2.3 Гідравлічний розрахунок параметрів при улаштуванні системи крапельного зрошення
У даному розділі виконуємо гідравлічний розрахунок насосної установки (Рис.2.3), яка подає воду для поливу до системи крапельного зрошення.
Вихідні дані для розрахунку:
Витрати води – Q = 22л/с = 80м3/год.; H г =15м; довжина всмоктуючої частини трубопроводу вс = 100м; діаметр d вс = 150мм; довжина нагнітальної частини HL = 10м; діаметр d нг = 125мм.
Рисунок 2.3 – Cхема насосної установки
За технологічними даними (Q і Hг), та при температурі перекачуємої рідини (0…105)оС рекомендується використовувати насоси класу К, КМ.
Насоси даного класу забезпечують :
– напір Н = 8,8…98м;
– подачу Q = 1,25…100л/с.
Його робочі характеристики:
n = 2900об/хв, частота обертання;
Д = 136мм, діаметр робочого колеса.
За характеристиками насоса К90/20 складаємо таблицю даних для побудови її на даній ділянці від Q = 0л/с до межового значення.
Таблиця 2.1 – Значення робочих характеристик насоса К90/20
Позначення |
Параметри |
|||||
Q,л/с |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
H,м |
21 |
22,2 |
22,0 |
20,0 |
17,2 |
13,5 |
η,% |
0 |
44 |
65 |
76 |
80 |
74 |
N,кВт |
1,25 |
2,63 |
3,5 |
4,0 |
4,25 |
4,5 |
За цими даними у відповідному масштабі будуємо графіки робочих характеристик насоса (Рис.2.4).
Для визначення робочих параметрів насосної установки необхідно поєднати напірну характеристику насоса Н=f(Q).
Дані для побудови характеристики трубопроводу визначаємо за формулою:
(2.1)
де hп – загальні витрати напору в трубопроводі, м.
Загальні витрати насосу в трубопроводі hп , м, визначаємо за формулою:
(2.2)
де А – коефіцієнт, який враховує питомий опір трубопроводу в залежності від діаметра труб і матеріалу, з яких вони виготовлені, с2/м6;
β – поправочний коефіцієнт на швидкість до значень питомих опорів.
HТ =
f(Q)
H =
f(Q)
η =
f(Q)
N = f(Q)
Рисунок 2.4 – Робочі характеристики насосу К90/20
З метою скорочення об’єму роботи і спрощення виконання розрахунків втрат у всмоктуючому трубопроводі також визначимо за другою водопровідною формулою, отже загальні втрати напору в трубопроводі hп , м, визначаємо за формулою:
(2.3)
. (2.4)
Підставляємо формулу (2.4) у формулу (2.1) і отримаємо кінцеву формулу для розрахунку
. (2.5)
Визначимо питомий опір для поліетиленових труб [с.54].
Для d вс =150мм А=45,9с2/м6;
d нг =125мм А=92,5с2/м6.
Робочу довжину трубопроводу р, м, визначимо за формулою
(2.6)
де k=1,1 – коефіцієнт.
Виконуємо розрахунок:
Для визначення поправочного коефіцієнта β необхідно розрахувати швидкість протікання води при різних витратах. Швидкість руху води розраховуємо за формулами:
, (2.6)
. (2.7)
Виконаємо розрахунок: ; β вс =0,98
; β нг =0,96
Q1=0 л/с; НТ=НГ=15м
Q2=5 л/с; β вс =1,18; β нг =1,14
Q3=10 л/с; β вс =1,06; β нг =1,01
Q4=15 л/с; β вс =1,01; β нг =0,98
Q5=20 л/с; β вс =0,99; β нг =0,96
Q6=25 л/с; β вс =0,96; β нг =0,94
Підставимо значення формули (2.5), виконаємо розрахунки, результати зводимо до таблиці.
Таблиця 2.2 – Значення робочих характеристик трубопроводів
Позначення |
Параметри |
|||||
Q, л/с |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
hп , м |
0 |
0,18 |
0,64 |
1,37 |
2,39 |
3,63 |
H, м |
15 |
15,18 |
15,64 |
16,37 |
17,39 |
18,63 |
За отриманими даними на графіку Н=f(Q) будуємо залежність Н т =f(Q) попередньо відклавши на шкалі Н значення Н г=15м.
На перетині графіків Н=f(Q) й Н т =f(Q) отримаємо «робочу точку» системи «насос – трубопровід».
Проведемо з «робочої точки» системи «насос – трубопровід» перпендикуляри на відповідні шкали отримаємо фактичні значення системи:
НФ=17,3м; QФ=20л/с; η =80%
Потужність насосної установки визначаємо за формулою:
(2.9)
де ρ – щільність води, ρ =1000кг/м3;
q – прискорення вільного падіння, q =10м/с2.
Визначимо потужність
Допустиму висоту всмоктування визначимо за формулою
(2.10)
де – атмосферний тиск, в залежності від місця розташування насосної установки відносно поверхні світового океану, примаємо10м;
– тиск пароутворення, при температурі 30оС, =0,43м;
φ – коефіцієнт запаса, приймаємо φ =1,2.
Втрати у всмоктуючому трубопроводі визначимо
, (2.11)
Виконаємо розрахунок
(2.12)
де С – коефіцієнт, враховуючий конструктивні особливості насосної установки С=600…1500, приймаємо С=1000.
Виконаємо розрахунок
Табличне значення =6м. Отже насос забезпечить необхідний напір тому, що = 6м>= 3,91м.
Відповідно до цього розділу на другому листі графічної частини приведено: Клапан електромагнітний. Схема комбінована розташування.
Висновок : в даному розділі виконано гідравлічний розрахунок для вибору відцентрового насосу та розраховано необхідну потужність привідного електродвигуна. Було обрано насос марки К90/20 з подачею 90м3/год, напором рівним 20м та коефіцієнтом корисної дії 78%. Потужність яка необхідна для приводу насосу склала4,3кВт.