ЛР 1-4 Рахимов С.М.. Лабораторная работа 1 Основные параметры центробежных насосов

• Название: Лабораторная работа 1 Основные параметры центробежных насосов
• Дата: 11.06.2022
• Размер: 180.53 Kb.
• Имя файла: ЛР 1-4 Рахимов С.М..docx
• Тип: Лабораторная работа; #585577
• страница: 1 из 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Основные параметры центробежных насосов
1.1. Теоретические основы

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

1. 
   Производительность или подача;
   
2. 
   Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);
   
3. 
   Полное давление, развиваемое насосом;
   
4. 
   Полный напор, развиваемый насосом;
   
5. 
   Коэффициент полезного действия;
   
6. 
   Мощность;
   
7. 
   Кавитационный запас насоса;
   
8. 
   Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;
   
9. 
   Допустимая высота всасывания насоса;
   
10. 
    Коэффициент быстроходности насоса.
    

Подача или производительность насоса – количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Различают производительность массовую M (кг/с) и объемную Q (м³/с). Между собой они связаны соотношением

(1.1)

где плотность жидкости кг/м³.

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:

(1.2)

где и - давление на входе и выходе насоса, Па; и - скорость жидкости на входе и выходе, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с²; и - геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

Полный напор, развиваемый насосом, определяется при помощи формулы 1.2 и на основе известного соотношения между давлением и напором

P = gH (1.3)

где Н – полный напор, развиваемый насосом, м.

Поскольку центробежные насосы одновременно являются механизмом и гидравлической машиной, то их работа оценивается с помощью нескольких коэффициентов полезного действия: - гидравлический КПД; - объемный КПД; - механический КПД.

С помощью оцениваются потери гидравлической энергии (потери напора) в проточной части насоса. С помощью оцениваются объемные потери энергии в насосе, возникающие в результате утечек и протечек жидкости в уплотнениях. С помощью оцениваются потери энергии в узлах трения насосов (подшипниках и концевых уплотнителях).

Общий КПД насоса равен:

(1.4)

Применительно к насосам различают несколько видов мощности:

- полезная мощность:

N_пол= ; (1.5)

- мощность, потребляемая насосом:

(1.6)

- мощность насосно-силового агрегата:

(1.7)

где η_дв – КПД двигателя; η_пер – КПД механической передачи между двигателем и насосом.

Кавитационный запас насоса – это избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости:

, (1.8)

где Р_s – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости.

Критический кавитационный запас насоса – это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором в насосе не возникает кавитации.

Допустимый кавитационный запас насоса:

∆h_доп = к ∙∆h_кр (1.9)

где к – коэффициент запаса, принимаемый в размере 1,1-1,35; ∆h_кр – критический кавитационный запас.

Допустимая высота всасывания насоса - это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации:

(1.10)

где Р₀ - давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; h_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Рассчитанное по формуле 1.10 значение H_S может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное значение свидетельствует о том, что насос в данной ситуации обладает самовсасывающей способностью и может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем её в резервуаре откачки, но на высоту не более рассчитанной. Отрицательное значение H_S свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения Hs взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

, (1.11)

где n – номинальные обороты ротора, мин^-1; Q и H –номинальная подача м³/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса).

Коэффициент быстроходности насосов – это своеобразный критерий в зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

1. 
   Тихоходные =40-80
   
2. 
   нормальной быстроходности = 80-150
   
3. 
   быстроходные =150-300
   

1.2. Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка состоит из центробежного насоса марки Х, откачивающего нефть из резервуара с давлением над уровнем нефти Р₀. Давление на входе и выходе насоса равно соответственно Р₁ и Р₂и измеряется манометрами в точках с геодезическими отметками Z₁ и Z₂. Показания расходомера насоса и ваттметра двигателя насоса составляют соответственно Q и W. Потери напора во всасывающем трубопроводе принять равными 5 м. Скорость на входе и выходе из насоса принять одинаковой.

Параметры насоса: диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны между собой и равны D, частота вращения вала насоса n, допустимый кавитационный запас насоса при производительности Q равен ∆h_доп, скорости в патрубках на входе и выходе равны.

Насос перекачивает нефть плотностью  с давлением насыщенных паров Р_s.

Требуется определить: напор, развиваемый насосом; допустимую высоту всасывания; полезную мощность насоса; КПД насосного агрегата; коэффициент быстроходности насоса.

Численные значения параметров насоса и характеристика перекачиваемой насосом нефти даны в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Рабочие параметры насоса

Параметр	Номер варианта
	15
Марка насоса	НМ 1250-400
Р0, кГс/см2	1,012
Р1, кГс/см2	3,57
Р2, кГс/см2	33,32
Z1, м	2,1
Z2, м	5,1
Q, м3/ч	1200
W, кВт	1279
D, мм	420
n, об/мин	3000
, т/м3	0,889
Ps, мм.рт.ст	373
ηо, %	0,94
ηг, %	0,85
ηм, %	0,96

Определим основные рабочие технологические параметры центробежного насоса, откачивающего нефть из резервуара с давлением над уровнем нефти Р₀=1,012 кГс/см². Давление на входе и выходе насоса равно соответственно Р₁=3,57 кГс/см² и Р₂ =33,32 кГс/см² и измеряется манометрами в точках с геодезическими отметками Z₁ = 2,1м и Z₂ = 5,1 м. Показания расходомера насоса и ваттметра двигателя насоса составляют соответственно Q = 1200 м³/ч и W = 1279 кВт.

Основные параметры насоса: диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны между собой и равны D = 420 мм, частота вращения вала насоса n = 3000об/мин, номинальные параметры насоса Q_o = 1250м³/ч и Н_o = 400м, допустимый кавитационный запас насоса при перекачке нефти h_доп = 30м (НМ 1250-400)

Насос перекачивает нефть плотностью  = 0,889 т/м³ и с давлением насыщенных паров Р_s = 373 мм.рт.ст. Потери напора во всасывающем трубопроводе принять равными 5м.

К основным рабочим технологическим параметрам насоса относятся: напор, развиваемый насосом; допустимая высота всасывания; коэффициент быстроходности, полезная мощность насоса; к.п.д. насосного агрегата.

Решение

Подача или производительность известна и составляет Q = 1250м³/ч.

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:



= 2,98 МПа

Определяем скорости движения жидкости в всасывающем и нагнетательном трубопроводах
м/с

Полный напор,развиваемый насосом, определяется при помощи на основе известного соотношения между давлением и напором




где Н – полный напор, развиваемый насосом.

Допустимая высота всасывания насоса - это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации



где Р₀ - давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; h_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Отрицательное значение HS свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения Hs взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

70,68;
где

n – номинальные обороты ротора, мин^-1;

Q – номинальная подача м³/с;

H – номинальный напор, м.

Коэффициент быстроходности насосов – это своеобразный критерий в

зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

4. 
   Тихоходные =40-80
   
5. 
   нормальной быстроходности = 80-150
   
6. 
   быстроходные =150-300
   

Полезная мощность насоса



КПД насосного агрегата определим из соотношения полезной и номинальной мощности



1.3. Графическая часть

Необходимо начертить насосную установку (насос и электродвигатель) в ПК Autocad согласно своему варианту в двух проекциях (вид сбоку и с торца насоса). На чертеже обозначить основные части насосной установки:

1) Конструкция рабочего колеса насоса;

2) Расположение рабочего колеса на валу насоса относительно опор ротора;

3) Расположение оси ротора насоса в пространстве;

4) Количество ступеней в насосе;

5) Конструкция корпуса насоса;

6) Тип концевого уплотнения насоса;

7) Наличие и способ разгрузки ротора насоса от осевых сил гидродинамического происхождения;

8) Тип подшипников насосов по воспринимаемой ими нагрузке;

9) Тип подшипников по виду трения в них;

10) Производительность или подача;

11) Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

12) Полное давление, развиваемое насосом;

13) Полный напор, развиваемый насосом;

14) Коэффициент полезного действия;

15) Мощность;

16) Кавитационный запас насоса;

17) Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

18) Допустимая высота всасывания насоса;

19) Коэффициент быстроходности насоса;

20) Характеристика насоса.