Насосная станция перекачивает нефтепродукт плотностью и вязкостью в количестве по трубопроводу протяженностью из резервуара с отметкой уровня нефтепродукта в резервуар с отметкой уровня . Относительную шероховатость труб принять равной . Исходные данные к решению задачи приведены в таблице 3.1.
Требуется:
1. Определить подачу и напор насоса, необходимого для перекачки нефтепродукта, предварительно рассчитав и приняв диаметр трубопровода.
2. Выбрать по каталогу (приложение) подходящий насос марки НМ и определить параметры его работы на заданный трубопровод.
3. Произвести регулирование работы насоса (если рабочие параметры будут превышать расчетные более чем на 10 %) срезкой диаметра рабочего колеса, рассчитать обточенный диаметр.
Таблица 3.1
Исходные данные для задачи 3
Исходные данные Последняя цифра шифра (вариант)
3
, м3/ч 340
, км
20
, м
13,8
, м
280,9
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Принимаем скорость движения нефтепродукта в трубопроводе в интервале . Используя уравнение неразрывности потока жидкости, определяем ориентировочное значение внутреннего диаметра трубопровода, приняв среднее значение скорости
(3.1)
Согласно ГОСТ 20295-85 “Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия” принимаем стандартное ближайшее значение диаметра трубопровода ( – внешний диаметр, – толщина стенки трубопровода). Тогда фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен
(3.2)
Рассчитываем фактическое значение средней скорости движения нефтепродукта
(3.3)
Полученное значение скорости находится в принятом интервале . Это значит, что диаметр трубопровода подобран правильно.
Находим значение числа Рейнольдса
(3.4)
– кинематическая вязкость нефтепродукта, поскольку в условии задачи не задана, то принимаем ,
Рассчитываем переходные числа Рейнольдса
(3.5)
(3.6)
Поскольку выполняется условие
то режим движения нефтепродукта в трубопроводе турбулентный в зоне смешанного трения. Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления трубопровода используем формулу Альтшуля
(3.7)
Принимаем, что потери напора в местных сопротивлениях составляют 2 % от потерь напора от трения. Тогда потери напора в трубопроводе будут равны
(3.8)
Находим расчетный напор в трубопроводе
(3.9)
Расчетная производительность равна заданному значению, то есть
По расчетному напору и подаче выбираем насос марки НМ 360-460, характеристика которого приведена на рисунке 3.1
. Для обеспечения расчетной производительности принимаем решение об установке двух таких насосов (один рабочий и один резервный).
С характеристики насоса НМ 360-460 (см. рис. 3.1) для подачи находим создаваемый им напор – .
12052301001395004753610100330000
Рис. 3.1. Характеристика насоса НМ 360-460 ()
Рассчитываем величину расхождения по напору
(3.10)
Далее производим расчет величины обтачивания рабочего колеса для обеспечения необходимого напора . Для этого снимаем с напорной характеристики насоса НМ 360-460 (см. рис. 3.1) две точки с координатами:
Построим математическую модель напорной характеристики насоса НМ 360-460 такого вида (двухчленная полиномиальная модель второй степени)
(3.11)
где − часовой объемный расход нефтепродукта через насос, м3/ч;
− коэффициенты математической модели напорной характеристики насоса, определяем по формулам
(3.12)
(3.13)
Таким образом, математическая модель напорной характеристики насоса НМ 360-460 в диапазоне подач от 300 до 350 м3/ч будет иметь такой вид
(3.14)
Для расчета величины обтачивания рабочего колеса насоса применим теорию подобия центробежных машин
(3.15)
(3.16)
где , − соответственно расход насоса и развиваемый им напор при необточенном рабочем колесе диаметром ;
, − соответственно расход насоса и развиваемый им напор при обточенном рабочем колесе до диаметра ;
− степень обтачивания рабочего колеса насоса.
После обтачивания рабочего колеса насоса до диаметра математическая модель его напорной характеристики будет иметь вид
(3.17)
где − коэффициенты математической модели напорной характеристики насоса при рабочем колесе, обточенном до диаметра .
Подставляя выражения (3.11) и (3.17) в формулу (3.16) с учетом (3.16) получаем такие формулы для расчета коэффициентов математической модели (3.17)
(3.18)
Поскольку нужно обеспечить величину напора при подаче насоса , то подставляя эти значения в выражение (3.17) с учетом формул (3.18) получаем такую формулу для расчета степени обтачивания рабочего колеса центробежного насоса НМ 360-460
(3.19)
То есть рабочее колесо насоса нужно обточить на величину
(3.20)
и фактическое значение диаметра рабочего колеса после обтачивания согласно выражению (3.15) будет равно
(3.21)
Коэффициенты математической модели напора, развиваемого насосомНМ 360-460 после обтачивания рабочего колеса согласно (3.18) составляют
а сама математическая модель имеет вид
(3.22)
Для проверки правильности расчета обтачивания рабочего колеса строим совмещенную характеристику напора насоса до и после обтачивания, а также характеристику трубопровода (рис
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
