса ↓О - 155;
температура води t = 20 С;
матеріал труб - сталь, що була у вживанні
абсолютна шорсткість =1 мм;
вільний напір води = 3 м;
коліно (r/R) = 0,5.
Розрахунок
Для вибору насоса розраховують характеристику мережі трубопроводів, яка визначається за формулою (2.1). Вхідна в неї геометрична висота підйому рідини визначається як різниця відміток рівнів рідини
= С – А = 167 – 162 = 5 м.
Тоді сума постійних напорів Н0 з формули (2.3)
=+= 5 + 3 = 8 м.
Для визначення змінної складової в формулі (2.1) задаємося чотирма значеннями витрати від Q = 0 до Q = :
= 0 м3/с; 0,015м3/с; = 0,03м3/с; = 0,035м3/с.
Щоб визначити втрати напору у всмоктуючому трубопроводі, спочатку розраховують середні швидкості руху води для прийнятих витрат за формулою
.
При = 0 м3/с =0 м/с
При 0,015м3/с ==0,85 м/с;
При = 0,03м3/с ==1,7 м/с;
При = 0,035м3/с ==1,98 м/с.
Визначаємо відповідні критерії Рейнольдса за формулою (2.7), де кінематичний коефіцієнт в’язкості (додаток1):
=0;
=;
=;
=;
Для всіх прийнятих витрат отриманий турбулентний режим. Встановимо по матеріалу труб і числу Рейнольдса, чи будуть вони гідравлічно шорсткими. Визначаємо товщину ламінарної плівки за формулою (2.9) та зіставляємо із заданою шорсткістю (середньою висотою виступу) :
=0;
=;
=;
=;
Товщина ламінарної плівки для усіх витрат вийшла менше абсолютної шорсткості ,тобто, . Отже, труби з гідравлічно шорсткими стінками. Для сталевих труб, що були у вживанні, коефіцієнт тертя при турбулентному режимі визначається за формулою Шевелева (2.13)
Втрати напору на тертя для всіх прийнятих витрат визначаються за формулою (2.6):
;
;
;
.
Витрати напору на місцеві опори у всмоктуючому трубопроводі визначаються за формулою (2.14), в якій сума коефіцієнтів місцевих опорів записується згідно схеми всмоктуючого трубопроводу – як сума коефіцієнта клапана і трьох поворотів
.
Значення =6,5;=0,29приймають з додатку 2;
;
=;
=;
=.
Складаємо загальні витрати у всмоктуючому трубопроводі по (2.5):
;
;
;
.
Для визначення загальних витрат напору в нагнітальному (напірному) трубопроводі приймають коефіцієнт шорсткості для сталевих труб n=0,012 (додаток 3).
Визначають коефіцієнт Шезі за формулою (2.19), прийнявши y=1/6:
.
Знаходять витратну характеристику К за формулою (2.18)
.
Визначають постійну трубопроводу S за формулою (2.17)
.
Тоді загальні втрати в нагнітальному трубопроводі за формулою (2.20)
;
;
;
.
Складають загальні втрати у всмоктуючому та нагнітальному трубопроводах за формулою (2.2):
;
;
.
Визначають повний напір води в мережі, який необхідно забезпечити на початку нагнітального трубопроводу:
;
;
;
.
По зведеному графіку подач та напорів [7] орієнтовно приймають марку насоса 4К-6. В каталозі насосів [7, c.2l] знаходять робочі характеристики насоса.
В тому ж масштабі, що й характеристика Q-Н для даного насоса, будують характеристику мережі Q-.Накладають кальку з побудованою характеристикою Q-надві робочі характеристики Q-H для насосів. Для заданої максимальної витрати Q = 0,035 м3/с робоча точка насоса знаходиться на перетині характеристики мережі Q-та робочої характеристики Q-H з діаметром робочого колеса D= 272 мм для насоса 4К-6. Виписують з каталогу технічні параметри насоса 4К-6 (табл. 3.1).
Таблиця 3.1
Марка насоса |
Витрата Q, л/с |
Повний напір Н, м |
Частота обертів |
Потужність, кВт |
ККД насоса, % |
Допустима висота всмоктування |
Діаметр робочого колеса D, м | |
На валу насоса |
Електро-двигуна | |||||||
4К-6 |
37,5 |
72,5 |
2900 |
40,5 |
55 |
66 |
4 |
272 |
Габаритні розміри та схеми насосів типу К приведені в [7, с.30, 31, 32].