По трубопроводной сети с помощью центробежного насоса производится перемещение жидкости (метиловый спирт 100%) при температуре t=20°С. Внутренний диаметр всасывающего трубопровода d1=30 мм, а его длина L1= 14 м; внутренний диаметр нагнетающего трубопровода d2 на 4 мм меньше диаметра всасывающего трубопровода, а его длина L2 = 125 м. При этом вакуум в емкости всасывания Рv = 0,41 кгс/см2, а избыточное давление в емкости нагнетания Ри=3 атм. Высота подъема жидкости Hпод=20 м. Абсолютная средняя шероховатость стенок труб е=0,25 мм. На всасывающем трубопроводе установлен прямоточный вентиль с коэффициентом сопротивления ξ = 6, а на нагнетающем трубопроводе имеется два нормальных вентиля с коэффициентами сопротивлений ξ = 5,5, плавный поворот на 90° при r/R3 = 0,2 и 2 колена.
Изменяя расход жидкости от 0 (нуля) до 5 м3/ч Q2 = с шагом ΔQ=1 м3/ч, в координатах H-Q построить характеристики центробежного насоса и трубопроводной сети, определить рабочую точку, рабочую производительность. Сделать вывод о целесообразности установки насоса для работы на данную трубопроводную сеть, если технологический расход Qт=4 м3/ч .
Решение
Схема установки приведена на рис. 1.
Рисунок 1 - Схема работы насоса на трубопроводную сеть:
1 – ёмкость всасывания; 2 – емкость нагнетания; 3 – насос; 4 – всасывающий трубопровод; 5 – нагнетающий трубопровод; 6 – регулирующее устройство
Для последующих расчетов используем справочные значения плотности и коэффициента динамической вязкости метилового спирта при 200С:
ρ=792 кг/м3 [3, стр. 512, табл. IV];
μ=0,584·10-3 Па·с [2, стр. 517, табл. VI].
Полный напор, развиваемый насосом при работе на сеть, рассчитываем по формуле:
Н=рн-рвсρ∙g+НГ+h,
где рвс, рн - давление на линии всасывания и нагнетания, Па;
НГ - геометрическая высота подъема жидкости, м; НГ=20 м;
h - общие потери напора в сети, м.
рвс=ратм-рвак=1-0,41=0,59кгссм2=57879 Па
рн=ратм+ри=1+3=4 атм=405300 Па
Общие потери напора в сети h определяем по формуле:
h=(hвс+Σζмс)+(hн+Σζмс),
где hвс, hн - потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах на трение, м.
hвс=λвс∙lвсdвс∙wвс22∙g;
hн=λн∙lнdн∙wн22∙g,
где λвс, λн - коэффициент трения всасывающего и нагнетающего трубопроводов;
lвс, lн - длина всасывающего и нагнетающего трубопроводов, м;
wвс, wн - скорость движения жидкости во всасывающем и нагнетающем трубопроводах, м/с;
dвс, dн - диаметр всасывающего и нагнетающего трубопроводов, м;
dвс=30 мм=0,030 м; dн=30-4=26 мм=0,026 м;
Σζмс-потери напора в местных сопротивлениях на линиях всасывания и нагнетания.
Расчет суммы местных сопротивлений всасывающего и нагнетательного трубопроводов представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Расчет местных сопротивлений
Вид сопротивления Кол-во ∑ξ Примечание
Всасывающий трубопровод
Вход в трубопровод (выход из заборной емкости)
1
0,5 Для кромки трубопровода с острыми краями
Прямоточный вентиль 1 6
Итого
6,5
Нагнетающий трубопровод
Нормальный вентиль 2 2·5,5=11
Плавный поворот с отношением r|R2=0,2 1 0,4
Колено 2 2·1,97=3,94 При условном проходе 26 мм
Выход из трубы 1 1
Всего
16,34
Коэффициент трения всасывающего и нагнетающего трубопроводов рассчитываем по формуле:
λвс=0,11∙(∆dвс+68Re)0,25;
λн=0,11∙(∆dн+68Re)0,25,
где ∆ - абсолютная шероховатость труб, мм;
Re - критерий Рейнольдса:
Re=w∙d∙ρμ,
Таким образом, последовательно рассчитываем скорость и критерий Рейнольдса движения жидкости во всасывающем и нагнетающем трубопроводах, коэффициент трения, потери напора в тех же трубопроводах и полный напор, развиваемый насосом
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
