Розрахунок гідравлічної мережі з насосною подачею рідини
Характеристика трубопровідних мереж з насосною подачею рідини. Одержання рівняння напору насосу для мережі. Гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі. Уточнення швидкостей течії рідини у трубопроводах. Вибір типу насосу та визначення його напору.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2011 |
| Размер файла | 780,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти і науки України
Сумський державний університет
Кафедра прикладної гідроаеромеханіки
Курсова робота
з дисципліни:
"Гідравліка та гідропневмоприводи"
на тему:
"Розрахунок гідравлічної мережі з насосною подачею рідини"
Виконав Бєліков П.В.
Студент групи ГМ-71
Перевірив Котенко О.І.
Суми 2010
Зміст
- Вступ
- 1. Загальні відомості про трубопровідні мережі з насосною подачею рідини
- 2. Одержання рівняння напору насосу для заданої мережі
- 3. Завдання
- 4. Гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі
- 4.1 Характерні ділянки мережі
- 4.2 Визначення діаметрів труб для всмоктуючого та напірного трубопроводів
- 4.3 Уточнення швидкостей течії рідини у трубопроводах
- 4.4 Сумарні гідравлічні втрати напору на всіх ділянках системи
- 4.5 Портібний напір мережі
- 4.6 Вибір типу насосу, визначення напору насосу
- 4.7 Знаходження робочої точки насоса та приведення її у відповідність із заданою об'ємною витратою рідини
- 4.8 Визначення потужності, яка споживається насосом
- 4.9 Вибір електродвигуна
- Висновки
- Використана література
Вступ
Якісне проектування, обґрунтований вибір і грамотна експлуатація важкого сучасного обладнання з глибоким теоретичним значенням вимагають практичних навичок проведення інженерних розрахунків.
Більшість технологічних процесів вимагають постійного транспортування різного роду рідини і газів. Багато з цих функцій виконують різноманітні гідравлічні і пневматичні машини - насоси, компресори, вентилятори.
Трубопровідні гідравлічні системи промислових підприємств при великому своєму різноманітті складаються в основному з типових елементів: труб, баків, кранів, засувок, вентилів, клапанів, охолоджувачів, витратомірних пристроїв. Для них характерні різноманітні зміни живих перерізів і часті повороти рідинних потоків. Розрахунок таких систем включає, як правило, гідравлічний розрахунок трубопроводів і частіше за все виконується з метою підбору насосного агрегату для подачі рідини в заданих технологічними процесами умовах.
Розв'язання таких інженерних задач може бути в достатній мірі формалізовано і при наявності необхідних вихідних даних успішно проведено з використанням електронно-обчислювальної техніки. Найбільш прийнятний при цьому діалоговий режим спілкування з ПЕВМ, що дозволяє уникнути зайвого ускладнення програм і дає можливість глибоко осмислити всі етапи виконаних розрахунків.
Мета виконання роботи - отримання практичних навичок розрахунку гідравлічної мережі з насосною подачею рідини.
1. Загальні відомості про трубопровідні мережі з насосною подачею рідини
Важливим етапом проектування насосних станцій і установок є підбір насосних агрегатів, які являють собою комплекс з насоса та електродвигуна.
Основа розрахунку мережі полягає в знаходженні характеристики мережі чи трубопроводу, яка в полі координат Q,H являє собою параболу виходячи з точки Q=0 та Hс=Hст. де Hст. - статичний напір при Q=0.
Характеристика мережі може мати різну форму. Вона може бути крутою параболою, виходячою майже з початку координат, коли напір Hст. малий, а основний напір витрачається на подолання втрат; вона може бути дуже пологою, коли довжина трубопроводу мала, а площа перерізу велика і втрати в ній малі, а основний напір витрачається на підйом води.
2. Одержання рівняння напору насосу для заданої мережі
Рис.1 - Зображення перерізів
За основу беремо рівняння Бернуллі
(1)
де z0; z3 - геометричний напір або питома потенційна енергія положення; - п'єзометричний напір або питома потенційна енергія тиску; - швидкісний (динамічний) напір або питома кінетична енергія;
б0 - коефіцієнт Каріоліса (для турбулентного режиму приймаємо б0?1).
Повний напір насоса є різниця питомих енергій на виході та вході насоса
(2)
Запишемо рівняння Бернуллі для всмоктувальної ділянки, з площиную порівняння 0 /-0 /та перерізами 0-0 і 1-1.
(3)
Площина порівняння 0 /-0 / проходить через вісь насоса.
Переріз 0-0 - характерний переріз, який проходить через вільну поверхню в резервуарі.
Переріз 1-1 - характерний переріз, який проходить через площу поперечного перерізу трубопроводу на вході в насос.
Відповідно до рівняння (3)
; ; ;
; ; ;
(4)
Тоді, енергія на вході дорівнює
(5)
Запишемо рівняння Бернуллі для напірної ділянки, з площиною порівняння 0 /-0 /та перерізами 2-2 та 3-3.
(6)
Площина порівняння 0 /-0 / проходить через вісь насоса. Переріз 2-2 - характерний переріз, який проходить через площу
поперечного перерізу напірного трубопроводу на виході з насосу.
Переріз 3-3 - характерний переріз, який проходить через вільну поверхню рідини в баку.
Відповідно до рівняння (6)
; ; ; ; ; ;
(7)
Тоді, енергія на виході дорівнює
(8)
Таким чином, напір:
(9)
Зробимо деякі перетворення в рівнянні (9) та отримуємо наступний вигляд рівняння
(10)
3. Завдання
Виконати гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі (рис.2), вибрати тип насоса і марку привідного електродвигуна. Для розрахунків використовуємо дані, які приведені в таблиці 1
Таблиця 1 - Вихідні дані
|
Величина |
Варіант |
||
|
Позначення |
Розмірність |
9 |
|
|
Рідина |
- |
Бензин |
|
|
Температура рідини |
оС |
60 |
|
|
Тиск: РБ в баці Рр в резервуарі |
МПа |
0,14 |
|
|
МПа |
0,08 |
||
|
Висоти: hr hБ hp |
м |
1,4 |
|
|
м |
0,7 |
||
|
м |
1,3 |
||
|
Кути б и в колен |
градус |
25; 50 |
|
|
Відношення R/d відводів |
- |
2 |
|
|
Степінь h/d відкриття засувки |
- |
0,5 |
|
|
Відношення S0/S площ диафрагми |
- |
0,8 |
|
|
Коефіцієнт опору охолоджувача |
- |
3 |
|
|
Матеріал і стан труб |
Стальні заржавленні |
||
|
Призначення трубопровода |
Для рідких хімічних продуктів |
Для стальних заржавлених труб приймаємо значення абсолютної шорсткості .
гідравлічна мережа насос напор
Рис.2 - Схема трубопровідної мережі з насосною подачею рідини
Опис трубопровідної мережі:
Насосний агрегат (поз.1) використовується для подачі рідини у виробничих умовах із резервуару (поз.2) в бак (поз.8), розміщений на висоті НГ над віссю насоса. Величини абсолютних тисків на вільних поверхнях рідини в резервуарі й баці відповідно рр і рБ.
На всмоктувальній лінії розміщенні приймальний клапан (поз.3) із захисною сіткою, на напірній лінії - дискова засувка (поз.4) і зворотній клапан (поз.7). В системі можлива установка діафрагми (поз.5) чи охолоджувача (поз.6).
Величина витрат Q (м3/с), висота підйому рідини та довжина напірного трубопроводу (м) слід прийняти рівними:
; (11)
; (12)
, (13)
де n - число із двох останніх цифр номера залікової книжки студента.
Тоді використовуючи формули (11), (12), (13):
;
;
.
Діаметр труб у межах всмоктуючого і напірного трубопроводів вважати постійними, кути відводів прийняти рівними 900. Довжину всмоктуючого трубопровода вважати рівною . Тоді .
4. Гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі
4.1 Характерні ділянки мережі
Рис.3 - Схема трубопровідної мережі з насосною подачею рідини із зображенням характерних ділянок мережі
Приймаємо допустимі значення швидкостей для всмоктувального й напірного трубопроводів [1] (с.29, табл. Б.3):
всмоктувальний трубопровід - ;
напірний трубопровід - .
4.2 Визначення діаметрів труб для всмоктуючого та напірного трубопроводів
Для визначення діаметру труб для всмоктуючого та напірного трубопроводів використовуємо формулу:
, (14)
де і - номер ділянки;
- об'ємна витрата рідини на відповідній ділянці, м3/с;
- швидкість на -й ділянці.
Згідно формули (14) визначаємо діаметри:
для всмоктувальної ділянки: ;
для напірної ділянки: ;
Отримані розрахунковим шляхом величини внутрішніх діаметрів трубопроводів округляємо до найближчих стандартних значень [1] (с.29, табл. Б.3): ; .
4.3 Уточнення швидкостей течії рідини у трубопроводах
Уточнюємо величини середніх швидкостей руху рідини в трубопроводах за формулою:
. (15)
Тоді за формулою (15)
;
.
4.4 Сумарні гідравлічні втрати напору на всіх ділянках системи
Сумарні гідравлічні втрати напору на всіх ділянках системи визначаються з урахуванням режиму руху рідини, матеріалів і стану внутрішніх поверхонь труб, характеру місцевих опорів.
Знаходимо число Рейнольдса по формулі:
, (16)
де - кінематичний коефіцієнт в'язкості, який вибираємо [1] (с.28, табл. Б.2):
при .
Згідно формули (16) число Рейнольдса:
для всмоктувальної ділянки: ;
для напірної ділянки: .
Так як , то маємо турбулентний режим (). Тобто, тоді коефіціент Коріоліса, прийнятий на сторінці 5 (), вважати вірним.
Визначаємо коефіцієнт втрат на тертя по графіку [1] (с.35,рис. Г.1.) або за формулою Альтшуля
(17)
Відповідно до графіку (формули (17)):
при та
;
при та
.
Вибираємо коефіцієнти місцевих опорів скориставшись [1] (с.31 табл. Б.6) і заносимо їх до таблиці 2.
Таблиця 2 - Коефіцієнти місцевих опорів
|
Назва опору |
Розрахункова формула чи числове значення |
Числові значення |
|
|
Всмокчуючий клапан з сіткою |
d=160мм |
5,8 |
|
|
Зворотний клапан |
d=80мм |
10 |
|
|
Дискова засувка |
=0,5 |
3,75 |
|
|
Діафрагма |
=0,8 |
0,765 |
|
|
Коліно |
; |
0,166; 0,433 |
|
|
Відвід |
; ; |
0,161 |
|
|
Охолоджувач |
3 |
||
|
Вихід із труби (вхід в бак) |
1 |
Втрати напору на окремих ділянках при русі рідини по трубопроводах можна розрахувати як
(18)
де - втрати напору, м;
k - номер місцевого опору;
m - загальна кількість місцевих опорів, коефіцієнти яких ;
g - прискорення вільного падіння, м/с2.
Для схеми, приведеної на рис.2 втрата напору у всмоктувальному (і=1) трубопроводі буде відбуватися по довжині трубопроводу , і на місцевих опорах (вхід в трубу (приймальний клапан з сіткою) і двох колінах):
(19)
у напірному (і=2) трубопроводі - по довжині трубопроводу , і на місцевих опорах - засувки 4, діафрагми 5, охолоджувачі 6, клапану 7, вході в бак 8, а також двох колінах і двох відводів:
(20)
Тоді, втрати по довжині
(21)
де - коефіцієнт динамічної складової потрібного напору, .
(22)
4.5 Портібний напір мережі
Так як напір насоса , відповідно до [1], то
, (23)
де - різниця рівней вільних поверхонь рідини в баці і резервуарі, м;
(24)
- тиск у баці і резервуарі, Н/м2;
- густина рідини, кг/м3;
при ;
- сума втрат по довжині.
Враховуючи формули (23) та (10):
(25)
За формулою (23) визначаємо потрібний напір мережі:
По значенню та підбираємо насос (див. пункт 4.6)
; (26)
(27), ; (28)
Коефіцієнт k знаходимо із формули (22) по заданому значенню для точки А:
Визначаємо Нст за формулою (27)
Для побудови характеристики мережі використовуємо формулу (26) і значення .
Дані для побудови характеристики мережі приведені в таблиці 3.
Таблиця 3
|
Q, |
||
|
0 |
24,77 |
|
|
5 |
24,89 |
|
|
10 |
25,25 |
|
|
15 |
25,85 |
|
|
20 |
26,7 |
|
|
25 |
27,78 |
|
|
30 |
29,11 |
Будуємо характеристику мережі відповідно до таблиці 3.
Рис.4 - Характеристика мережі
4.6 Вибір типу насосу, визначення напору насосу
З використанням каталогів за значеннями , вибираємо відцентровий консольний насос для перекачування хімічних активних вибухонебезпечних та легкозаймистих рідин на підприємствах нафтохімічної і хімічних галузей промисловості ХМ 65-50-160 (рис.5). Отримана характеристика мережі повинна перетинати напірно-видаткову характеристику обраного насоса НН (рис.6) у робочому інтервалі частини характеристики (рис.7).
Рис.5 - Насос типу ХМ 65-50-160
Рис.6 - Характеристика насосу
4.7 Знаходження робочої точки насоса та приведення її у відповідність із заданою об'ємною витратою рідини
Характеристики гідравлічної мережі насосної установки для заданої витрати приведена на рис.7
Рис.7 - Характеристики гідравлічної мережі насосної установки для заданої витрати
Для насосної установки параметри робочої точки В:
; .
Витрата рідини точки В не відповідає заданому значенню
.
Для забезпечення використовуємо спосіб дроселювання засувки.
Тоді, для знаходження потрібного коефіцієнта місцевого опору засувки використовуємо формулу:
(29)
Для точки потрібного напору А запишемо формулу (26):
Для точки С (відповідає) формула (26) матиме наступний вигляд:
(30)
Hнас С = Hпотр,
де Hнас С =32,1м
Із формули (30) знаходимо :
Тоді
Знаходимо
(31)
Відповідно до формули (31)
Для знаходження сумарних втрат місцевих опорів, використовуючи формулу Вейсбаха, запишемо:
(32)
Згідно формули (32)
Із формули (32) знаходимо :
(33)
Тоді з формули (29) отримуємо :
4.8 Визначення потужності, яка споживається насосом
Вибраний насос має наступні технічні дані для даної мережі в точці С: Qн = 0,00681м3/с; Нн = 32,1 м; = 0,57.
Розраховуємо потужність насоса:
(34)
де N - потужність насоса, кВт;
= 0,57 - коефіцієнт корисної дії насоса.
Відповідно до формули (34):
Необхідну потужність електродвигуна визначаємо з урахуванням запасу по можливих перевантаженнях
(35)
де k= 1,2 - коефіцієнт запасу електродвигуна.
4.9 Вибір електродвигуна
По отриманій потужності вибираємо тип двигуна 4А90L2У3.
Комплектуючий електродвигун потужністю 3 кВт, число обертів
n =3000. [4]
Висновки
В даній роботі був проведенний практичний розрахунок трубопровідної мережі з насосною подачею рідини та вибір необхідного насосного агрегата, який складався з насоса ХМ 65-50-160 та електродвигуна серії 4А90L2У3.
Даний тип насоса має ККД 57%, величину витрат 32, висоту підйому рідини 29,8м. Але ця витрата не відповідає нашій заданій витраті і тому ми не можемо отримати потрібного напору при . Тому ми маємо використати спосіб дроселювання, щоб забезпечити і напір, рівний 32,1м. При проведенні розрахунків отримуємо значення коефіцієнту місцевого опору дискової засувки , який становить .
Також розрахунками було встановленно, що при необхідності підтримки необхідної витрати не завжди можливо витримати потрібний напір, використовуючи уніфіковані насоси.
Використана література
1. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. "Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов" - , 1982.
2. Идельчик И.Е. "Справочник по гидравлическим сопротивлениям". - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.
3. Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине "Гидравлика и гидропневмоприводы"/Составитель: Волков Н.И. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2003.
4. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернен И.М. и др. "Курсовое проектирование деталей машин": Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов - 2-е издание., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рідини і їх фізико-механічні властивості. Гідростатичний тиск і його властивості. Основи кінематики і динаміки рідини. Гідравлічний удар в трубах. Гідравлічний розрахунок напірних трубопроводів. Водопостачання та фільтрація, каналізація та гідромашини.
курс лекций [3,1 M], добавлен 13.09.2010Визначення добових, годинних і розрахункових витрат води, режиму роботи насосних станцій, об’єму резервуарів чистої води і обсягу баку водонапірної башти. Трасування магістральної водогінної мережі. Гідравлічний розрахунок магістральної водогінної мережі.
курсовая работа [171,2 K], добавлен 27.01.2011Визначення нормального й максимального припливів. Необхідний орієнтовний напір насоса. Розрахунок потрібного діаметра трубопроводу і його вибір. Визначення потужності електродвигуна й вибір його типу. Захист апаратури й насосів від гідравлічних ударів.
курсовая работа [298,4 K], добавлен 23.12.2010Характеристика клімату населеного пункту. Баланс добового водоспоживання міста. Трасування водопровідної мережі. Вибір матеріалу труб. Напір насосів насосної станції. Гідравлічний розрахунок кільцевих магістральних водопровідних мереж, ув’язка кілець.
курсовая работа [60,9 K], добавлен 02.12.2013Коротка геолого-промислова характеристика родовища. Гідравлічний розрахунок трубопроводів при русі газу, однорідної рідини, водонафтових і газорідинних сумішей. Технологічний розрахунок сепараторів для підготовки нафто-газопромислової продукції.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.08.2012Архітектурно конструкторські характеристики. Створення планово-висотної мережі. Побудова та розрахунок точності просторової геодезичної мережі. Детальні розмічувальні роботи при будівництві підвальних поверхів. Виконавче знімання фундаменту та стін.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.04.2015Спряження б'єфів при нерівномірному русі, і вимоги до його головних технічних характеристик. Гідравлічний розрахунок швидкотоку, багатосхідчатого перепаду колодязного типу, отворів малих мостів з урахуванням та без, а також обґрунтування витрат.
курсовая работа [355,3 K], добавлен 21.04.2015Групи споживачів води: населення, тваринництво, виробничі процеси, гасіння пожежі. Розрахунок споживання води. Вибір діаметрів ділянок трубопроводів та втрати напору на них. Визначення характеристик водонапірної башти. Графік споживання та подачі води.
контрольная работа [197,2 K], добавлен 10.11.2012Дослідження гідрографічної мережі Повчанської височини. Аналіз показників водності річкових систем. Ідентифікація гідрографічної мережі Повчанської височини, побудова картосхеми її водних басейнів. Морфометричні характеристики річок на території.
статья [208,4 K], добавлен 11.09.2017Вибір типу і марки водопідйомного обладнання, розрахунок конструкцій свердловини. Вибір способу буріння та бурової установки, технологія реалізації, цементування свердловини та його розрахунок. Вибір фільтру, викривлення свердловини та його попередження.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 11.04.2012
