2.4 Расчет и выбор насоса

1. Исходные данные для всасывающей линии

• Температура перекачиваемой воды: 17,5⁰С;

• Расход воды (увеличить в двое из-за холодильника): 18,98 м/с;

• Длина трубопровода на линии всасывания: 30м;

• Вход в трубу (принимаем с острыми краями): 1;

• Вентиль прямоточный: 1;

• Колено с углом 90⁰: 2.

2. Расчет всасывающей линии

Рассчитываем объемный расход охлаждающей воды, принимая плотность воды при 17,5⁰С.

Плотность [2]:

Т₁ = 10 ρ₁ =1000 кг/м³

Т₂ = 20 ρ₂ =998 кг/м³

Вязкость [2]:

Т₁ = 10 μ₁ =1000·10^-6 Па·с

Т₂ = 20 μ₂ =1310·10^-6 Па·с

где G_в – расход воды, кг/с;

ρ_в – плотность воды, м³/с.

Выбираем трубу для всасывающей линии со следующими параметрами:

d_нар = 108 мм, толщина стенки δ_ст= 4,0 мм.

Фактическая скорость воды в трубе

где V_в – объемный расход охлаждающей воды, м³/с;

d_вн – внутренний диаметр трубы для всасывающей линии, м;

Принимая, что коррозия трубопровода незначительна, произведем определение потерь на трение и местное сопротивление

где μ_в – вязкость воды, мПа·с;

d_вн – внутренний диаметр трубы для всасывающей линии, м;

ω – фактическая скорость воды, м/с;

ρ_в – плотность воды, м³/с.

Режим турбулентный.

Примим абсолютную шероховатость Δ=0,2 мм[2], тогда относительная шероховатость составит

В турбулентном потоке различают 3 зоны которых коэффициент трения (λ) рассчитывают по разным формулам.

а) зону гладкого трения

б) зону смешанного трения

в) зону автомодельной по отношению к Re

Т.к. 10/e = 6250, 560/e = 350000, то .

Поскольку ,то имеет место автомодельная зона по отношению к Re и расчет коэффициента трения рассчитываем по формуле[1]:

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений [1]:

вход в трубу с острыми краями: ξ₁=0,5

вентиль прямоточный: ξ₂=0,5

колено с углом 90⁰: ξ₃=1,1

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле[1]:

где λ – коэффициент трения

d_вн – внутренний диаметр трубы для всасывающей линии, м;

сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ω – фактическая скорость воды, м/с.

Исходные данные для нагнетающей линии:

• Температура перекачиваемой воды: 17,5⁰С

• Длина трубопровода на линии нагнетания: 50 м

• Выход из трубы: 1

• Вентиль прямоточный: 4

• Колено с углом 90⁰: 5

• Тройник (поток выходит из магистрали): 1

• Тройник (поток входит в магистраль): 1

• Внезапное сужение (выходное отверстие конденсатора и холодильника): 1

• Внезапное расширение (входное отверстие конденсатора и холодильника): 1

• Собственное гидравлическое сопротивление конденсатора: 1

• Собственное гидравлическое сопротивление холодильника: 1

• Геометрическая высота подъема воды: 30 м

Расчет нагнетающей линии

Выбор трубы со следующими параметрами[1,стр.16]

d_нар = 108 мм, толщина стенки δ_ст= 4,0 мм

Т_ср = 17,5⁰С

μ_в = 951·10^-6 Па·с

ρ_в = 997,6 кг/м³

где μ_в – вязкость воды, мПа·с;

d_вн – внутренний диаметр трубы для всасывающей линии, м;

ω – фактическая скорость воды, м/с;

ρ_в – плотность воды, м³/с.

, режим турбулентный.

Абсолютная шероховатость [2] Δ=0,2 мм, тогда относительная шероховатость:

, то автомодельная зона, расчет коэффициента трения:

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений:

выход из трубы: ξ₁=1,0

колено с углом 90⁰: ξ₂=1,1

вентиль прямоточный: ξ₃=0,5

тройник (поток выходит из магистрали): ξ₄=0,93

тройник (поток входит в магистраль): ξ₅=0,63

внезапное сужение (выходное отверстие конденсатора и холодильника): ξ₆=0,28

внезапное расширение (входное отверстие конденсатора и холодильника): ξ₇=0,32

Потерянный напор на всасывающей линии находим по формуле[1]:

где λ – коэффициент трения;

d_вн – внутренний диаметр трубы для всасывающей линии, м;

сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ω – фактическая скорость воды, м/с.

Определяем общие потери напора:

Находим потерянный напор насоса по формуле [1]:

где р₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

р₂ - давление в аппарате, в которой подается жидкость, Па;

Н_r – геометрическая высота подъема жидкости, мм.вод.ст

h_п – общие потери напора.

1 ат=9,81·10⁴ Па

Полезную мощность, затраченную на перекачивание жидкости, определяется по формуле:

где ρ – плотность воды, м³/с.

Q – расход (подача);

Н – потребный напор насоса.

Мощность на валу двигателя:

где N_п – полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости, Вт;

η_н и η_пер – коэффициенты полезного действия.

η_пер=1 η_н=0,6

По таблице устанавливаем, что заданным подаче и напору более всего соответствует насос со следующими характеристиками: табл.1[1]

по приложению 1.

• Марка насоса: Х90/49

• Объемный расход подаваемой жидкости: 2,5·10^-2 м³/с

• Напор насоса: Н=40 м.вод.ст.

• Частота вращения вала: 48,3 с^-1

• КПД насоса: 0,70

• Тип электродвигателя: АО272-2

• Мощность электродвигателя: 30 кВт

• КПД двигателя: 0,89

Вывод: Выбранный нами электродвигатель подходит с запасом.