DZ Nasos
.docМосковская государственная академия тонкой химической технологии
им. М.В. Ломоносова.
Кафедра процессов и аппаратов
химической технологии
Домашнее задание
«Расчет центробежного насоса»
вариант № 18
Студент: Тихонов С.И
Группы: ХТ-308
Преподаватель: проф. Захаров М.К.
Москва 2012
1. Задание:
Центробежный насос перекачивает жидкость при температуре t из резервуара с давлением P0 в резервуар с давлением P1 по трубе длиной l и диаметром d. Уровни жидкости в сосудах находятся на расстоянии hГ по вертикали. На трубе имеется nK колен и n0 отводов под углом 900, nC сужений(отношение сечений 2:1) и nP расширений (отношение сечений 1:2), nB полностью открытых прямоточных вентилей. Число оборотов насоса – n(об/мин). Частная характеристика задана сопряжёнными значениями напоров H(м), расходов и КПД .
Найти рабочую точку центробежного насоса, а также предельную геометрическую высоту всасывания и мощность.
При расчёте принять, что длина всасывающего трубопровода составляет 15% от полной его длины
Таблицы исходных данных:
Жидкость: ацетон(CH3-CO-CH3)
-
P0
P1
l
d
hГ
t
nK
n0
nC
nP
nB
n
ата
ата
м
мм
м
0С
−
−
−
−
−
об/мин
6,0
4,5
160
156
29
22
1
−
−
2
1
930
Отношение H/ν/η для разных пар сопряженных величин:
H (м) |
10 |
16 |
14 |
12 |
9 |
ν (л/сек) |
0 |
15 |
28 |
47 |
61 |
η (%) |
0 |
53 |
57 |
47 |
34 |
2. Решение:
Для начала необходимо выписать значения плотности и вязкости для воды при t=20°С :
ρ = 791 кг/м3 [1, табл. IV, стр. 512]
μ = 0,322∙10-3 Па∙c [1, табл. IX, стр. 516]
Для дальнейших расчетов потребуются значения скорости движения жидкости в трубе. Его можно рассчитать по формуле:
ω = 4∙ν/π∙d2 (1)
Для определения гидравлического коэффициента вязкости (λг) необходимо рассчитать значение коэффициента Рейнольдса по формуле:
Re = ω∙d∙ρ/μ (2)
Из нижеследующих расчетов видно, что коэффициент Рейнольдса лежит в пределах: 106<Re<107. Таким образом, для расчета λг воспользуемся формулой Женеро:
λг = 0,16/Re0,16 (3)
Также выпишем необходимые значения местных сопротивлений:
ξк = 1,1
ξр = 0,25 (для Re > 10000)
ξв = 0,42 (для значения d = 150 мм)
[1, табл. XIII, стр. 520]
∑n∙ξ = 1,1∙nк + 0,25∙nр + 0,42∙nв (4)
Расчетная формула напора, создаваемого в трубопроводе, с учетом (1), (3) и (4) имеет вид:
Hтр = Hг + (λг ∙ l/d + ∑n∙ξ) ∙ ((16 ∙ ν2)/(π2 ∙ d4 ∙ 2g)) + (P1 – P0)/(ρ ∙ g) (5)
Рассчитаем все необходимые значения и занесем их в таблицу:
ν, м3/с |
H, м |
ω, м/с |
Re |
λг |
Hтр , м |
0 |
10 |
0 |
0 |
- |
10,0 |
0,015 |
16 |
0,785 |
2,92*105 |
2,14*10-2 |
10,8 |
0,028 |
14 |
1,46 |
5,45*105 |
1,93*10-2 |
12,4 |
0,047 |
12 |
2,46 |
9,14*105 |
1,78*10-2 |
16,3 |
0,061 |
9 |
3,19 |
1,19*106 |
1,71*10-2 |
20,2 |
По данным значениям построим диаграммы зависимости требуемого напора и напора, развиваемого насосом от производительности. Найдем рабочую точку (точка пересечения характеристики насоса (H-ν) и характеристики сети).
Таким образом, параметры рабочей точки: H ≈ 13,5 м, ν ≈ 0,033 м3/сек
Найдем величины Re, ω и λг в рабочей точке:
λг = 0,16/Re0,16=0,16/(6,62*105)0,16=1,87*10-2
ω = 4∙ν/π∙d2=4*0,033/3,14*0,1562=1,73 м/с
Для нахождения предельной геометрической высоты всасывания выпишем давления насыщенного пара ацетона при 20°С:
Pt = 24793,8 Па [1, табл. XLIV, стр. 541]
Расчетная формула для предельной теоретической высоты всасывания:
(6)
hкав рассчитывается по формуле:
(7)
Подставим найденное в (6):
Найдем мощность, потребляемую насосом, по формуле:
N = (ρ ∙ ν ∙ g ∙ h)/η (8)
КПД в рабочей точке ≈ 55 %
Рассчитаем мощность для КПД рабочей точки:
N = (ρ ∙ ν ∙ g ∙ h)/η=(791*0,033*9,81*13,5)/0,55*1000=6,29 кВт.
Список используемой литературы
-
Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П. Г. Романкова. – 13-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.:ООО ТИД «Альянс», 2006.-576с.
-
Общий курс Процессов и Аппаратов ХТ. Учебник В.Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носков Физмат книга, 2006.