Курсовая Гидравлика Апрелкова. Иркутский национальный исследовательский технический университет институт Архитектуры и строительства Кафедра Городское строительство и хозяйство

• Название: Иркутский национальный исследовательский технический университет институт Архитектуры и строительства Кафедра Городское строительство и хозяйство
• Дата: 29.05.2021
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Курсовая Гидравлика Апрелкова.docx
• Тип: Пояснительная записка; #211498
• страница: 6 из 7

Задача 2. Определение высоты всасывания насоса.

Рассмотрим насос, который забирает воду температурой из открытого резервуара, уровень воды в котором расположен ниже оси насоса. Движение жидкости по всасывающему трубопроводу и подвод ее к рабочему колесу насоса осуществляется за счет разности давлений на поверхности воды в приемном резервуаре и у входа в насос. Для того, чтобы жидкость поднималась с уровня, находящегося ниже оси насоса, перед насосом должен быть создан необходимый вакуум. Необходимо определить максимально возможную высоту расположения оси насоса над уровнем свободной поверхности, если заданы: подача насоса Q , длина и схема всасывающего трубопровода с необходимой арматурой (задвижка и обратный клапан), температура перекачиваемой жидкости и уровень жидкости в резервуаре.



Рис. 2.

Дано:

– расход: м³/ч = 0,0083 м³/с;

– температура воды: ;

– частота вращения вала насоса: об/мин;

– длина всасывающего трубопровода: м;

– длина напорного трубопровода: м;

– эквивалентная шероховатость: мм;

– статический напор: м.

– поворот колена на .
Требуется найти:

1. 
   Определить предельную теоретическую высоту центробежного насоса с учетом и без учета кавитационного запаса (H_s, H_s.ф.);
   
2. 
   Определить напор и мощность насоса (N).
   

Решение:

Насосомназывается гидравлическая машина, в которой механическая энергия передаётся жидкости от рабочего колеса, а энергия перекачиваемой жидкости на входе в насос, меньше чем на выходе. Механическая энергия насоса превращается в потенциальную, кинетическую и тепловую энергию жидкости.[2]

1. Определение диаметра всасывающего трубопровода

Для определения диаметра во всасывающем трубопроводе, воспользуемся диапазоном скоростей движения жидкости (0,6 – 1,0).

Примем м/с и рассчитаем диаметр по формуле:

;

м =132 мм.

Так как диаметра 132 мм нет, то примем стандартный диаметр , Тогда найдем соответственную скорость:

.

2. Определение высоты всасывания насоса

Для определения высоты всасывания насоса воспользуемся формулой Бернулли.[3] Выберем плоскость сравнения по поверхности жидкости в резервуаре, это же и будет сечение 0-0, а сечение 1-1 перед насосом.

,

где , , , , м/с, по формуле

Альтшуля: ,

потери во всасывающем трубопроводе (местные и по длине).

Подставим в уравнение и получим:

;

.

Чтобы определить потери во всасывающем трубопроводе, воспользуемся формулой суммы местных потерь и потерь по длине:

.

Определим по рисунку, что потери во всасывающем трубопроводе такие: в приемном клапане с сеткой (местные на входе в трубу ), потери по длине трубопровода и потери при повороте на угол (местные, при , ).

Тогда определим потери по длине с помощью коэффициента Дарси-Вейсбаха, но для начала воспользуемся формулой для определения режима течения жидкости – числом Рейнольдса:

_,

где – скорость жидкости во всасывающей трубе,

d₁ – диаметр этой трубы,

– коэффициент вязкости при Т=20°С.

Определим область гидравлических сопротивлений с коэффициентом шероховатости: ,

так как , то это п область гидравлического сопротивления, значит, определяем по формуле Шифринсона:

.

Теперь определим .

Тогда .

Подставим найденные значения и посчитаем сумму потерь:

м.

Известно, что – вакуумметрическая высота всасывания насоса, тогда .

Абсолютное давление должно быть давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости (при , в Иркутске.

Отсюда найдем :



м.

3. Определение высоты всасывания насоса с учетом кавитационного запаса

Определим высоту всасывания насоса с учетом кавитационного запаса:

, где – кавитационный запас равен превышению удельной энергии потока перед входом в насос над энергией, соответствующей давлению насыщенных паров. Для центробежного насоса значение можно вычислить по приближенной формуле:

, если известно, что об/мин, а ;

м.

Тогда м.

Определим допустимый кавитационный запас (допустимую вакуумметрическую высоту всасывания):

, коэффициент запаса, зависит от типа и назначения насоса (1,1 – 1,5), , тогда м.

Для исключения кавитации, полный напор на всасывающей стороне насоса должен быть больше напора насыщенного пара при данной температуре на величину допустимого кавитационного запаса м.

Отсюда величина допустимой геометрической высоты всасывания равна:

;

м.

Определим потери в напорном трубопроводе (потери по длине):

Воспользуемся формулой Дарси – Вейсбаха: ,

где коэффициент гидравлического трения,

, скорость, которую насос сообщил жидкости,

, примем м/с.

Определим – диаметр напорной трубы: ;

м = 80 мм.

Так как такого диаметра нет, то примем приближенный ему стандартный 100 мм и уже с этим диаметром определим скорость в напорной трубе:



Теперь определим потери по длине с помощью коэффициента Дарси – Вейсбаха, но для начала воспользуемся формулой для определения режима течения жидкости – числом Рейнольдса:

_,

где – скорость жидкости в напорной трубе,

d₂ – диаметр этой трубы,

– коэффициент вязкости при Т=20°С.

Определим область гидравлических сопротивлений с коэффициентом

шероховатости: ,

так как , то это область гидравлического сопротивления, значит, определяем по формуле Шифринсона:

.

Тогда: м.

Напор, развиваемый насосом равен:

, где (задано);

м.

4. Определение полезной мощности насоса

Определим полезную мощность насоса:

Мощность насоса (мощность, потребляемая насосом)‒ мощность, передаваемая насосу от его привода. [2]

Полезная мощность насоса (мощность, отдаваемая насосом) ‒ механическая мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и

определяемая зависимостью[2]:

, где

- плотность воды;

- ;

- расход жидкости;

- Напор, развиваемый насосом.

Тогда: .

Так как , то насос нужно выбирать с большей мощностью, к примеру, N =5 кВт.