nasos2_dz_v8

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М. В. Ломоносова.

Кафедра процессов и аппаратов

химической технологии

Расчет центробежного насоса

Вариант 8

Выполнила: студентка группы

Преподаватель:

Москва 2008

Задание.

Центробежный насос перекачивает этанол при температуре t = 20⁰C из резервуара с давлением р_о = 1,4 ата в резервуар с давлением р₁ = 2,1 ата по трубе длиной l = 50 м и диаметром d = 100 мм. Уровни жидкости в сосудах находятся на расстоянии h_г = 5 м по вертикали. На трубе имеется n_k = 1 колен, n_o = 0 отводов под углом 90⁰, n_c = 2 сужений (отношение сечений 2:1), n_p = 1 расширений (отношение сечений 1:2) и n_в = 3 полностью открытых прямоточных вентилей. Число оборотов насоса в минуту – n = 590 об/мин.Частная характеристика задана сопряжением значений напоров Н (м), расходов ν (м3/ч) и КПД η_н (%):

30/0/0; 35/15/60; 32/30/62; 25/43/47; 20/57/31

Найти рабочую точку центробежного насоса, а также предельную геометрическую высоту всасывания и мощность.

При расчете принять, что длина всасывающего трубопровода составляет 15% от его полной длины.

Дано:

этанол, t = 20⁰С

р_о = 1,4 ата = 137340 Па

р₁ = 2,1 ата = 206010 Па

l = 50 м

d = 100 мм

h_г = 5 м

n_k = 1

n_o = -

n_c = 2

n_p = 1

n_в = 3

n = 590 об/мин = 9,8 об/с

Частная характеристика:

30/0/0; 36/15/60; 32/30/62; 25/543/47; 20/57/31

Решение

1. Определение рабочей точки центробежного насоса.

Насос при работе с заданным трубопроводом должен развивать напор, равный сопротивлению этого трубопровода. Поэтому рабочую точку центробежного насоса можно определить как точку пересечения характеристик насоса (Н – ν) и характеристики сети. При этом центробежный насос обеспечивает производительность, при которой сопротивление в трубопроводе равно напору, создаваемому насосом. Характеристику сети найдем по формуле:

Для определения характеристики сети необходимо знать значения местных сопротивлений ζ и коэффициент λ_г.

Местные сопротивления найдем по табл.13:

Колено: ζ = 1,1

Расширение (отношение сечений 1:2): ζ = 0,25

Сужение (отношение сечений 2:1): ζ = 0,25

Вычисление Re будем производить по формуле: , где

Итого:

Значения ρ и μ для этанола при t = 20⁰С можно найти по табл. 19, откуда

ρ = 789 кг/м³ и μ = 1,19·10^-3 Па·с.

Величину λ_г найдем после вычисления Re для данных точек.

Так как режим течения ацетона получился турбулентным и Re = 10⁴–3,4·10⁵, то используем формулу Никуразде для расчета λ_г:

Σnζ = 5·n_к + 0,15·n_о + 0,25·n_с + 0,25n_р + 4,1·n_в=5·1+0,25·2+0,25·1+4,1·3=18,05

Подставив все величины в формулу для Н_тр, получим характеристику сети.

Все вычисленные значения Re, λ_г и Н_тр сведем в таблицу:

v	H	КПД	Re	λ	Нтр
0	30	0	0
0,004	36	60	33784,7	0,0219	14,22503
0,0083	32	62	70103,3	0,0189	15,33772
0,012	25	47	101354,2	0,0176	16,87733
0,016	20	31	135138,9	0,0166	19,14091

По полученной таблице строим график, по которому определим рабочую точку центробежного насоса.

По графику найдем координаты рабочей точки:

Н = 20 м; V = 0,016м³/с

Найдем величины Re и λ_г в рабочей точке:

λ_г = 0,0032 + 0,221Re^-0,237 = 0,0032 + 0,221·135138,9^-0,237 = 0,0166

По графику можно также найти значение КПД в рабочей точке:

η = 31%

2. Определение предельной геометрической высоты всасывания центробежного насоса.

При размещении насосов возникает вопрос о предельной геометрической высоте всасывания. При слишком большой h_гв насос не сможет всасывать жидкость. С увеличением h_гв давление на входе в насос уменьшается и при некоторой геометрической высоте понизится до упругости насыщенных паров p_t перекачиваемой жидкости при ее рабочей температуре. При р_вс<р_t жидкость закипит, что плохо скажется на работе насоса. Явление возникновения полостей при вскипании в зоне пониженных давлений получило название кавитации.

С учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе h_пв и создания скоростного напора w²_вс/(2g) реальная предельная геометрическая высота всасывания насоса равна:

Величину р_t найдем р_t = 80 мм рт ст = 10664 Па

h_кав рассчитывается по формуле:

Подставив данные, получим:

3. Определение мощности центробежного насоса.

Полезная мощность Nп при работе насосной установки рассчитывается по следующей формуле:

Nп = ρVgH

Мощность, потребляемая насосом N больше полезной мощности вследствие потерь в самом насосе, которые учитываются КПД насоса. Формула для расчета мощности:

6