Гидравлический расчет трубопровода с насосной подачей жидкости
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
, (4)
Гидравлическая мощность потока жидкости на выходе из насоса (полезная мощность):
пол =rgH Qt/t==rgH Q,(5)
где t - время, rgQ t =G- вес жидкости, прошедшей через насос,H - энергия, GH/t - мощность.
Чтобы подобрать двигатель для привода насоса, необходимо знать мощность на его валу:
Nв =Nпол./hн ,(6)
где hн - коэффициент полезного действия насоса.
С другой стороны, коэффициент полезного действия насоса равен:
h=hо hг hмех.(7)
hо - объемный к.п.д. насоса, учитывает утечки жидкости через неплотности и сальники, а также перетоки из напорной магистрали во всасывающую через зазоры в уплотнениях.
hо =Q/Qт,
где Q - действительная подача насоса, а Qт - теоретическая подача (без учета утечек).
hг - гидравлический к.п.д. , учитывает потери напора на преодоление сил трения при движении жидкости в проточной части насоса;
hмех - механический к.п.д., учитывает потери напора на преодоление сил трения в подшипниках и уплотнениях вала при его вращении.
Напорная характеристика насоса. Зависимость давления на выходе из насоса от подачи при постоянной частоте вращения вала называется напорной характеристикой насоса.
H = f(Q)
Подачу центробежного насоса можно определить как произведение радиальной составляющей скорости движения жидкости в межлопаточном канале на площадь сечения потока, перпендикулярную к ней:
Q = JRpDb,
где pDb - боковая поверхность цилиндра, D- наружный диаметр рабочего колеса, b - ширина колеса. Здесь не учитывается уменьшение сечения за счет толщины лопаток и утечки.
При увеличении степени закрытия крана 6 на напорном трубопроводе (рис.4) сопротивление движению жидкости возрастает. Это приводит к увеличению давления на выходе из насоса и, следовательно, его напора. Поскольку выход из насоса и вход в него постоянно соединены между собой через межлопаточные каналы (рис.3), поток жидкости на входе "почувствует" увеличение давления на выходе и отреагирует изменением угла входа потока в межлопаточный канал, при этом радиальная составляющая скорости и, следовательно, подача насоса уменьшается.
Ввиду сложности гидродинамических процессов, происходящих при работе центробежного насоса, получить аналитическую зависимость напора насоса от его подачи не представляется возможным. На практике напорную характеристику насоса получают непосредственно в заводских условиях и приводят её в паспортных данных насоса в виде графика или таблицы. Там же приводится и зависимость к. п. д. насоса от подачи.
Характеристика центробежного насоса Д-320 при n=2950 об/мин приведенена на рис.2.
Пересчет напорной характеристики насоса. На практике нередко встречается ситуация, когда имеется характеристика насоса при частоте вращения n1, а двигатель насоса работает при частоте вращения n2, отличной от n1 . В этом случае необходимо пересчитать характеристику насоса на новую частоту вращения по следующим формулам пересчета:
(8) (9)
Задавшись на напорной характеристике при частоте вращения n1 точкой с координатами (Q1, H1) и, подставив эти значения в уравнения (8-9), получим координаты (Q2, H2) точки на кривой напоров, соответствующей новой частоте вращения n2.
Определение числа оборотов вала насоса,
соответствующих новому значению подачи
Обратная задача возникает при регулировании подачи насоса в заданной гидравлической сети (Рис.6).
Рис. 6. Иллюстрация к определению числа оборотов вала насоса:
1 - характеристика насоса Д-320 при n = 2950 об/мин; 2 - кривая подобных режимов; 3 - кривая к.п.д. при n= 2950 об/мин., соответствующих новому значению подачи.
Пусть линия 1 - характеристика насоса при числе оборотов n1= 2950 об/мин. Необходимо определить обороты n2, при которых характеристика насоса пройдет через точку K0 (Q0=6010-3 м3 /с, H0 =40м.) Найдем в координатах Q-H геометрическое место точек режимов, подобных режиму, который определяется точкой K0. Для этого, подставив в уравнения (8) и (9) координаты точки K0, определим зависимость между напором и подачей при различных значениях отношения частот вращения n/n0:
(10)
Уравнение (10) представляет собой параболу. Эта парабола изображена на Рис.5 (линия 2). Она называется кривой подобных режимов. Для всех точек, лежащих на этой линии, отношение подач пропорционально отношению частот вращения.
Определяем по графику подачу точки К - точки пересечения параболы 2 и напорной характеристики насоса 1 при n1 =2950 об/мин :
k =7010-3 м3/с.
Составляем пропорцию:
n2/2950 = 6010-3 /7010-3,
откуда:
n2=295060/70 = 2529об/мин.
Отметим, что для подобных режимов коэффициенты полезного действия насоса ~ одинаковы, следовательно :
hk0 @ hk = 0,73.
Центробежные насосы могут обеспечивать высокие значения подачи при сравнительно невысоких напорах.
Параллельное и последовательное соединение насосов
На насосных станциях часто имеет место совместная работа двух или нескольких насосов на одну общую сеть, при этом насосы могут включаться как параллельно, так и последовательно.
Рис. 7. Построение суммарной характеристики двух насосов
Параллельное соединение применяется для увеличения общей подачи насосной установки, а последовательное - для увеличения общего напора. Для анализа совместной работы насосов строят их сумма