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:

1. центробежные

2. осевые

3. вихревые

4. шнековые, черпаковые

5. струйные

Насосы объемные подразделяются на насосы:

1. поршневые приводные, в том числе и мембранные

2. поршневые паровые и пневмонасосы

3. винтовые

4. шестеренные, коловратные, шланговые, шиберные, поршеньковые

5. 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:

1. быть надежными в работе и долговечными;

2. быть экономичными в эксплуатации;

3. быть удобными в монтаже и демонтаже;

4. обладать минимальным количеством деталей и полной их взаимозаменяемостью;

5. иметь минимальный вес и габариты;

6. допускать изменение характеристик в широком диапазоне;

7. работать с возможно меньшей величиной подпора.

Факторы влияющие на работу насоса являются следующими:

1. кавитация;

2. завихрения;

3. вибрация;

4. шумы;

5. осевые и радиальные нагрузки.

В основном центробежные насосы можно разделить на группы:

1. холодные – с температурой перекачиваемой жидкости до 250С;

2. горячие – с температурой перекачиваемых продуктов от 250С до 400С;

3. кислотные и щелочные;

4. для перекачки сниженных нефтяных газов;

5. 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.

1. Расчет характеристики сети

1. 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:

1. Сопротивление фильтра Р_ф = 0,15 МПа.

2. Потеря давления в диафрагме Р_д = 0,03 МПа.

Плотность нефти , кг/м³, при t=55C определим согласно [7.c.2] по формуле:

_t=₂₀-(t-20), (1)

где: ₂₀- плотность жидкости при температуре 20С;

- температурная поправка при t=55С.

Определим удельный вес белебейской нефти , н/м³

=₂₀g=830,49,8=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=₅₅g=804,19.8=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=40C 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.

V_вс=1,5 м/c, V_наг=2,5 м/c.

Расчетный внутренний диаметр определяли согласно [8.c.43] по формуле:

, (4)

где Q_P – 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 d_ВН  d_Р.

По таблице 27.1 согласно [5.c.475] для нагнетательного трубопровода выбираем трубу с d_Н = 146 мм и толщиной  = 6 мм, для всасывающего трубопровода – трубу с d_Н = 194 мм и = 6 мм.

3. Определение истинных скоростей движения жидкости

Истинную скорость определяли по формуле:

V=4Q_p/d_вн², (5)

где d_вн­- внутренний диаметр трубопровода, м.

D_вн=d_нар-2 (6)

Для всасывающего и нагнетательного трубопроводов:

d_ВН.ВС = 194– 26 = 182 мм,

d_ВН.НАГ =146 – 26 = 134 мм.

Подставив численные значения в формулу (5), получим истинные скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:

V_вс=4120/36003,140,182²=1,282 м/c,

V_наг=4120/36003,140,134²=2,365 м/c

4. Построение характеристики сети

Напор сети, который необходимо создать в сети для пропуска заданной подачи определяем согласно [7.c.4] по формуле:

(7)

где Н_С – сопротивление (напор) сети, м;

Н_Г – геометрический напор, м;

Р_к1, Р_к2 – давление в колонне соответственно, Н/м²;

 – удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м³;

h_ВС, h_Н – 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;

l_ВС и l_н – длины трубопроводов, м;

V_ВС,V_н–скорость движения жидкости, м/с;

d_вн.вс и d_вн.н – внутренние диаметры трубопроводов, м;

Геометрический напор определяли по формуле:

Н_Г = H – n , (10)

где H-n – разность геометрических отметок начального и конечного сечения трубопровода, м.

Н_Г = 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:

Re_вс=1,2820,182/4,67810^-6=49877

Re_н=2,3650,134/4,67810^-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 h_д, м, в фильтре h_ф, м и в регулирующем клапане h_k, м определим по формулам:

h_ф=Р_ф/, (14)

h_д=Р_д/, (15)

Подставляя численные значения в формулу (14)-(16) и просуммировав получим:

Подставив найденные численные значения в формулу (7) и определим суммарное сопротивление сети:

H_c=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;

17. Q- подача жидкости, м³/ч.

18. Определяем статический напор сети:

H_o=35 м

Коэффициент сети равен:

Задавшись несколькими значениями подачи в пределах от 0 до (1.21.4) Q_p, 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 Н_с=217 м.

Используя данные таблицы 2 строим характеристику сети.