Вариант №5
Выполнил:
Проверил:
Краснодар 2008г.
Расчетно-графическая работа №1
Расчетная трасса водопроводной сети представлена на рисунке 1 приложения 1.
Расчетные расходы:
Q2=Q3=Q4 |
11 |
Q5=Q6=Q7 |
15,5 |
Q8=Q9=Q10=Q11=Q12 |
20,5 |
q3-4=q5-6 |
1 |
q8-9=q10-11 |
1,5 |
Длина участков |
|
L1-2=L2-3 |
30,5 |
L3-4=L5-6 |
20,5 |
L I- |
40 |
L II- |
50 |
L6-7 |
50,5 |
L2-8=L10-11=L11-12 |
51 |
L8-9=L9-10 |
15,5 |
Длина всасывания Lвс= |
8,05 |
Диаметр емкостей |
|
Д2=Д3 |
10 |
Давление |
|
Р1=Ратм |
1 |
Р2 |
1,5 |
Р3 |
1 |
Высота столба |
|
Н1 |
7 |
Н2 |
8 |
Геодезические отметки |
|
Насоса |
30 |
емкости 2 |
42 |
емкости3 |
35 |
Температура воды |
20 |
1.Расчет водопроводной сети
1.1 Определение расчетных расходов воды
Расчетный расход для любого участка определяется по формуле:
Qpi = Qтi + 0‚5Qпi,
Путевой расход на участках 6-7, 2-3, 9-10, 10-11, определяется по формуле:
Qпi = qпi·L,
Данные расчётных расходов на участках водопроводной сети заносят в таблицу 1.1
Таблица 1.1 – Значения расчетных расходов, диаметров труб, скоростей, потерь напора на участках от диаметров труб по ГОСТу
№ Участка |
Расход воды |
Диаметр |
скорость |
Коэф. Скор |
Удельное сопротивление |
Потери напора |
||
М3/час |
М3/с |
м |
Гост м |
м/с |
с2/м6 |
м |
||
11.-12 |
20,5 |
0,005694 |
0,085171 |
0,08 |
1,133448 |
1 |
454 |
0,851002 |
10.-11 |
41 |
0,011389 |
0,12045 |
0,1 |
1,450814 |
1 |
173 |
0,504606 |
9.-10 |
73,125 |
0,020313 |
0,16086 |
0,15 |
1,150035 |
1 |
30,7 |
0,225792 |
8.-9 |
116,875 |
0,032465 |
0,203364 |
0,2 |
1,033926 |
1 |
6,96 |
0,117562 |
8.-2 |
149 |
0,041389 |
0,229619 |
0,25 |
0,843595 |
1 |
2,19 |
0,031648 |
6.-7 |
15,5 |
0,004306 |
0,074059 |
0,08 |
0,856998 |
1 |
454 |
0,364238 |
6.-5 |
41,25 |
0,011458 |
0,120816 |
0,125 |
0,934183 |
1 |
76,4 |
0,009371 |
I |
35,44974 |
0,009847 |
0,112001 |
0,125 |
0,802825 |
1 |
76,4 |
0,2379 |
II |
31,55026 |
0,008764 |
0,105661 |
0,1 |
1,116428 |
1 |
173 |
0,014835 |
3.-4 |
88,25 |
0,024514 |
0,176714 |
0,175 |
1,019686 |
1 |
20,8 |
0,637271 |
2.-3 |
109,5 |
0,030417 |
0,196843 |
0,2 |
0,968684 |
1 |
6,96 |
0,190245 |
1.-2 |
269,5 |
0,074861 |
0,308811 |
0,3 |
1,059605 |
1 |
0,85 |
0,153948 |
0.-1 |
269,5 |
0,074861 |
0,398674 |
0,4 |
0,596028 |
1 |
0,186 |
0,005001 |
1.2 Определение диаметров трубопровода
Зная расчётные расходы по участкам водопроводной сети, определяем расчетные диаметры по формуле:
,
где dpi - расчетный диаметр труб на расчетном участке, м;
Qpi- расчетный расход воды на этом участке, м3/с;
V - скорость движения воды в трубопроводе, принимается V = 1м/с, для расчетного участка 0-1 скорость равна V= 0,7 м/с.
Значение расчетных диаметров dpi и диаметров по ГОСТу dгост для участков сети заносят в таблицу 1.1
1.3 Определение расчетных скоростей
После подбора диаметра по ГОСТу уточняют реальную скорость движения воды в трубопроводе по формуле:
,
Значение Vpi заносят в таблицу 1.1
1.4 Определение потерь напора на участках
Потери напора на участках нагнетательного трубопровода находят по формуле:
,
где - потери напора по длине на данном участке водопровода, м;
- коэффициент, учитывающий скорость движения воды на расчетном участке
– коэффициент, учитывающий местные потери напора на расчетном участке (Км=1,05 1,10)
– удельное сопротивление на расчетном участке, определяемое в зависимости от dгост и материала стенок труб, .
Потери напора во всасывающем трубопроводе 0-1, определяется по формуле:
,= 0,005 м
Величины потерь напора на участках водопроводной сети заносим в таблицу 1.1
1.5 Определение потерь напора
Птери напора в нагнетательном |
1,884558 |
|
Геометрический напор |
20 |
|
Геометрическая высота = 7 |
6,845852 |
|
Абсолютное давление |
2 |
|
Геометрический напор |
26,84585 |
|
Стаический напор |
36,84585 |
|
Напор насоса |
38,88456 |
Потери напора на участке 12-2 определяются по формуле:
.= 1,73м
1.6 Подбор центробежного насоса
По номенклатуре центробежных насосов подбирается марка соответствующего насоса Д 320-50 с характеристиками =0,0748 м3/с и =38,88м.
1.7 Характеристика водопроводной сети. Выбор рабочей точки насоса
Коэффициент водопроводной сети примет вид:
= 363,7828
Задаваясь значениями расхода водопроводной сети Qi в пределах равных от (0.8 ч 1.4)·QH и подставляя в формулу (1.21) получим значения напора центробежного насоса Нi для каждого расхода воды. Полученные данные Нi и Qi занесем в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 - Характеристика трубопроводной сети
Q1 |
0 |
0,059889 |
0,074861 |
0,089833 |
0,104806 |
H1 |
36,84585 |
38,15062 |
38,88456 |
39,78159 |
40,84172 |
На характеристику центробежного насоса Н = f(Q) (рисунок 1.1), нанесем в том же масштабе характеристику водопроводной сети Н1=f(Q1) полученную в результате расчета из (таблицы 1.2).
Точка пересечения характеристик насоса Н=f(Q) и водопроводной сети Н1=f (Q1) является рабочей точкой насоса. Она показывает, что данный центробежный насос, работая на водопроводную сеть, развивает напор НН, создает подачу QH, затрачивая определенную мощность NH, при КПД насоса - .
Рисунок 1.1 - Характеристика марки центробежного насоса
1–характеристика водопроводной сети; А– рабочая точка насоса.
1.8 Расчет электродвигателя
Расчетная мощность электродвигателя находится по формуле:
=5 Квт
Зная , частоту вращения насоса - n, условия работы насоса, характеристику окружающей среды подбирается электродвигатель для данного центробежного насоса.
Исходные данные для РГР №2
Расчетный расход нефтепродукта: Q1 = 80+0,1.N.n, м3/ч;
Длина нагнетательного трубопровода: LH = L1-2 = 200+0.1.N.n, м;
Длина всасывающего трубопровода: LВС = 5+0,01.N.n, м;
Давление в емкостях: P1 = Ратм ; Р2 = 2·Ратм;
Высота столба жидкости в емкости 2: Н2 = 8м;
Вязкость нефтепродукта: ν = 2. 10-4 м2/с;
Плотность нефтепродукта: ρ = 850 кг/м3;
Геометрические отметки: Насоса = 20м;
Емкости 2 = 35м.
Q1 = 80+0,1.N.n, м3/ч; |
80,5 |
LH = L1-2 = 200+0.1.N.n, м; |
200,5 |
LВС = 5+0,01.N.n, м; |
5,05 |
P1 = Ратм ; |
1 |
Р2 = 2·Ратм; |
2 |
2. Трубопроводная сеть для перекачки вязкой жидкости
2.1 Гидравлический расчет трубопроводной сети
Расход жидкости определяется по формуле:
Qpi = Qтi, Данные расчетных расходов заносят в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Значения расчетных расходов, диаметров труб, скоростей, потерь напора на участках от диаметров труб по ГОСТу
№ Участка |
Расход воды |
Диаметр |
скорость |
Коэф. Скор |
Удельное сопротивление |
Потери напора |
||
М3/час |
М3/с |
м |
Гост м |
м/с |
с2/м6 |
м |
||
1.-2 |
80,5 |
0,022361111 |
0,168776455 |
0,2 |
0,712137297 |
0,9 |
6,96 |
0,560955411 |
0.-1 |
80,5 |
0,022361111 |
0,217889467 |
0,25 |
0,45576787 |
0,6 |
2,19 |
0,004378524 |
Потери напора на участках сети определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
где – коэффициент гидравлического трения по длине;
КМ- коэффициент, учитывающий местные потери напора
на расчетном участке (Км=1,05 1,10)
Li – длина данного участка, м.
Коэффициент гидравлического трения находится исходя из зоны гидравлического сопротивления. Для этого необходимо определить число Рейнольдса (Re) и абсолютную эквивалентную шероховатость стенок трубопровода.
Число Рейнольдса определяется по формуле:
Коэффициент гидравлического сопротивления для этого случая определяется по формуле Шифринсона:
.
Для нагнетательного трубопровода |
|
Число Рейнольдса |
1294795,085 |
Коэффициент гидравлического трения |
0,021647886 |
Для всасывающего трубопровода |
|
Число Рейнольдса |
113941,9674 |
Коэффициент гидравлического трения |
0,020473307 |
Полученные результаты заносятся в таблицу 2.1.
2.2 Определение напора насоса
Потери во всасывающем трубопроводе |
0,004379 |
1 вариант |
Птери напора в нагнетательном |
0,560955 |
|
Геометрический напор |
18 |
|
Геометрическая высота = 7 |
6,995621 |
|
Абсолютное давление |
3 |
|
Геометрический напор |
24,99562 |
|
Стаический напор |
44,99562 |
|
Напор насоса |
45,56096 |
|
Коэффициент водопроводной сети |
1130,624 |
2.3 Подбор центробежного насоса
По номенклатуре центробежных насосов по таблице приложения подбирается марка соответствующего насоса с характеристиками =0,022 м3/с и =45,56 м. Зная марку насоса К 90-55 выбираются графические характеристики центробежного насоса (рисунок 2.1). Используя значения и , выбираем из рисунка 2.1 значения H, N, , где верхние линии для не обточенного рабочего колеса, средние линии частично обточенного и нижние линии для обточенного рабочего колеса.
Рисунок 2.1 - Характеристика марки центробежного насоса
2.3 Пересчет характеристик центробежного насоса
Так как вязкость перекачиваемой жидкости , больше вязкости воды, необходимо пересчитать характеристики насоса с воды на вязкую жидкость по формулам:
,
,
,
где - коэффициенты пересчета характеристик насоса с воды на вязкие жидкости. Принимаются по рисунку 2.2 в зависимости от числа Рейнольдса, которое определяется по формуле:
,
где - подача насоса при максимальном КПД на воде
(принимаются из рисунка 2.1), = 0,025м3/с;
- эквивалентный диаметр, м;
- кинематическая вязкость жидкости, м2/с.
Рисунок 2.2 – Коэффициенты пересчета характеристик насоса с воды на вязкие жидкости
Эквивалентный диаметр определяется по формуле:
где – внешний диаметр рабочего колеса (Д2 = 200 ч 300 мм), м
– ширина лопатки рабочего колеса на внешнем диаметре, принимается по паспортным данным насоса (=15ч20 мм), м;
- коэффициент стеснения, .
Число Re на вязкую жидкость |
931,695 |
Дэ |
0,134164 |
Пересчет характеристик ведется в табличной форме (таблица 2.2)
Потребная мощность определяется по соответствующим показателям работы насоса на вязкой жидкости таблица 2.2 по значениям расхода, напора и коэффициента полезного действия:
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.3
Расход при мах КПД |
0,025 |
Напор при МАХ КПД |
42 |
МАХ КПД |
0,71 |
Коэффициент Kq |
0,85 |
Коэффициент Kh |
0,9 |
Коэффициент Kn |
0,58 |
Таблица 2.2 – Показатели работы насоса на воде и вязкой жидкости
Подача насоса, м3/с |
Напор насоса, м |
КПД насоса |
||||||
Q |
KQ |
Q |
Hh |
Kh |
H |
n |
Kn |
n |
0,02 |
0,85 |
0,017 |
50,4 |
0,9 |
45,36 |
0,852 |
0,58 |
0,49416 |
0,025 |
0,85 |
0,02125 |
42 |
0,9 |
37,8 |
0,71 |
0,58 |
0,4118 |
0,03 |
0,85 |
0,0255 |
33,6 |
0,9 |
30,24 |
0,568 |
0,58 |
0,32944 |
Таблица 2.3 – Потребная мощность определяется по соответствующим показателям работы насоса на вязкой жидкости
Qi |
0,017 |
0,02125 |
0,0255 |
Ni |
1,560466 |
1,950583 |
2,340699 |
На характеристики насоса на воде наносятся пересчитанные характеристики этого насоса при работе на вязкой жидкости рисунок. 2.4.
Рисунок 2.4 – Характеристика трубопроводной сети и работы насоса на вязкой жидкости
Построение характеристики трубопроводной сети
Характеристика трубопроводной сети определяется по формуле:
,
Из уравнения коэффициент трубопроводной сети примет вид:
.
Задаваясь значениями расхода вязкой жидкости Qi в пределах равных от (0.8 ч 1.4)·QH и подставляя в формулу получим значения напора центробежного насоса Нi для каждого расхода вязкой жидкости. Полученные данные Нi и Qi занесем в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 - Характеристика трубопроводной сети на вязкую жидкость
Q1 |
0 |
0,017889 |
0,022361 |
0,026833 |
0,031306 |
H1 |
44,99562 |
45,35744 |
45,56096 |
45,8097 |
46,10368 |
На характеристику центробежного насоса Н = f(Q) (рисунок 2.4), нанесем в том же масштабе характеристику трубопроводной сети на вязкую жидкость Н1=f(Q1) полученную в результате расчета из (таблицы 2.4).
Точка пересечения характеристик насоса Н=f(Q) и трубопроводной сети на вязкую жидкость Н1=f (Q1) является рабочей точкой насоса. Она показывает, что данный центробежный насос, работая на трубопроводную сеть, развивает напор НН, создает подачу QH, затрачивая определенную мощность NH, при КПД насоса - .
Расчет электродвигателя
Расчетная мощность электродвигателя находится по формуле:
=4,9Квт
Зная , частоту вращения насоса - n, условия работы насоса, характеристику окружающей среды подбирается электродвигатель для данного центробежного насоса.