Выбор центробежного насоса

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

о, во всасывающем и нагнетательном трубопроводах;

vвс, vн - скорость, соответственно, во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м/с

м/с; (7)

 

м/с; (8)

 

Заменяя скорость v через подачу Q и диаметр d, требуемый напор Нтр по формуле (1) запишется в следующем развернутом виде

 

м; (9)

 

или

 

Hтp = Hг + S Q2 м; (10)

 

где S - коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода, с2/м5, равный

 

с2/м5 (11)

 

Для определения Нтр необходимо знать диаметры всасывающего dBC и нагнетательного dн трубопроводов, а также коэффициенты гидравлических трений, соответственно, для всасывающего ?вс и нагнетательного ?н трубопроводов.

 

.2 Определение диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов насосной станции

 

Для выбора насоса, зададимся следующими числовыми исходными данными из табл. 1 [4]:

Q = 29 м3/ч;

Нг = 20 м;

lвс = 13 м;

lн = 67 м;

vвс = 0,8 м/с;

vн = 1,0 м/с;

??вс = 8;

??н = 12;

t =10 С.

Из формулы неразрывности потока жидкости

 

Q = v ? = const м3/с; (12)

 

где Q - подача, м3/с;

V - скорость, м/с;

? - площадь живого сечения трубопровода, м2;

определяем значения диаметров трубопроводов.

Так как

 

м2; (13)

то диаметр трубопровода определяется по формуле

 

м; (14)

 

Для всасывающего трубопровода диаметр составляет

для нагнетательного трубопровода диаметр составляет

где Q = 29 м3/ч (0,81 10-2 м3/с).

 

.3 Уточнение диаметра труб и скорости движения воды

 

Полученные диаметры трубопроводов dвс = 114 мм и dн = 102 мм уточняем по ГОСТ 10704-75. Принимаем dвс = 114 мм и dн = 102 мм.

Уточняем скорость движения воды во всасывающем трубопроводе с dвс = 114 мм и нагнетательном трубопроводе с dн = 102 мм по формуле

 

м/с; (15)

 

во всасывающем трубопроводе скорость движения воды

в нагнетательном трубопроводе скорость движения воды

 

.4 Определение коэффициента гидравлического трения ?

 

Значение коэффициента гидравлического трения ? при движении воды во всасывающем и нагнетательном трубопроводах определяется по эмпирическим формулам в зависимости от численной величины числа Рейнольдса Re

 

(16)

 

где v - средняя скорость потока воды в трубопроводе, м/с;

? - коэффициент кинематической вязкости воды, м2/с, по условию примера ? = 131 10-8 м2/с при t = 10 C;

d - диаметр трубопровода, м.

Конкретно для трубопроводов, рассматриваемого примера, выражение (16) запишется в виде:

для всасывающего трубопровода

 

 

для нагнетательного теплопровода

 

 

Так как Re > 2320, то режим движения жидкости будет турбулентный и определение коэффициента гидравлического трения (коэффициента Дарси) производим по формуле Блазиуса, которая рекомендуется при 2320 ? Re ? 105

 

(17)

 

где Re - число Рейнольдса.

Значение коэффициента гидравлического трения ?

для всасывающего трубопровода

для нагнетательного трубопровода

 

.5 Требуемый напор насоса ?

 

Требуемый напор насоса Нтр, как указывалось выше, определяется по формуле (10)

 

Hтp = Hг + S Q2 м; (10)

 

где Нг - геометрическая высота подъёма воды (расстояние по вертикали от свободной поверхности воды в шахтном колодце до свободной поверхности водонапорной башни А. А. Рожновского), м;

Нг = 20м;

S - коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода, определяемый по формуле (11), с2/м5

Q - подача насоса, м3/с; Q = 0,81 10-2 м3/с.

Численное значение величины требуемого напора насоса составит

Hтp = 20 + 23600 (0,81 10-2)2 = 21,55 м.

 

3. Выбор марки насоса по Q и Нтр и построение рабочей характеристики насоса

 

Выбранный центробежный насос должен обеспечить подачу Q = 29 м3/ч (8,1 л/с) и иметь напор Н не менее Нтр, т.е. не менее 21,55 м.

Рассматривая характеристики насосов на рис. 4 - 16 [4], этим условиям удовлетворяет центробежный горизонтальный одноступенчатый консольный насос типа К 45/30 (рис. 7 [4]).

Рабочая характеристика насоса К 45/30 изображена на рис. 2 (согласно рис. 7 [4]) без обточки рабочего колеса диаметром 143 мм и частоте его вращения 2900 об/мин.

 

4. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети

 

Напор насоса Н расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений в сети трубопроводов, вызванных движением потока воды с расходом Q, и на остаточный напор, с которым выходит вода на конечном пункте из трубопровода, т.е.

H = Hw + hоcт

где Н - напор насоса, м;

Hw - гидравлические сопротивления, м;

hocт - напор остаточный, м.

Гидравлические сопротивления Hw приводят к потерям напора hпот. Отсюда

Hw = hпот

при hоcт = 0

 

H = Hw м; (18)

 

т.е. весь напор насоса расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе.

Следовательно, уравнение (10) можно представить в виде

 

Hw = Hг + S Q2 м; (19)

 

Это выражение называется уравнением характеристики трубопровода и по нему строится характеристика трубопровода.

Характеристика трубопровода (сети) - графическое изображение зависимости гидравлического сопротивления трубопровода Hw от пропускаемого им расхода жидкости Q, т.е.

Hw = f(Q).

Для построения характеристики трубопровода (рис.2) воспользуемся табл. 2, в которой, задавшись значениями Q, определяем величины Нw .