Расчет потерь на второй ветви

 

Вход в трубу под углом [3, стр5]

, (11)

где = 60⁰ - угол отхода трубы.

- коэффициент сопротивления на вентиле при d₂ = 26,8мм.

- коэффициент сопротивления при резком повороте на 60⁰ .

- коэффициент сопротивления при повороте на 90⁰ (3 точки).

- коэффициент сопротивления при выходе из трубы.

м;

Расчет потерь на третьей ветви.

- внезапное сужение

- коэффициент сопротивления на вентиле при d₃ = 33,5 мм.

- коэффициент сопротивления при повороте на 90⁰.

- коэффициент сопротивления при выходе из трубы.

 

Определение местного сопротивления змеевика:

, (12)

где - коэффициент, определяемый из таблицы 2;

- число витков змеевика;

- радиус витка.

; ; ;

Местное сопротивление третьей ветви:

м.

После вычисления составляющих потерь напора, определяются общие потери по ветвям.

Расчет потребных напоров и выбор базовой ветви

, (13)

где - потери по общей ветви, м.

м;

м;

м.

м.

Расчет полного напора, необходимого для подачи

жидкости по ветвям:

, (14)

где - потери по общей ветви, м;

- потери по i-й ветви, м;

- свободный напор в точках потребления, м;

- отметки установки приемных емкостей, м;

м.

м.

м.

Результаты расчета конструкции и основных параметров работы

Центробежного насоса

Насос К 20/30 (2К – 6)

Масса насоса m = 38 кг.

Число оборотов вала (об/мин).

Требуемая производительность м³ /час.

Требуемый напор Н= 26,6 м.

Допускаемый кавитационый запас 4 м.

Мощность насоса N = 2,67 КВт.

КПД насоса .

Диаметр рабочего колеса D_р = 148 мм.

 

 

Выбор стандартной гидравлической машины и анализ ее характеристик

 

С целью оптимизации трубопровода по его стоимости ответвления могут быть пересчитаны на меньшие номиналы диаметров труб, исходя из условия:

H_полн1 = H_полн2 =…..= H_полн.n ; (15)

Выбираем наибольший напор, по которому будет вестись расчет насоса.

м³/ч - общий расход (общая производительность).

м - полный напор.

По полученным данным выбираем насос К 20/30 (2К – 6).

Рисунок 1 – Характеристика насоса К 20/30.

Основные параметры насоса указаны в таблице 1.

Таблица 1.

 

№	Q, м^3/ч	H, м	КПД, %	N, кВт
				0,75
				1,25
				1,75
				2,25
				2,5
				2,6

 

Расчет конструкции и основных параметров работы насоса

Расчет параметров насоса начнем с определения коэффициента

быстроходности:

, (16)

Затем рассчитываем коэффициент полезного действия:

1) объемный К.П.Д.:

, (17)

2) гидравлический К.П.Д.:

, (18)

где D_ПР - приведенный диаметр, который рассчитывается:

, (19)

мм.

3) механический К.П.Д. принимаем

4) полный К.П.Д.:

, (20)

Далее вычисляем мощность на валу насоса:

, (21)

кВт.

 

 

Крутящий момент на валу:

, (22)

кгс∙см.

Приняв допускаемое напряжение кручения равным 150 кгс/см²,

рассчитываем диаметр вала:

, (23)

мм.

Диаметр ступицы:

, (24)

мм.

Длина ступицы:

, (25)

мм.

Диаметр рабочего колеса на входе:

(26)

мм.

Затем вычисляем скоростные характеристики на входе в колесо:

Окружная скорость:

, (27)

м/с.

Скорость потока перед входом на лопатки и меридиональная составляющая абсолютной скорости:

, (28)

м/с.

Далее задавшись углом атаки лопасти i = 4°, определяем угол лопасти на

входе в рабочее колесо:

, (29)

Задавшись коэффициентом стеснения входного отверстия μ = 0,9,

рассчитываем ширину лопасти на входе:

, (30)

мм.

Угол лопасти на выходе из рабочего колеса принимается равным β ₂=20°.

Окружная скорость на выходе из рабочего колеса определяется из

выражения:

, (31)

м/с.

Диаметр рабочего колеса на выходе:

, (32)

мм.

Ширина лопасти на выходе из рабочего колеса:

, (33)

мм.

Число лопаток рабочего колеса:

, (34)

Принимаем z = 6.

Осевая сила:

(35)

где ω – угловая скорость вращения вала;

, (36)

с^-1.

Затем рассчитываем кавитационные характеристики насоса:

1) кавитационный запас:

, (37)

гдеp₀ – давление всасывания, p₀ = 10⁵ Па; р_НАС – давление насыщенного водяного пара при 20°С, р_НАС= 2340 Па.

м.

2) критическая высота всасывания:

, (38)

где - коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям, принимается .

м.

3) допустимая высота всасывания:

, (39)

м.

Определяются действительные характеристики рассчитанного насоса. Так как стандартный выбранный насос и рассчитанный насос должны быть подобными, действительные характеристики рассчитываются по формулам подобия насосов:

, (40)

, (41)

, (42)

, (43)

По формулам (40 – 43) осуществляется пересчет характеристик для рассчитанного насоса.

Таблица 2. Характеристика насоса К 20/30 с D₂’ = 146 мм.

№	Q, м^3/ч	H, м	КПД, %	N, кВт
		27,2		0,7
	4,8	28,2	19,8	0,93
	9,6	27,2	43,5	1,16
	14,4	26,2	58,4	1,63
	19,2	23,3	63,2	2,1
		21,4	59,7	2,33
	28,8	19,4	58,3	2,42

 

Графическая характеристики насоса К 20/30 с D₂’ = 146 мм.

Возможные отклонения в расчетах:

Выбор электродвигателя

Насосы комплектуют различными по мощности электродвигателями. При выборе электродвигателя следует ориентироваться на рассчитанную в предыдущем разделе мощность на валу насоса . Мощность требуемого электродвигателя определяется из равенства:

, (47)

где К – коэффициент запаса, принимаем К=1,3,т.к. N_ЭД до 4 кВт;

По величине подбираем ближайший больший по мощности комплектующий электродвигатель. Принимаем двигатель марки АOЛ2-22-2 мощностью 2,2 кВт.

Вывод

В ходе курсовой работы были произведены гидравлические расчёты насосной установки, а также был подобран центробежный насос по полученным результатам. Рассчитанный насос обеспечивает требуемый напор при расходе по третьей ветви трубопровода.

Для получения конечного результата данной курсовой работы, а именно, выбора центробежной гидравлической машины, производились вычисления сопротивлений на трение по длине, обусловленные вязкостным трением слоёв жидкости, движущихся в потоке с разными скоростями и трением слоёв жидкости о внутреннюю поверхность трубы и местных сопротивлений, обусловленных различного рода препятствиями, установленными в потоке перемещения жидкости.

Затем был выбран участок с наибольшим потребным напором в результате сравнения всех трех вариантов. Базовая ветвь – третья.

 

 

Литература

1. Учебно-методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика. Гидравлические машины» для студентов специальности 24801 – Нижний Новгород. НГТУ, 2012.
2. Методические указания к дипломному проектированию «Расчет гидравлического сопротивления трубопроводов» для студентов специальности 0516 всех форм обучения – Дзержинск. ГПИ, 1985.
3. Центробежные консольные насосы с осевым входом для воды К и КМ. Каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985.
4. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины – Харьков.: Издательство Харьковского университета, 1966.
5. Черкасский В.М. Насосы. Вентиляторы. Компрессоры. – Москва.: Издательство «Энергия», 1977.

 

 

Приложение А

(обязательное)

Список чертежей

 

 

МЖГ 04.02.000 СБ Насос центробежный К 20/30