Исследование насосной установки с мультициклоном.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование насосной установки с мультициклоном.



1. Цель работы.

1.1 Исследование устройства и действие гидромультициклона, насоса и мешалки.

1.2 Определение режимов движения жидкости.

1.3 Определение потерь напора на трение и на местные сопротивления.

1.4 Определение характеристик работы центробежного насоса.

2. Теоретические основы.

Разделение ЖНС под действием центробежных сил применяют для их более тонкого разделения. Одним из таких устройств являются гидро и мультициклоны. Фактор их разделения

     ω2 R     υ2

Ф = ——— = ——,

      q           qR

где ω — угловая скорость вращения, р/с,

   R — радиус вращения частицы, м,

   υ — окружная скорость вращения, м/с.

Для создания напора используем центробежный насос, при выборе которого руководствуемся его главной характеристикой. Различают две основные группы насосов: лопастные (динамические) и объемные. Лопастные насосы проточные, несамовсасывающие, у них напор и подача связаны между собой зависимостью, а объемные насосы — самовсасывающие, у них напор не зависит от подачи. В рабочем колесе лопастного насоса подводимая механическая энергия передается жидкости путем динамического воздействия лопаток рабочего колеса на поток. В объемных насосах перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее вытеснителями из рабочего объема насоса. Основными параметрами работы насосов являются: подача, производительность, напор, полезная мощность, мощность на валу насоса и общий к.п.д. Характеристики насосной установки: высота всасывания и нагнетания, геометрическая высота подачи жидкости (геометрический напор) и свободный напор.

3. Описание экспериментальной установки.

 


Рис. 1. Схема лабораторной установки.

1. Бак с мешалкой и крахмальной суспензией (ЖНС).

2. Насос центробежный.

3. Вентиль (полностью открыт).

4. Манометр.

5. Мультициклон.

6. Гидроциклон.

7. Сборник осветленной жидкости.

8. Сборник сгущенной суспензии.

 

4. Методика проведения работы.

После ознакомления с основами теории, с устройством и принципом действия установки, набрасываем ее эскиз, создаем установившийся режим работы и производим необходимые замеры, которые заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

Значения замеряемых величин

Мультициклон

Жидкость - вода

Замеры на установке

dс D ΔР n t ρ Ро υ Нг Рм Рб ξ ξ8ен ξкол пкол ξвых lвс dвс lн
м м Па шт °C кг/м3 кПа м2 м Па Па м м м шт м м м м
                                     

 

5. Обработка опытных данных — результатов замеров.

5.1 Расчет производительности установки.

1) Производительность одного элемента мультициклона — гидроциклона.

П1 = Vс= 9*10-4* dс D*√∆Р =...м3/с,

где dс- диаметр сливного патрубка, dс=...м,

D — внутренний диаметр циклона, D=...м,

ΔР — разность давлений, ΔР=(2...3)*105=...Па.

2) Производительность мультициклона.

Пм = Vм = n* Vс= п*П1=...м,

где n — число элементов — гидроциклонов в мультициклоне, n=...шт.

3) Проверяем производительность насосной установки

Пн = k* d2 ρ...кг/с,

где k- опытный коэффициент, k=0,5...1,5,

d — диаметр всасывающего патрубка, d=...м,

ρ — плотность жидкости — воды (см.пункт.5.2)

5.2 Определение режима работы насоса.

Принимаем при исследовании перемещение воды при t=20°C с параметрами по таблице 2 [5, с. 141]:

– плотность ρ=998 кг/м3;

– давление насыщенных паровводы Рп=...кПа,

– коэффициент кинематической вязкости воды υ=...м2

– плотность суспензии ρст*φ+(1- φ)ρж=...кг/м3.

Для определения расхода воды нужно найти рабочую точку пересечения характеристики насоса Н=f(Q).

Характеристику насоса см. рис.2

Рассчитаем и построим характеристику насосной установки

Нпотр= Нгсв+hW

где Нсв -свободный напор

              Рм- Рб

    Нсв = ———=...м,

                  ρq   

где Рм — избыточное давление на поверхности воды в мульциклоне, Рм= (20...30) 104 Па.

  Рб- атмосферное давление на поверхности воды в баке, Рб=...Па,

ρ — плотность воды при t=...°C, ρ=...кг/м3,

q — ускорение свободного падения, q= 9,81 м/с2,

hW — потери напора суммарные во всасывающей и нагнетальной трубах, hW= hм+hе,

hм — потери напора на преодоление местных сопротивлений по формуле Вейсбаха

                  υ2

hм= Σξ ———=

                2q

Σξ — суммарный коэффициент местных сопротивлений (см. рис.1)

hм= Σξ =ξ+ ξвен+ ξкол nкол + ξвых =...м,

ξ8л — сопротивление входа воды из бака в трубу, ξ =...м,

ξвен — сопротивление вентиля полностью открытого при работе насоса, ξвен =...м,

 ξкол — сопротивление колена при радиусе закругления R=d трубы, ξкол =...м,

 nкол  - число колен, nкол=2,

ξвых — сопротивление на выходе из трубы воды в мультициклон, ξвых= ...м,

υ — средняя скорость потока воды, υ=...м/с,

hе — потери напора на гидравлическое трение по общей длине труб по формуле Дарси

l=lвс +lн =...м,

        l    υ2

hе = λ ——* ——=

       d   2q

где λ — коэффициент гидравлического трения, который зависит от числа Re и относительной шероховатости Δэ, d,

 Δэ — абсолютная эквивалентная шероховатость стальных, бывших в употреблении труб, Δэ= 0,75 мм,

тогда относительная шероховатость составит

Δэ

——.

d

 d — диаметр труб стальных бывших в употреблении, d=..мм.

5.2.1 Для определения потребных напоров установки для различных расходов воды в диапазоне Q =0...0,0004 м3/с задаемся:

Q1 =0 м3/с,

Q2 = ...м3/с,

Q3 = ...м3/с,

Q4 = ...м3/с,

Q5 = ...м3/с.

1. Для расхода воды Q1 =0 м3/с, υ1 = 0 м/с, Re1 =0, hι1=0, hм1= 0, hW1=0.

Hпотр1= Нгсв+hW2=...м.

2. Для расхода воды Q2 = ...м3/с.

 1)      Скорость движения воды в трубах

           4Q2

     υ2 = ———=...м/с,

           πd2

 

2) Критерий Рейнольдса для воды движущейся в трубах

         υ2 d

Re2 = —— =

            υ

Т.к число Рейнольса Re2 =......(>,<)....

– режим движения воды в трубах - ….........

3) Коэффициент гидравлического трения по графику Кольбрука (см. рис. 3) для Re2 =............. и Δэ/d=.......... (см. пункт 5.2) составит λ2 =...

4) Потери напора по длине труб на гидравлическое трение по общей длине труб

l=lвс+lн =...м,

          l     υ22

 hι1= λ2——*—— =

         d    2q

5) Потери напора на преодоление местных сопротивлений

             υ22

hМ2= Σξ= —— = ...м,                

                         2q

6) суммарные потери напора во всасывающей и напорной трубах

hW2= hι2+ hм2=...м.

7) Потребный напор установки

Н потр2 = Нг+ Нсв + hW2=...м.

3. Для расхода воды в трубах Q3 =... м3/с.

 

          1)   Скорость движения воды в трубах

           4Q3

     υ3 = ———=...м/с,

           πd2

2) Критерий Рейнольса

                  υ3 d

        Re3 = —— =

                     υ

Т.к.число Re3 =.....(>,<)....- режим движения воды в трубах......

3) Коэффициент гидравлического трения по графику Кольбрука (см.рис. 3) для Re3 =............. и Δэ/d=..........(см.пункт 5.2) составит λ3 =...

4) Потери напора по длине труб на гидравлическое трение по общей длине труб

l=lвс+lн =...м,

          l     υ32

 hι3= λ3——*—— =...м,

         d    2q

– на преодоление местных сопротивлений

           υ32

hМ3= Σξ —— = ...м,                

                      2q

– суммарные

hW3= hι3+ hм3=...м.

5) Потребный напор

Н потр3 = Нг+ Нсв + hW3=...м.

4. Для расхода воды Q4 =... м3/с.

 

           4Q4

     υ4 = ———=...м/с,

           πd2

           υ4 d

Re4 = —— =

              υ

Т.к. Re4 =.........(>,<)....,то режим движения воды....

По графику Кольбрука при Re4 ............ и Δэ/d=..........(см.пункт 5.2) составит λ4 =...

Потери напора:

– по длине труб

          l       υ42

 hι4= λ4——*—— =...м,

         d    2q

– на преодоление местных сопротивлений

           υ42

hМ4= Σξ —— = ...м,                

                      2q

– суммарные hW4= hι4+ hм4=...м.

Потребный напор

Н потр4 = Нг+ Нсв + hW4=...м.

5. Для расхода воды Q5 =... м3/с.

           4Q5

     υ5 = ———=...м/с,

           πd2

            υ5 d

Re5 = —— =

                           ν

Т.к. Re5 =.........(>,<)....,то режим движения воды в трубах установки - …......

По графику Кольбрука при Re5 ............ и Δэ/d=..........(см.пункт 5.2) составит λ5 =...

Потери напора:

– по длине труб

          l     υ52

 hι5= λ5——*—— =...м,

         d    2q

– на преодоление местных сопротивлений

           υ52

hМ5= Σξ —— = ...м,                

                      2q

– суммарные hW5= hι5+ hм5=...м.

Потребный напор

Н потр5= Нг+ Нсв + hW5=...м.

Все расчеты сводим в таблице 2.

Таблица 2.

Q(1-5) υ Re Режим λ hм hW Н потр
м3 м/с - - - м м м м
0 0 0 - - 0 0 0  

 

6. По данным таблицы 2 строим характеристику насосной установки (см. рис. 2).

Пересечение двух характеристик Н=f(Q) и Нпотр = f(Q) дает нам рабочую точку А, которая определяет режим работы насоса в данной установке

Нр =...м, ηр =...%, Qр =...м3/с.

 

Режим работы насоса в данной установке близок к оптимальному.

Рис. 2 Характеристика насоса Н=f(Q) и η= f(Q).

 

 

5.3.2 Определение мощности потребляемой насосом

                 ρqQрHр

        N = ———— =

                    ηр

где ρ — плотность воды, ρ=...кг/м3,

q — ускорение свободного падения, q= 9,81 м/с2,

Qр — рабочая подача насоса, Qр= ...м3/с,

Hр — рабочий напор развиваемый насосом, Hр= ...м,

η — полный рабочий к.п.д. насоса, ηр=0,... .

Мощность соответствует действующей.

 


Рис. 3. График Кольбрука.

 

6. Литература.

6.1 Стабников В.Н., Баранцев В.И. «Процессы и аппараты пищевых производств»,-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 327.

6.2 Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. «Процессы и аппараты пищевой технологии»,-М.: Колос, 2000, с. 552.

6.3 Горбатюк В.И. «Процессы и аппараты пищевых производств»,-М.: Колос, 1999, с. 336.

6.4 Баранцев В.И. «Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств»,-М.: Агропромиздат, 1985, с. 137.

6.5 Гребенюк С.М. «Лабораторный практикум по процессам и аппаратам пищевых производств»,-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с. 151.

7. Вопросы для самопроверки.

7.1 Гидравлика, ее разделы, их характеристика.

7.2 Гидростатика, основное уравнение, их описание.

7.3 Давление, его виды, единицы измерения, приборы для измерения давления.

7.4 Закон Паскаля, гидравлический пресс, их характеристика.

7.5 Гидродинамика, поток, его характеристика, расходы и скорости жидкости, их виды, режимы движения, критерий Re.

7.6 Уравнения неразрывности и Бернулли.

7.7 Потери напора при движении жидкостей, их определение.

7.8 Псевдоожижение, его характеристика.

7.9 Насосы для перемещения жидкостей, их виды, характеристика.

7.10 Вентиляторы, компрессоры, их виды, назначение, устройство, действие.

7.11 Основные элементы гидроциклона, мультициклона и центробежного насоса, их устройство, действие, характеристика.

8. Вопросы по технике безопасности.

8.1 Проверить готовность установки к исследованию (наличие ограждения привода насоса, мешалки, пусковых приборов, пульта управления, заземления).

8.2 Не касаться токоведущих частей приводов насоса, мешалки, пульта управления.

8.3 В случае нарушения режима работы установки или поражения током немедленно обесточить с помощью общего щита.

9. Анализ, выводы.

 



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.95.208 (0.015 с.)