Министерство на образованието и науката руска федерацияФедерален държавен бюджет учебно заведениепо-високо професионално образование

„Ярославска държава технически университет» Катедра “Процеси и апарати на химичната технология”

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОМПЕНА ИНСТАЛАЦИЯ

Урок

Съставител: д.ф.н. техн. наук, доцент В. К. Леонтьев, ас. М. А. Барашева

Ярославъл 2013 г

АНОТАЦИЯ

IN учебникРазглеждат се кратки теоретични сведения за изчисляването на прости и сложни тръбопроводи и изчисляването на основните параметри на работата на помпата. Дадени са примери за изчисления на тръбопроводи и избор на помпа. Разработени са многовариантни задачи за извършване на изчислителна и графична работа.

Особено внимание в ръководството се обръща на дизайна на динамичните помпи и обемните помпи.

Учебникът е предназначен за студенти, изпълняващи изчислителни работи и курсови проекти по дисциплините „Хидравлика“, „Механика на течностите и газовете“ и „Процеси и апарати на химичната технология“.

ВЪВЕДЕНИЕ

1. Хидравлично изчисляване на тръбопроводи

1.3. Сложни тръбопроводи

1.3.1. Серийно свързване на тръбопроводи

1.3.2. Паралелно свързване на тръбопроводи

1.3.3. Сложен разклонен тръбопровод

2. Изчисляване на помпения агрегат

2.1. Параметри на работа на помпата

2.1.1. Определяне на налягането на помпения агрегат

2.1.2. Измерване на напора на помпения агрегат с помощта на

устройства

2.1.3. Определяне на полезна мощност, мощност на вала,

коефициент полезно действиепомпен агрегат

3. Класификация на помпите

3.1. Динамични помпи

3.1.1. Центробежни помпи

3.1.2. Аксиални (витлови) помпи

3.1.3. Вихрови помпи

3.1.4. Струйни помпи

3.1.5 Въздушни (газови) асансьори

3.2 Обемни помпи

3.2.1 Бутални помпи

3.2.2 Зъбни помпи

3.2.3 Помпи с прогресивна кухина

3.2.4 Лопаткови помпи

3.2.5 Монтажу

3.3 Предимства и недостатъци на различните видове помпи

4. Задание за изчисляване на помпен агрегат

Задача 1

4.1. Пример за изчисляване на прост тръбопровод

Задача 2

4.2. Пример за сложно изчисление на тръбопровод

Задача 3

4.3. Пример за изчисляване на помпена инсталация

Задача 4

4.4. Пример за изчисляване и избор на помпа за подаване на течност към a

БИБЛИОГРАФИЧЕН СПИСЪК

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВЪВЕДЕНИЕ

В химическото производство повечето технологични процеси се извършват с участието на течни вещества. Това включва суровините, които се доставят от склада до преработвателното предприятие, това и междинни продукти, движещи се между устройствата, инсталациите и цеховете на завода, това са крайните продукти, доставени в контейнерите на склада за готова продукция.

Всяко движение на течности, както хоризонтално, така и вертикално, изисква енергия. Най-често срещаният източник на енергия за потока на течността е помпа. С други думи, помпата създава поток от течност под налягане.

Помпата е неразделна част от помпен агрегат, който включва смукателни и нагнетателни (напорни) тръбопроводи; източник и приемни резервоари (или технологични устройства); регулиращи тръбопроводни фитинги (кранове, вентили, шибъри); измервателни уреди.

Правилно избраната помпа трябва да осигурява определен дебит на флуида в даден помпен агрегат, докато работи в икономичен режим, т.е. в зоната на максимална ефективност.

При избора на помпа е необходимо да се вземат предвид корозивните и други свойства на изпомпваната течност.

1. ХИДРАВЛИЧНО ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТРЪБОПРОВОДИ

1.1. Класификация на тръбопровода

Ролята на тръбопроводните системи в икономиката на всяка страна, отделна корпорация или просто отделна икономика не може да бъде надценена. Тръбопроводните системи в момента са най-ефективният, надежден и екологичен транспорт за течни и газообразни продукти. С течение на времето тяхната роля в развитието на научно-техническия прогрес нараства. Само с помощта на тръбопроводи е възможно да се обединят страните производители на въглеводороди със страните потребители. Голям дялпри изпомпване на течности и газове с право принадлежи към газопроводните и нефтопроводните системи. В почти всяка машина и механизъм тръбопроводите играят важна роля.

Според предназначението си тръбопроводите обикновено се разграничават от вида на транспортираните през тях продукти:

– газопроводи;

– нефтопроводи;

– водопроводи;

– въздуховоди;

– продуктови тръбопроводи.

Въз основа на вида на движение на течности през тях тръбопроводите могат да бъдат разделени на две категории:

– тръбопроводи под налягане;

– безнапорни (гравитационни) тръбопроводи.

В напорния тръбопровод вътрешното абсолютно налягане на транспортираната среда е повече от 0,1 MPa. Гравитационните тръбопроводи работят без излишно налягане, движението на средата в тях се осигурява от естествен геодезичен наклон.

Въз основа на големината на загубите на налягане поради местно съпротивление тръбопроводите се разделят на къси и дълги.

IN при къси тръбопроводи загубите на налягане поради локално съпротивление надвишават или са равни на 10% от загубите на налягане по дължината. При изчисляването на такива тръбопроводи трябва да се вземат предвид загубите на налягане поради местно съпротивление. Те включват например нефтопроводи от обемни трансмисии.

Дългите тръбопроводи включват тръбопроводи, в които локалните загуби са по-малко от 10% от загубите на налягане по дължината. Тяхното изчисление се извършва, без да се вземат предвид загубите поради местно съпротивление. Такива тръбопроводи включват например главни водопроводи и нефтопроводи.

Според схемата на работа на тръбопровода те също могат да бъдат разделени на прости

и комплекс.

Простите тръбопроводи са последователно свързани тръбопроводи от еднакви или различни секции, които нямат разклонения. Сложните тръбопроводи включват тръбни системи с едно или повече разклонения, паралелни разклонения и др.

В зависимост от промяната в дебита на транспортираната среда, тръбопроводите се разделят на:

– транзит;

– с пътни разходи.

В транзитните тръбопроводи течността не се изтегля, докато се движи; в тръбопроводите с движещ се поток дебитът варира по дължината на тръбопровода.

Тръбопроводите могат да бъдат разделени и според вида на напречното сечение: на тръбопроводи с кръгло и некръгло напречно сечение (правоъгълни, квадратни и други профили). Тръбопроводите могат да бъдат разделени и според материала, от който са направени: стоманени тръбопроводи, бетонни, пластмасови и др.

1.2. Прост тръбопровод с постоянно напречно сечение

Основният елемент на всяка тръбопроводна система, колкото и сложна да е тя, е обикновен тръбопровод. Прост тръбопровод, според класическата дефиниция, е тръбопровод, сглобен от тръби с еднакъв диаметър и качество на вътрешните му стени, в който се движи транзитен поток от течност и върху който няма местни хидравлични съпротивления. Нека разгледаме прост тръбопровод с постоянно напречно сечение с обща дължина l и диаметър d, както и редица локални съпротивления (клапан, филтър, възвратен клапан).

ориз. 1.1 Проста схема на тръбопровод

Размерът на напречното сечение на тръбопровода (диаметър или размер на хидравличен радиус), както и неговата дължина (дължина) на тръбопровода (l, L) са основните геометрични характеристики на тръбопровода. Основен технологични характеристикитръбопровод са дебитът на течността в тръбопровода Q и налягането H (в предните конструкции на тръбопровода, т.е. в началото му). Повечето от другите характеристики на обикновен тръбопровод, въпреки важността им, са производни характеристики. Тъй като в обикновен тръбопровод флуидният поток е транзитен (еднакъв в началото и края на тръбопровода), средната скорост на движение на флуида в тръбопровода е постоянна ν = cons’t.

Нека напишем уравнението на Бернули за раздели 1-1 и 2-2.

h p,

където z 1, z 2 – разстоянието от сравнителната равнина до центровете на тежестта на избраните сечения – геометричен напор, m;

P1, P2

– налягане в центъра на тежестта на избраните сечения, Pa;

– плътност на потока, kg/m3;

g – ускорение на свободно падане, m/s2;

– средна скорост на потока в съответния участък;

h p – загуба на налягане в тръбопровода, m;

g – пиезометрично налягане, m;

2 g – скоростен напор, m.

Тъй като напречното сечение на тръбопровода е постоянно, скоростта на потока е еднаква по цялата дължина на тръбопровода и съответно скоростните налягания в участъци 1-1 и 2-2 са равни. Тогава уравнението на Бернули приема следната форма:

h p .

Загубите на налягане в тръбопровода се състоят от загуби на налягане поради триене и местно съпротивление съгласно принципа на добавяне, загубите на налягане в тръбопровода могат да бъдат определени като:

където е коефициентът на триене; l – дължина на тръбопровода, m;

d – вътрешен диаметър на тръбопровода, m:

– сума от коефициентите на местно съпротивление.

Количеството загуба на налягане е пряко свързано с потока течност в тръбопровода.

По този начин може да се определи загубата на налягане в тръбопровода

2 g S

Зависимостта на общата загуба на налягане в тръбопровода от обемния дебит на течността h p f (Q) се нарича характеристика на тръбопровода.

В случай турбулентен режимдвижение, приемайки квадратичния закон на съпротивлението (= cons’t), следният израз може да се счита за константа:

ориз. 1.2 Характеристики на тръбопровода

1 – характеристики на тръбопровода при ламинарен режим на движение на флуида; 2 – характеристики на тръбопровода при условия на турбулентно движение

Необходимото налягане е пиезометричното налягане в началото на тръбопровода, съгласно уравнението на Бернули:

H консумация

z 2 z 1

h p .

По този начин необходимото налягане се изразходва за повдигане на течността до височина z z 2 z 1, преодоляване на налягането в края на тръбопровода и преодоляване на съпротивлението на тръбопровода.

Сумата от първите два члена във формула (1.9) е постоянна стойност, нарича се статично налягане:

Извиква се зависимостта на необходимото налягане в тръбопровода от обемния дебит на течността H приток f (Q). характеристики на мрежата. При ламинарен поток необходимата крива на налягането е права линия; при турбулентен поток има

1.3. Сложни тръбопроводи

ДО сложните тръбопроводи трябва да включват тези тръбопроводи, които не се вписват в категорията на простите, т.е. сложните тръбопроводи включват: тръбопроводи, сглобени от тръби с различни диаметри (серийно свързване на тръбопроводи), тръбопроводи с разклонения: паралелно свързване на тръбопроводи, тръбопроводни мрежи, тръбопроводи

с непрекъснато разпределение на течността.

1.3.1. Серийно свързване на тръбопроводи

При последователно свързване на тръбопроводи, краят на предишния прост тръбопровод е едновременно началото на следващия прост тръбопровод.

Нека разгледаме няколко тръби различни дължини, с различни диаметри и съдържащи различни локални съпротивления, които са свързани последователно (Фигура 1.4).

ориз. 1.4 Серийна тръбопроводна схема

Разликата в нивата на енергия, поради която течността тече през тръбопровод, може да бъде създадена чрез работата на помпа, която се използва широко в машиностроенето. Нека помислим работейки заеднотръбопровод с помпа и принципа на изчисляване на помпения агрегат.

През тръбопровода, показан на Фигура 2.1, течността се изпомпва от долния резервоар (изходен резервоар) с налягане П 1 в друг резервоар (приемащ резервоар) с налягане П 2. Височина на оста на помпата чвсичко се нарича височина на засмукване, а тръбопроводът, по който тече течността към помпата, е смукателна тръбаили смукателна линия. Височина на крайния участък на тръбопровода ч n се нарича височина на изхвърлянеи тръбопровода, през който течността се движи от помпата, инжекция(налягане) или изпускателна линия. Височина от началния участък на тръбопровода до крайния Н g се нарича геометрична височина на издигането на течността.

ориз. 2.1 – Диаграма на помпената инсталация:

1 – помпа; 2 – приемен резервоар; 3 – начален резервоар;

4 – смукателен тръбопровод; 5 – нагнетателен тръбопровод; 6 – вакуумметър; 7 – манометър


Параметри на работа на помпата

Работата на помпата се характеризира със следните параметри:

Ининги(изпълнение) е обемът или масата на течността, подадена от помпата към нагнетателния тръбопровод за единица време, Q(m3/s; m3/h; kg/s; kg/h; l/h).

наляганее излишната специфична енергия, придадена на единица маса течност в помпата, Н(м).

Мощност на вала– захранване на помпата, Нв (B).

Нетна мощносте мощността, придадена на течността в помпата, Нр(В).

Ефективност- това е характеристика на ефективен

ефективност на помпата по отношение на трансфера на енергия. Определя се като съотношението на полезната мощност към мощността на вала, η (%).

Определяне на налягането на помпения агрегат

Налягането на помпения агрегат може да бъде представено като разликата в специфичните енергии на течността преди и след помпата.

з= д 2 - д 1 , (2.1)



д 1 – специфична енергия на течността до помпата, m;



д 2 – специфична енергия на течността след помпата, m.

IN общ случайСпецифичната енергия може да бъде представена като:

д= z+


× ж



Къде z– специфична потенциална енергия на позицията, m;


× ж


– специфична потенциална енергия на налягането, m;


– специфична кинетична енергия, m.

Нека обозначим абсолютното налягане на течността в сечението 4 –4 (участък в точката на монтаж на манометъра) Р n е изпускателното налягане и абсолютното налягане в секцията 3 –3 нека обозначим Рвсички – смукателно налягане. За сравнителна равнина вземаме сечението 1 –1 . След това специфичната енергия в секцията 4 –4 , тоест след помпата ще бъде равно на:


д 2= чслънце

+ П n + п

Специфична енергия в секцията 3 –3 , тоест преди влизане в помпата ще бъде равно на:
E h z

ПСлънце Слънце



в + × ж+ 2ж, (2.4)

Къде слънце


– скорост на течността в смукателния тръбопровод, m/s.


Тогава налягането на помпения агрегат ще бъде равно на:


з= ч

+ z+ z

+ П n + п - ч

Bc = z

+ Пп - П vsc + n всички
Слънце 1m23v

× ж 2ж


слънце × ж 2ж


1

Пслънце
слънцеслънце

× ж 2ж


= чвсичко- z c+ × ж+ 2ж+ чп



1 – скорост на движение на течността в сечението 1 –1 , т.е. в оригинала повторно


резервоар, 1" 0 m/s;

ч n – загуба на налягане в смукателния тръбопровод, m.


× ж


× ж



ПNN

П2 2 п


чСлънце+ z m+ × ж+ 2ж


= чСлънце+ ч n+ × ж+ 2ж+ ч n, (2.8)


2 – скорост на движение на течността в сечението 2 –2 т.е. при повторното получаване


резервоар, 2 » 0 m/s; Тогава


Извършете хидравлично изчисление на помпен агрегат за изпомпване на масло с дебит Q, ако е известно, че смукателната тръба на помпата е свързана към всмукателния резервоар на дълбочина Аот свободната повърхност, има дълж лслънце, две плавни завъртания и възвратен клапан с мрежа. Дължина на изпускателната тръба л ng има осем плавни завъртания, възвратен клапан и два шибъра. Максималната височина на вливане на масло в резервоара под налягане е ч n и свръхналягането над повърхността му стр 1 = 196,2 Pa. повърхността на земята в точката, където е монтиран резервоарът под налягане, се издига над повърхността на земята, където е монтиран всмукателният резервоар, на зЖ.

Изпомпваната течност има вискозитет пи плътност спри температура 10 o C.

Ако приемем, че помпената станция работи денонощно, е необходимо да се определи диаметърът на смукателния и напорния тръбопровод - dслънце и d ng, височината на помпите спрямо нивото на маслото във всмукателния резервоар, като се приеме, че абсолютното налягане над неговата повърхност ( r 2) равно на 40 kPa, общото налягане на помпата, вида и марката на помпата за подаване на дадено количество течност, мощността и вида на електродвигателя.

Първоначалните данни за изчислението са дадени в таблица 4.

Таблица 4

Име на данните, мерна единица

Значение

Капацитет на помпата Q, m 3 / h

Дълбочина на свързване на смукателната тръба А, м

Дължина на смукателната тръба лслънце, м

Дължина на изпускателната тръба л ng, m

Височината на маслото в резервоара под налягане е ч n, m

Геодезическа денивелация з g, m

Вискозитет на маслото п, m 2 /s

Плътност на маслото с, kg/m 3

Прекомерно налягане над повърхността на маслото в резервоар под налягане стр 1, Па

Абсолютно налягане над повърхността на маслото във всмукателния резервоар стр 2, kPa

ориз. 3.

Решение: За да се изпомпва течност с даден вискозитет с даден дебит, трябва да се използва центробежна помпа (вижте Приложение 3).

Да определим диаметрите на смукателния и напорния тръбопровод. От инструкциите за изпълнение на задачата:

Съгласно GOST 8732 - 78 избираме тръби 426x9 с вътрешен диаметър за смукателния тръбопровод dнд = 0,408 м и за напорен тръбопровод 325х9 с вътрешен диаметър d ng = 0,307 m.

Нека изясним скоростта на движение на петрола в тръбопроводите

1,26 m/s; = 2,23 m/s.

Нека определим режимите на потока на флуида в тръбопроводите, за да направим това, изчисляваме числата на Рейнолдс в тръбопроводите

От Јѕ2320 и Јѕ2320 режимът на потока и в двата тръбопровода е турбулентен (2320 е критичното число на Рейнолдс).

Коефициентът на хидравлично триене се определя по формулата на Blasius:

0,0239; = 0,0257.

Да определим загубата на налягане в тръбопроводите.

Смукателният тръбопровод на помпата има дължина лслънце, две плавни завъртания и възвратен клапан с мрежа. Средства

където и са коефициентите на местно съпротивление съответно за плавни завои и възвратен клапан с мрежа (от Приложение 2).

Дължина на изпускателната тръба л ng има осем плавни завъртания, възвратен клапан и два шибъра.

където е коефициентът на местно съпротивление на вентила (от Приложение 2).

Нека съставим уравнението на Бернули за смукателния тръбопровод

където е абсолютното налягане на входа на помпата.

Нека = 1,0 m

Където = 43311 Pa (абсолютно налягане на входа на помпата).

Нека създадем уравнението на Бернули за тръбопровод под налягане

където е абсолютното налягане на изхода на помпата; - атмосферно налягане, = 100 kPa.

Нивото на земята, където е монтиран всмукателният резервоар, се приема за нулева маркировка.

Където = 1371252 Pa (абсолютно налягане на изхода на помпата).

Налягане, генерирано от помпата

Нетна мощност на помпата

Тъй като характеристиките на помпите са дадени за работа с вода, те трябва да бъдат преизчислени за работа с вискозна течност.

Според номограмата на Ляпков (Учител: Касянов В.М. Хидравлични машини и компресори, стр. 44)

Избираме 2 паралелно свързани помпи на CNS 105-196 (От Таблица 4 на Приложение 4), които ДО n =0,74 (ефективност на помпата 74%) и височина на засмукване ч cr = 5,5 m.

Задвижваща мощност на агрегата (2 помпи)

За задвижване на помпите избираме 2 електродвигателя AB 250M2 (Взривозащитени електрически двигатели от серия AB: трифазни двигатели с ротор с катерица са предназначени за продължителна работа от мрежа с променлив ток с честота 50 Hz и номинално напрежение 660/380 V за вътрешни и външни инсталации на експлозивни видове производство в химическата, газовата, нефтопреработвателната промишленост и други видове промишленост) със скорост на въртене 3000 об / мин и мощност 90 kW (? N 160 kW).

Нека проверим състоянието на засмукване на помпата. Нека използваме условието за некавитационна работа на центробежна помпа:

където е абсолютното налягане над нивото на течността в резервоара, =40 kPa; - критично налягане, при което възниква кавитация в помпата (нарушаване на засмукването); - налягане на течните пари (от Приложение 1 при 10 градуса = 5750 Pa); А- коефициент на антикавитационен резерв.

Къде А- коефициент в зависимост от ч cr, А = 1,2; ДОф.к. - коефициент на форма на колелото (работник), ДОф.к. = 1,1; ДО w - коефициент на естеството на течността, ДО f = 0,89.

Или - не е изпълнено условието за безкавитационна работа на центробежна помпа. Да дефинираме z, при което ще бъде изпълнено условието за безкавитационна работа на центробежната помпа.

От къде m (Това означава, че за потискане на кавитацията е необходим резерв, което е практически възможно; помпата ще трябва да се монтира под нивото на течността на контейнера, който се изпразва, с 3,1 m).

Министерство на образованието и науката на Руската федерация

Клон на федералния държавен бюджет за образование

Институции за висше професионално образование

"Уфимски държавен петролен технически университет"

в Октябрски

Катедра по механика

и машиностроителни технологии

Курсова работа

„Изчисляване на помпена единица“

в дисциплината "Помпи и компресори"

опция 71

Изпълнени: чл. гр. BGRv-12-11 L.R

Проверено от: д-р. техн. науки, проф. И.Г. Арсланов

2014 г

Първоначални данни………………………………………………………………………………….3

1. Хидравлично изчисляване на тръбопровода………………………………………………………..4

2. Конструкция на хидравличните характеристики на тръбопровода………………………..5

3. Избор на помпа……………………………………………………………………………………..12

4. Регулиране на центробежната помпа…………………………………………………………13

5. Определяне на максимално допустимата височина на засмукване……………………….14

6. Конструкция на помпения агрегат………………………………………………………………...15

Библиография………………………………………………………...17

Изходни данни

Течност

Очаквана производителност

Q, m/час

Вискозитет

См/с

0,12

Плътност

кг/м

налягане наситени пари

P, kPa

Приемащ тръбопровод

Дължина

L, m

Геометрична височина на засмукване

H, m

2 , 6

Налягане в приемния резервоар

П, Па

Напорен тръбопровод

Дължина

L, m

3000

Геометрична височина

H, m

Общ коефициент на местно съпротивление

Изпускателно налягане

P, MPa

0,18

1. Хидравлично изчисление на тръбопровода.

В практиката на проектиране на помпени агрегати и помпени станции изборът на тръбопроводи и изборът на помпено оборудване се извършва чрез изчисляване на няколко варианта за различни диаметри на тръбите с минимизиране на разходите за изграждане на линейната част на тръбопровода и цената на потока електрическа енергияза задвижване на помпени агрегати.

За определяне на диаметрите на изпускане dз и засмукване dБ тръбопроводите се определят от средната стойност на скоростта V H,VB движение на течности в тръбите, т.к имаме течност с нисък вискозитет (ν = 0,08 cm 2 /s< 0,1см 2 /с) то

V H = 1,5…3,0 m/s

V B = 0,8…1,2 m/s

Вътрешният диаметър на нагнетателния и смукателния тръбопровод се изчислява:

Получени стойности d" H и d"B закръглете до най-близките диаметри d H и d B според гамата тръби, произведени от индустрията, в съответствие с GOST 873278, така че скоростта на изпомпване V H и V B остана в приемливи граници.

Изберете d H = 108 mm с дебелина на стената 5 mm => d" H = 147 мм

Д Б = 159 mm с дебелина на стената 5 mm => d" B = 207 мм


2. Изграждане на хидравличните характеристики на тръбопровода.

За конструиране на характеристиките на тръбопровода, т.е. в зависимост от необходимото налягане Nконсумация от консумацията на течности Q стр се определя стойността на намалената височина на изпускане ΔΖ" на общата загуба на наляганеч при триене на течност по стените на тръбопровода h tr загуби на налягане при локални съпротивленияч м:

Ние определяме скоростта на движение на флуида за 7 режима на флуиден поток:

и относителния еквивалент на грапавостта на вътрешната повърхност на тръбите:

Определяме числото на Рейнолдс:

Въз основа на числото на Рейнолдс определяме коефициента на Дарсиλ :

За ламинарен режим при Re ≤ Re кр =2320 Коефициентът на Дарси се изчислява по формулата на Стокс:

За турбулентен режим на флуиден поток коефициентът на Дарси се изчислява с помощта на емпирични и полуемпирични формули:

в гладката зона на триене Re cr< Re ≤ Re " 1 = 15/К Э

Формулата на Алтшул

Загубите от триене се определят по формулата на Дарси Вайсбах:

Локалните загуби на съпротивление се изчисляват по формулата:

Пълна загуба на главач определя се по формулата:

Необходимото налягане се определя чрез сумиране на общите загуби на наляганеч и намалена височина на разтоварване Ζ:

Таблица 1. Резултати от хидравличните изчисления на тръбопровода.

Q, m/s

V, m/s

H, m

H, m

ч, м

Z, m

H, m

0,001 ∙ Q =

0,001

1,635

0,013

39,71

2,26

1,62

0 ,001

0 ,284

0 ,35

0 ,003

0 , 638

93,0 3

93,638

0,2∙Q =

0,011

0, 32

0, 64

5641

7943

0,0 369

0,0 3

0,0 1

12 , 24

0,0 13

0, 41

12,673

105,703

0,4∙Q =

0,022

0, 65

1 , 296

11282

15887

0,0 31

0,02 8

0,0 5

48 , 91

0,0 55

1 , 71

50 , 725

143, 7 55

0,6∙Q =

0,033

0, 98

1 , 945

16923

23831

0,02 88

0,02 54

0, 13

98 , 48

0, 12

3 , 85

102 , 58

195,61

0,8∙Q =

0,044

1 , 308

2 , 593

22564

31774

0,02 71

0,02 60

0, 59

163 , 26

0, 22

6 , 85

170 , 56

263,59

1,0∙Q =

0,055

1 , 635

3 , 242

28205

39718

0,0 437

0,02 65

0, 57

289 , 71

0, 35

10 , 71

301 , 2

394,23

1,2∙Q =

0,066

1 , 504

3 , 890

33847

47662

0,02 50

0,02 36

0, 26

371 , 46

0, 29

15 , 42

387 , 43

480,46

3. Избор на помпа.

Центробежна хоризонтална маслена секционна помпа, предназначена за изпомпване на вода, масло, втечнен въглехидратен газ и нефтопродукти при температури от минус 30 до плюс 200 градуса по Целзий, както и други течности, подобни на дадените физически и термични показатели.
Изпомпваната течност не трябва да съдържа твърди частици в количество над 0,2% от теглото и с размер не повече от 0,2 микрона.
Помпата е произведена в съответствие с изискванията на ГОСТ 26-06-1304-75 за помпи от 1-ва група аксесоари, както и изискванията на ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 16350-70 и продукти в производство с контролиран климат.
Помпата е предназначена за работа извън помещения, където поради експлоатационните условия е възможно образуването на експлозивни смеси от газове, пари или прах с въздух, които принадлежат към категории на експлозивна опасност 1,2,3 и групи Т1, Т2, Т3 и Т4 според класификацията.

Таблица 2. Технически характеристикипомпа

Марка помпа

Работен размер

колела, мм

Q, m/h

H, m

об/мин

Ефективност на помпата η, %

Мощност N, kW

на вала на помпата

електрически двигател

NPS 200/400 "C"

3 50

2950

61,5

31,2

4. Регулиране на центробежната помпа.

При регулиране на помпата чрез промяна на размера на работните колела (завъртане), характеристиките на помпата ще се променят според съотношенията:

където тирето показва параметрите на помпата след завъртане.

На графиката на хидравличните характеристики на тръбопровода и характеристиките на помпата ще изградим въртяща се парабола по формулата:

H = KQ, където K = H /(Q )= H потребление / Q r;

Таблица 3. Зависимост ( Q-H ) за завъртане на парабола.

Q, m/h

H, m

92 , 95

140,89

179,69

213,55

244, 14

272,71

При определяне на диаметъра след завъртане () вместо това Q и H координатите на пресечната точка на въртящата се парабола и кривата се заместват H - Q помпа, съответстваща на диаметъра на работното колело преди завъртане ():

≈ 341 мм

При завъртане на работното колело ефективността на помпата се променя. Максималните относителни стойности за подрязване на работните колела зависят от коефициента на скоростта.

Означава значениетоп трябва да бъде не повече от 330.

5. Определяне на максимално допустимата височина на засмукване.

Допустима височина на засмукване на помпатаз определен от уравнението

H, къде

— хидравлични загуби поради триене и местно съпротивление в смукателния тръбопровод;

п - брой обороти на вала на помпата в минута;

Q ― дебит на помпата, m/s (за помпа с двойнодействащо работно колело трябва да се вземе Q /2);

В ― Коефициент на Руднев ― се приема в зависимост от коефициента на скорост n:

Така, Н;

H > H =80 m.

6. Дизайн на помпения агрегат.

Помпеният агрегат се отнася до няколко помпени агрегата, комбинирани за работа на общ тръбопровод под налягане.

Помпения агрегат включва: помпа, двигател, тръбопроводна арматура, измервателни уреди и устройства за пълнене на помпата с течност преди стартиране, както и устройства за стартиране на двигателя и устройства за автоматично управление на агрегата.

Схемата на разположение на помпения агрегат е показана на фиг. 2.

ориз. 2. Схема на оборудването на помпения агрегат.

Помпа 4 е монтирана заедно с двигателя на обща рама и свързана към нея чрез еластичен съединител. На смукателния тръбопровод има фуния 1. Хоризонталните участъци на смукателния тръбопровод са положени нагоре към помпата. Смукателните тръби трябва да са възможно най-къси и да имат най-малкото числопрофилни части (колена, колена, тройници и др.), за да се предотврати образуването на въздушни възглавници. Има възвратен клапан 8 на изпускателната тръба на помпата. Той е проектиран да се изключва автоматично

помпа от напорния колектор в случай на спиране на двигателя. За дроселиране на помпата и изключване от мрежата под налягане, клапан 9 е разположен зад възвратния клапан На смукателните линии са монтирани вентили на помпи, които се пълнят с течност преди стартиране или при свързване на помпите към обща смукателна линия.

Засмукването на въздуха се извършва през тръбопровод 6; за контрол е монтиран индикатор за движение на въздуха.

При агрегати с малък поток (диаметър на смукателната тръба по-малък от 250 mm), крачен клапан се поставя в края на смукателната тръба под нивото на течността. В този случай помпата и смукателната тръба се пълнят с вода от специален резервоар за пълнене през фуния и кран в горната част на корпуса.

Работата на помпата се следи според показанията на вакуумметър 3, свързан към смукателния тръбопровод чрез трипътен вентил 2, и манометър 7, монтиран на нагнетателния тръбопровод.

В помпените станции оборудването за контрол на процеса следи дебита и налягането (налягането) на всяка помпа, водния поток в системите за техническо водоснабдяване, наводняването на помпата, запушването на решетките за задържане на отпадъци и др. За измерване се използват вакуумно устройство и манометър налягане. Налягането в смукателния тръбопровод на помпата се измерва с вакуумметър, тъй като е под атмосферното. В напорния тръбопровод на помпата налягането е по-високо от атмосферното и се измерва с манометър.

Библиография

1. Учебно-методическо пособие за курсова работаза студенти в редовна, вечерна и задочна форма на специалност 1702 „Машини и оборудване на нефтените и газови находища” дисциплина „Хидравлични машини и компресори”/

Р.Г. Нурутдинов, Е.Л. Гусейнова.― Уфа: Издателство на УСНТУ, 2003.

2. Помпи и компресори/S.A. Абдурашитов, А.А. Тупиченков, И.М. Вершинин, С.М. Тененголц.: "Недра", 1974. - 296 с.

3. Маслени центробежни помпи: Каталог М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. - 51 с.

Федерална агенция за образование

Държавно висше учебно заведение

професионално образование

"Ярославски държавен технически университет"

Катедра “Процеси и апарати на химичната технология”

Изчислителна задача

по дисциплина "Процеси и апарати на химичната технология"

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОМПЕНА ИНСТАЛАЦИЯ

Изпълних задачата

ученик С.С. Ковалчук

Учител

д-р техн. науки, ст.н.с

А.В. Сугак


Въведение

Помпените агрегати се използват широко във всички индустрии национална икономика: в индустрията, в строителството, в транспорта, в селско стопанство. Това включва знания теоретични основихидравлика и способност за извършване на практически хидравлични изчисления за широк набор от специализирани курсове.

Задачата по “Изчисляване на помпен агрегат” обхваща набор от най-важните приложни изчисления в областта на хидравликата и се препоръчва за изпълнение от студентите, изучаващи дисциплината “Процеси и апарати на химичните технологии”.

Когато започнете да изпълнявате задача, трябва внимателно да проучите нейното съдържание и да се запознаете с научната, техническата и учебната литература.

Когато изпълнявате изчислителна задача, трябва да се ръководите от следната методология:

1) Начертайте схема на помпената инсталация в съответствие с възприетия вариант;

2) извършете изчисления на тръбопровода, конструирайте проектните характеристики на мрежата в координати: необходимо налягане H, поток на течност V;

3) Изберете помпа и нанесете характеристиките на помпата върху графика, изобразяваща характеристиките на мрежата;


1. Изчислителна задача

Първоначални данни:

течна вода;

температура t – 40 C o;

дебит Vf – 10 l/s – 0,01 m 3 /s;

геометричен напор Ng – 25 m;

налягане в резервоари – P 1 = 0,1 MPa, P 2 = 0,15 MPa;

обща дължина на тръбопровода L – 150 m.

Местно съпротивление на тръбопровода ξ:

На смукателния тръбопровод:

всмукателно устройство (възвратен клапан със защитна мрежа) 1 брой = 4,3;

плавно завъртане (прибиране) 2 бр.=0,14*2=0,28;

На линията за налягане:

шибър (или кран) 1 бр. = 0,5;

плавно завъртане (прибиране) 2 бр. = 0,14*2 = 0,28;

изход от тръбата (към апарат Б) 1 бр. = 1.

Обороти на работното колело n = 3000 об./мин.

Фигура 1. Диаграма на помпената инсталация.


2. Хидравлично изчисление на тръбопровода

2.1 Избор на диаметър на тръбата

Диаметърът на тръбата се изчислява по формулата

(1)

където d – диаметър на тръбата (изчислен), m;

V – зададен дебит на течността, m 3 / s;

W – средна скорост на течността, m/s.

Изчислението съгласно (1) се извършва отделно за смукателния тръбопровод и напорния тръбопровод, докато W се приема за смукателния тръбопровод 0,8 m/s, за напорния тръбопровод 1,5 m/s.

Действителният диаметър на тръбата е

d 1 =159 х 5,0 mm

d 2 =108 х 5,0 мм

Въз основа на приетия действителен диаметър на тръбата се уточнява средна скоросттечности


2.2 Определяне на височината на монтаж на помпата (повдигане на засмукване)

Допустимата височина на засмукване се изчислява по формулата

където е допустимата височина на засмукване, m;

P 1 – зададено налягане в захранващия резервоар, Pa;

Р н.п. – налягане на наситените пари на течност при дадена температура, Pa;

Ƿ - плътност на течността, kg/m3;

Загуба на налягане в смукателния тръбопровод, m;

Допустим кавитационен резерв, m.

Определяне на допустимия кавитационен резерв

Критичен запас

където V е производителността на помпата (определен дебит на флуида), m 3 /s;

n – скорост на въртене на работното колело на помпата, об/мин.


Допустимият кавитационен резерв се увеличава спрямо критичния с 20...30%

Изчисляване на загубата на налягане в смукателния тръбопровод

Изчислението се извършва на принципа на добавяне на загуби на налягане

(5)

където λ – коефициент на триене;

l 1 – дължина на смукателния тръбопровод, m;

d 1 – диаметър на смукателната тръба, m;

ξ обр.кл. ξ п.п.

– коефициенти на местно съпротивление;

w 1 – скорост на течността в смукателния тръбопровод, m/s.

Коефициентът на триене зависи от критерия на Рейнолдс Re и относителната грапавост

λ = f(Re,E) (6)

(7)

Критерият на Рейнолдс се изчислява по формулата

където ρ е плътността на течността, kg/m3;

μ – коефициенти на динамичен вискозитет, Pa.s.

Относителната грапавост (гладкост) се изчислява по формулата

където e е стойността на еквивалентната грапавост.

При изчисляването на критерия на Рейнолдс показахме, че режимът е турбулентен, което означава, че коефициентът на триене е избран според графиката на G.A. Мурина

помпа тръбопровод мощност електродвигател


Стойността l 1 според присвояването е свързана с определена стойност h all. . Следователно изчислението се извършва по метода на последователните приближения. За да направите това ви трябва:

Задайте стойността l 1c m;

Определете h p.s. ;

Изчислете h слънце;

Проверете условието l 1 =h dc +3 m

Отклонението е по-малко от 10%, така че изчислението е правилно.

2.3. Изграждане на необходимата крива на налягането (характеристики на мрежата)

Изисквано налягане N inflow - налягане в началото на тръбопровода, осигуряващо даден флуиден поток. Зависимостта на необходимото налягане от дебита N разход =f(V) се нарича крива на необходимото налягане или мрежова характеристика. Необходимото налягане се изчислява по формулата

където Н g – геометрична височина на издигане на течността, m;

P 1, P 2 – налягане съответно в напорния и захранващия резервоар, Pa;

Сумата от местните коефициенти на съпротивление по целия тръбопровод.

Сума от местни съпротивления


където ξ ob.kl – всмукателно устройство (възвратен клапан със защитна мрежа);

ξ п.п – плавен завой (прибиране);

ξ сграда – клапа (или клапа);

ξ out – изход от тръбата (към апарат B).

Първите два члена в (1.9.) не зависят от дебита. Тяхната сума се нарича статично налягане N st

(10)

В случай на турбулентен режим, приемайки квадратичния закон на съпротивлението (λ=const), следният израз може да се счита за константа:

(11)

Като се вземат предвид предишните формули, изразът за необходимото налягане може да бъде представен като


За да се изгради необходимата крива на налягането, е необходимо да се зададат няколко стойности на потока на течността, както по-малки от дадения дебит, така и по-големи от него, а също и равни на дадения.

Таблица 1 Характеристики на мрежата


3. Избор на помпа

Първоначалните параметри за избор на помпа са нейната производителност, съответстваща на зададения дебит на флуида и необходимото налягане N консумация. Специфичната честота на въртене се изчислява по формулата:

където n е скоростта на въртене на работното колело на помпата, об / мин

Типът на помпата се определя от специфичната честота на въртене n y

13…25 – нискооборотен центробежен

Използвайки обобщения график на потока и налягането за даден тип помпа, ние определяме марката на помпата. За да направите това, на графиката се нанася точка с координати V задник, N консумативи.

За дебит V = 0,01 m 3 / s и налягане N консумация = 33,49, помпа марка 3K9 n = 2900 об./мин.

След като изберете марката помпа основна характеристикатрябва да се прехвърлят към графиката от характеристичната мрежа. Кривата на ефективност ή = f(V) се пренася в полето на същата графика. С помощта на получените параметри се изчислява мощността на вала на помпата [kW].

kW,

където N в – мощност на вала, kW;

ρ – плътност на течността, kg/m3;

V – капацитет на помпата (зададен дебит на течността) m 3 /s;

2. изградена е характерна мрежа;

3. изчислена специфичната честота на въртене;

4. избран тип помпа въз основа на специфична честота;

5. Избрахме помпа марка 3K9, работна скорост n = 2900 об./мин.


Списък на използваните източници

1. Павлов K.F., Романков P.G., Носков A.A. Примери и задачи към курса по процеси и апарати. – Л.: Химия, 1981. – 560 с.

2. Касаткин А.Г. Основни процеси и апарати на химичната технология. – Москва 2005. – 750 с.

3. Туркин В.В. Изчисляване на помпена инсталация. - Ярослав. Политехника вътр. Ярославъл, 1991. – 19 с.