Курсовая. Курсовая работа Белов Артем 20-ТМО - копия. Пояснительная записка Расчёт сложного трубопровода и подбор центробежного насоса

• Название: Пояснительная записка Расчёт сложного трубопровода и подбор центробежного насоса
• Анкор: Курсовая
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 1.56 Mb.
• Имя файла: Курсовая работа Белов Артем 20-ТМО - копия.docx
• Тип: Пояснительная записка; #562406
• страница: 1 из 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА»

ДЗЕРЖИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФИЛИАЛ)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Расчёт сложного трубопровода и подбор центробежного насоса»

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА»

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Коновалов В.С

СТУДЕНТ:

Белов А.Д.

Гр.20-ТМО

Работа защищена с оценкой ______
Дзержинск, 2022

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой Диков В.А_______

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование

Студент Белов А.Д. Вариант 1.2

Тема курсового проекта «Расчет сложного трубопровода и подбор центробежного насоса»_



Исходные данные к проекту: Длины участков, м: l₁=8 l₂=13 l₃=16 l₄=1 l₅=2 l₆=3. Отметки установки приемных емкостей, м: z₁=6 z₂= 12 z₃= 15. Свободный напор в точках потребления, м: H₁=5 H₂=10 H₃=8. Расходы через ответвления, м3/ч: Q₁=6 Q₂=3 Q₃=4. Диаметр расширительной емкости, м: D_p= 0,3. Угол раскрытия дифузора, α = 4. Длина теплообменника: L,м = 1,2.

Содержание графического материала:

чертежи: 1. Насос центробежный. Сборочный чертеж ( прил. А)

2. Насос центробежный. Спецификация ( прил. Б )

Содержание пояснительной записки: Пояснительная записка содержит расчет гидравлических параметров. Определение потерь напора в трубопроводе. Расчёт потребных напоров и выбор базовой ветви. Выбор стандартной гидравлической машины и анализ ее характеристик. Расчет конструкции и основных параметров работы насоса. Выбор электродвигателя. Выводы.

СОДЕРЖАНИЕ

Технологическая схема………………………………………………………...2

Введение.

1. Описание технологической схемы………………………………………….5

2. Гидравличесеие расчеты…………………………………………………….6

2.1 Расчет диаметров трубопровода

3. Определение потерь напороа в трубопроводе

3.1 Формулы, необходимые для рассчета

3.2 Расчет гидравлических сопротивлений по первой ветви……………...9

3.3 Расчет гидравлических сопротивлений по второй ветви…………….11

3.4 Расчет гидравлических сопротивлений по третьей ветви……………13

3.5 Расчет гидравлических сопротивлений по общей ветви……………..14

4. Расчет потребных напоров и выбор базовой ветви……………………….15

5. Выбор стандартной гидравлической машины и анализ ее характеристик………………………………………………………………….16

6. Расчет конструкции и основных параметров работы насоса…………….17

7. Выбор электродвигателя……………………………………………………25

Вывод.

Список литературы.

Приложение А. Насос центробежный. Сборочный чертеж.

Приложение Б. Насос центробежный. Спецификация.



Технологическая схема (рис. 1)

2

ВВЕДЕНИЕ

Для подачи к местам потребления жидких и газообразных веществ применяют насосы и трубопроводы, которые имеют большое значение в мировой практике. Транспортировка жидкостей с помощью насоса по трубопроводам наиболее экономична с точки зрения затрат, к тому же с легкостью поддается качественной и количественной регулировке.

Трубопроводы делятся на простые и сложные. В простых трубопроводах отдельные участки сетей, в которых расход жидкости не изменяется по длине( в разных случаях простой трубопровод может состоять из участков разного диаметра ) К сложным трубопроводам относится сочетание участков сетей, в которых расход по длине переменный. В целях рационального распределения жидкости по потребителям отдельные участки труб объединяют в сети.

Также сети делят на тупиковые и кольцевые. Но у тупиковых сетей есть недостатки:

1. 
   Неравномерность диаметров по длине т.к в начальных участках, где расходы жидкости значительные, диаметры трубопровода будут большими, чем в конце.
   
2. 
   При выходе из строя трубопровода в каком-либо сечении все следующие за ним участки сети отключаются от источника питания.
   

При кольцевых же сетях, подача жидкостей происходит как с одной, так и с другой стороны.

В данной курсовой работе представлена технологическая схема сложного трубопровода с тупиковыми сетями. ( рис.1 )

Для обеспечения заданных расходов жидкости ко всем точкам потребления, производительность насоса должна отвечать условию

Q_нас Q_i (1.1)

а напор

H_нас max(H_полн ) (1.2)

Для соблюдения условия (1.2) необходимо выбрать участок с

наибольшим потребным напором путем сравнения различных вариантов,

исходя из обязательного обеспечения подачи необходимых расходов и

требуемых свободных напоров. С этой целью задается так называемая экономическая скорость 1...1,5 м/с, после чего рассчитываются диаметры труб, определяются потери на трение и местные сопротивления. Участок с

наибольшим потребным напором принимается за базовый, он и будет определять напор насоса. Остальные ответвления могут быть пересчитаны на меньшие номиналы диаметров труб с целью оптимизации трубопровода по его стоимости, исходя из следующего условия:

H_полн1 H_полн2 ... H_полнn (1.3)

1.Описание технологической схемы

Технологическая схема приведена на рисунке 1. На этой схеме изображена насосная установка, которая служит для подъема воды насосом из бака в приемные ёмкости(1,2,3 ), находящиеся на различных уровнях. Подача насоса регулируется вентилем, установленный в общей магистрали, а подача по ветвям 1,2,3 – вентилями, которые расположены в начале каждой ветви. На всасывающем трубопроводе расположен вентиль, который перекрывают для ремонта или при остановке работы.

Работа насосной установки:

Жидкость при температуре 20^оС передается из резервуара по всасывающему трубопроводу с помощью насоса по нагнетательному трубопроводу в расширительную ёмкость. В ней жидкость разделяется и поступает по ветвям 1,2,3. Из коллектора по ветви 1 жидкость поступает в ёмкость 1. По ветви 2 жидкость при 20^оС поступает в ёмкость 2. По ветви 3, жидкость, проходя через теплообменник приобретает температуру 60^оС и попадает в ёмкость 3.

5

2.РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1 Расчет диаметров трубопровода: Расчет начинаем с определения диаметров трубопровода по формуле:

d_i = √ 4Q_i\w (2.1)

Все данные известны, а скорость w примем равную за 1,5м\с т.к при большой скорости нужен меньший диаметр трубопровода, соответственно - меньше затрат.

d₁ = √4*0.0016/3,14*1,5 = 0,036м = 36мм

d₂=√4*0.000833/3,14*1,5 = 0,026м= 26мм;

d₃=√4*0.0011/3,14*1,5 = 0,030м= 30мм;

Найдем расход общей ветви по формуле: Q_нас Q_i

Q_наc = 4+3+6 = 13 м³\ч

Найдем общий диаметр ветви: d_o = √4*0.0036111/3,14*1,5 = 0,055м = 55мм

Подбираем трубы для ветвей:

Первая ветвь – Труба 40*3,5 ГОСТ 3262- 75

Вторая ветвь – Труба 25*3,2 ГОСТ 3262- 75

Третья ветвь – Труба 32*3,2 ГОСТ 3262- 75

Общая ветвь – Труба 50*3,5 ГОСТ 3262- 75

Вычислим внутренние диаметры трубопровода:

d_i= D_i-2b ( 2.2 )

где Di – наружный диаметр трубопровода(мм), b – толщина стенки(мм)

d₁= 48 – 2*3,5 = 41мм

d₂ = 33,5 – 2*3,2 = 27,1мм

d₃= 42,3 – 2*3,2 = 36мм

d_о= 60 – 2*3,5 = 53мм

Уточним скорость течения жидкости т.к внутренние диаметры могут отличаться от значений, рассчитанных по формуле (1.4) 6

w_i = 4Q_i\d²_icт (2.3)

w₁ = 4*0,0016\3,14*0,041^2 = 1,2 м\с

w₂ = 4*0.000833\3,14*0,0271^2 = 1,4 м\с

w₃ = 4*0,00111\3,14*0,036^2 = 1,1 м\с

w₀ = 4*0,0036111\3,14*0,053^2 = 1,5 м\с

7

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В ТРУБОПРОВОДЕ

3.1ФОРМУЛЫ,НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ

3.1.1 Определение потерь на трение:

Потери на трение по длине определяются по формуле:

Δh_тренi = λ_i * L_i\d_i * w²_i\2g ( 3.1 )

Также требуется рассчитать безразмерный коэффициент на трение по длине по формуле Альтшуля:

λ_i = 0,11 (Δ_i\d_i + 68\Re_i )^0,25 ( 3.2 )

Где Δ_i - абсолютная эквивалентная шероховатость, зависящая от состояния труб. Значения абсолютной шероховатости труб берем из таблицы в М.У.

В данном случае принимаем трубы стальными новыми с шероховатостью равной 0,1мм

Для формулы ( 1.8 ) необходимо рассчитать число Рейнольдса:

Re_i = ρw_id_i\μ ( 3.3 )

ρ – плотность жидкости при 20^оС равная 998,203 кг\м³

μ – коэффициент кинематической вязкости при 20^оС равная 1.011*10^-6, м²/с

3.1.2 Потери напора в местных сопротивлениях.

Они определяются по формуле Вейсбаха:

Δh_м.с.i = ξ_i*w²_i\2g ( 3.4 )

Где ξ_{i –} коэффициент местных сопротивлений, его значения берутся из М.У.

После вычисления составляющих потерь напора определяются общие потери по ветвям:

Δh_i= Δh_{м.с.i +} Δh_тренi ( 3.5 )
8

3.2 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПО ПЕРВОЙ ВЕТВИ

1) Расчет потерь на трение по длине:

Определим длину трубы

L₁ = 8м

Находим число Рейнольдса по формуле ( 3.3 )

Re₁= 998,203*1,2*0,041\1,011*10^-6 = 4,9*10⁴

Находим коэффициент Альтшуля по формуле ( 3.2 )

λ₁= 0,11(0,0001\0,041+68\49000)^0,25 = 0,026

Находим потери на трение по длине по формуле ( 3.1 )

Δh_трен1 = 0,026*8\0,041*1,44\19,6 = 0,03м

2) Расчет местных сопротивлений

Вход в трубу с острыми краями ( ξ_вх= 0,5 ); 2 резких поворота прямоугольного канала под углом 90^о без закруглений ( ξ_пов= 1,5 ); Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе 41мм (ξ_вен= 4,9 ); Выход из трубы (ξ_вых= 1);

Δh_м.с.1 = 0,5+1,5+4,9+1+*1,44\19,6 = 0,05м

3) Расчет общих потерь по первой ветви

Вычисляем общие потери по формуле ( 3.5 )

Δh₁ = 0,03+0,05 = 0,08м

9

3.3 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПО ВТОРОЙ ВЕТВИ

1) Расчет потерь на трение по длине:

Определим длину трубы

L₂ = 13м

Находим число Рейнольдса по формуле ( 3.3 )

Re₂= 998,203*1,4*0,0271\1,011*10^-6 = 3,7*10⁴

Находим коэффициент Альтшуля по формуле ( 3.2 )

λ₂=0,11(0,0001\0,0271+68\37000)^0,25 = 0,025

Находим потери на трение по длине по формуле ( 3.1 )

Δh_трен2 = 0,025*13\0,0271*1,96\19,6 = 1,1м

2) Расчет местных сопротивлений

Вход в трубу с острыми краями ( ξ_вх= 0,5 ); Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе 27,1мм (ξ_вен= 7,5 ); 1 Резкий поворот под углом 90^о (ξ_пов= 1 ); Диффузор. Он считается по формуле:

ξ_диф = ( λ_i\8sin β\2 ) *( ( F1\F0 )² – 1\( F1\F0 )² ) + ( ( F1\F0 )² – 1\( F1\F0 )² )² * sin β ( 3.6 )

λ_i – Рассчитывается по формуле ( 1.8 )

β – Дано по условию

F₀ - площадь сечения участка трубопровода до расширения, м²;

F₁ - площадь сечения участка трубопровода после расширения, м².

Примем F₁/ F₀=2

ξ_диф = (0,025\8sin4\2)*8-0,25-0,0625*sin4 = 0,048

Подставляем полученные данные в формулу ( 3.4 ):

Δh_м.с.2 =0,5+7,5+1+0,048*1,96\19,6 = 0,9м

3) Расчет общих потерь по второй ветви:

Вычисляем общие потери по формуле ( 3.5 )

Δh₂ = 1,1 + 0,9 = 2м

10

3.4 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПО ТРЕТЬЕЙ ВЕТВИ

1) Расчет потерь на трение по длине:

Определим длину трубы

L₃ = 24м

Определим длину теплообменника: L = 1,2м

Находим число Рейнольдса по формуле ( 3.3 )

Re₃ = 998,203*1,1*0,036\1,011*10^-6 = 4*10⁴

Находим коэффициент Альтшуля по формуле ( 3.2 )

λ₃= 0,11(0,0001\0,036+68\40000)^0,25 = 0,023

Находим потери на трение по длине по формуле ( 3.1 )

Δh_трен3 = 0,023*24\0,036*1,21\19,6 =0,9м

2) Расчет местных сопротивлений

Вход в трубу с острыми краями ( ξ_вх= 0,5 ); Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе 36мм (ξ_вен= 4,5 ); 8 Резких поворотов под углом 90^о (ξ_пов= 8 ); Выход из трубы (ξ_вых= 1 );

Подставляем полученные данные в формулу ( 3.4 ):

Δh_м.с.3 = ( 0,5 + 4,5 + 8 + 1 )*1,21\19,6 = 0,8м

3) Расчет потерь в теплообменнике по третьей ветви:

Δh_т =λ_к* L\d_тр*w²_тр\2g*m₁+ ξ₁* w²_тр\2g*m₂ (3.7)

Δh_т = 0,023*1,2\0,036*1,21\19,6*4+0,88*1,21\19,6*4 = 0,39м

4) Расчет потерь по третьей ветви:

Δh_трен3 + Δh_м.с.3 + Δh_т = 0,9 + 0,8+0,39 = 2,09м

11

3.5 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПО ОБЩЕЙ ВЕТВИ

1) Расчет потерь на трение по длине:

Определим длину трубы

L_о = 3м

Находим число Рейнольдса по формуле ( 3.3 )

Re_о= 998,203*1,5*0,056\1,011*10^-6 = 8,3*10⁴

Находим коэффициент Альтшуля по формуле ( 3.2 )

λ_о= 0,11(0,0001\0,056+68\83000)^0,25 = 0,027

Находим потери на трение по длине по формуле ( 3.1 )

Δh_трен.о = 0,027*3\0,056*2,25\19,6 = 0,16м

2) Расчет местных сопротивлений

Вход в трубу с острыми краями ( ξ_вх= 0,5 ); Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе 56мм (ξ_вен= 4,4 ); Выход из трубы (ξ_вых= 1 ); Вход в трубу с острыми краями ( ξ_вх= 0,5 ); Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе 56мм (ξ_вен= 4,4 ); Выход из трубы (ξ_вых= 1 );

Подставляем полученные данные в формулу ( 2.0 ):

Δh_м.с.о = ( 0,5 + 4,4 + 1 + 0,5 + 4,4 + 1 )*2,25\19,6 = 1,3 м

3) Расчет общих потерь по третьей ветви:

Вычисляем общие потери по формуле ( 2.1 )

Δh_о = 0,16+ 1,3=1,5м

12