Гидравлический расчет технологического трубопровода, подбор насоса

м3/с.

Найдем напоры, соответствующие таким расходам:

Из соотношения , подставляя H1=24 м, qv1=2.4·10-3 м3/с и соответственно м3/с и >м3/с найдем м; м.

По трем имеющимся точкам построим кривую насоса.

3. Регулирование работы насоса

Видно, что кривая требуемого напора и насоса пересекаются практически в рабочей области. Кроме того, насос обеспечивает небольшой дополнительный запас расхода и напора. Для повышения необходимого напора в сети, необходимо использовать запорно-регулирующее устройство (вентиль). При его частичном перекрытии уменьшается сечение потока и возрастает значение местного сопротивления, что приводит к смещению кривой напора против часовой стрелки.

Метод регулирования подачи насоса изменением числа оборотов вала наиболее эффективен с позиции экономии энергоресурсов. Вместе с тем, для привода насосов часто используются относительно дешевые, надежные и простые в эксплуатации асинхронные электродвигатели. Изменение числа оборотов таких двигателей сопряжено с необходимостью изменения частоты питающего переменного тока. Этот способ оказывается сложным и требующим значительных затрат. В связи с этим, для регулирования подачи насосов преимущественно используется дросселирование.

Изменение положения маховика вентиля сопровождается изменением коэффициента местного сопротивления. Если изменение числа оборотов – это воздействие на характеристику насоса, то дросселирование – это изменение характеристики сети.

Если, например, прикрыть вентиль, тем самым, увеличив потери напора в сети, как видно из уравнения для расчета местных потерь напора, рост коэффициента местного сопротивления приведет к росту потерь напора. Соответственно, потребный напор также вырастет. Новая характеристика сети пройдет круче. При этом рабочая точка сместится в сторону меньших расходов.

Рассчитаем полезную мощность, затрачиваемую насосом на сообщение жидкости энергии давления:

кВт;

Мощность на валу (с учетом КПД насоса ): кВт;

Мощность, потребляемая двигателем (номинальная), с учетом того, что КПД передачи равен единице: кВт;

Принимая коэффициент запаса мощности , найдем установочную мощность двигателя:

кВт;

Учитывая то, что паспортная мощность выбранного насоса немного больше рассчитанной, позволяет сделать вывод, что насос выбран наиболее подходящий.

Перепуск (байпассирование). При регулировании подачи насоса данным способом необходимый расход жидкости в системе обеспечивается за счет отвода части перекачиваемой насосом жидкости из напорного трубопровода во всасывающий, по перепускному трубопроводу. Если требуется уменьшить подачу в систему, открывают клапан на перепускном трубопроводе. Характеристика сети станет положе и общая подача насоса увеличивается.

Данный способ регулирования более экономичен для насосов, у которых потребляемая мощность снижается с увеличением подачи. У центробежных насосов регулирование перепуском приведет к возрастанию мощности насоса и может вызвать перегрузку электродвигателя.

Перепускаемый с напорной стороны во всасывающую, поток жидкости обладает некоторой энергией. Если при регулировании перепуском не происходит полезной передачи энергии перепускаемой жидкости потоку, подходящему к рабочему колесу, потери затраченной мощности можно определить по формуле:

,

где qН – подача насоса,

qП – перепускаемый расход,

Nуст – мощность, потребляемая насосным агрегатом.

Тогда кВт.

Энергию перепускаемого потока можно рационально использовать двумя способами:

1) Для увеличения давления во всасывающей полости насоса путем создания эжектирующего эффекта перепускаемым потоком; последовательно основному насосу включается в работу водоструйный насос, снимая часть преодолеваемого напора с основного насоса, так что основной насос работает при более низком напоре и улучшенной кавитационной обстановке.

2) Для закручивания потока перед рабочим колесом. Закручивание потока осуществляется по ходу вращения рабочего колеса, при этом происходит псевдоуменьшение частоты вращения рабочего колеса n на частоту вращения закрученного потока жидкости. Параметры насоса - напор, подача и потребляемая мощность изменятся.

4. Расчет допустимой высоты всасывания

При проектировании насосной установки выполняется проверка на допустимую высоту всасывания.

Причина этого в том, что напор (а чаще всего и давление) на входе во всасывающий трубопровод выше, чем на входе в насос на величину потерь во всасывающем трубопроводе. Обычно на входе в насос давление ниже атмосферного (вакуум). Величина вакуума, в свою очередь, ограничивается величиной атмосферного давления.

При достижении давления насыщенных паров жидкость начнет кипеть. Чем выше температура, тем больше давление насыщенных паров. Пар, попав в насос, нарушает его работу. В насосах динамического действия создаваемое давление зависит от плотности жидкости. Пар имеет плотность почти в 1000 раз меньше плотности жидкости. Соответственно падает и давление. В насосах объемного действия подача также снижается из-за малой плотности паров, увеличиваются перетечки через неплотности.

Другое явление, крайне нежелательное при работе насоса и вызванное понижением давления на всасывании – кавитация (вскипание жидкости в зоне пониженного давления (например за кромкой лопаток насоса) с последующим захлопыванием образовавшихся пузырьков в зоне повышения давления). При захлопывании парового пузырька жидкость движется к его центру. Жидкость при этом приобретает определенную скорость. В центре паровой полости происходит мгновенная остановка жидкости, т.к. жидкость практически несжимаема. Кинетическая энергия превращается в потенциальную (рост давления). Давления жидкости настолько велики, что в зоне кавитации происходит разрушение металла лопаток.

 Скачать реферат