Проверка бескавитационной работы всасывающей линии.

При эксплуатации насосов возникает необходимость проверки выполнения условия бескавитационной работы. Это условие заключается в следующем: для того чтобы насос работал без возникновения кавитации, необходимо, чтобы фактический кавитационной запас насоса был не меньше допустимого кавитационного запаса при данной подаче, то есть:

Фактическое значение кавитационного запаса можно определить с помощью уравнения Бернулли, записанного для всасывающей линии насоса.

Т.к. в задании не дан допустимый кавитационный запас насоса, то зададимся им сами, взяв запас в 20кПа.

= = = =2,19м, где

перекачиваемой жидкости,

абсолютное давление на входе в насос;

 

 

Запишем уравнение Бернулли для всасывающей линии (схема на стр. 4):

;

;

, где

-абсолютное давление на поверхности резервуара.

Правая часть конечного уравнения представляет собой фактический кавитационный запас

= ;

= ;

Найдем:

1) скорость потока:

= = 1,13 м/c

2) число Рейнольдса:

= = 748 < 2300

3) гидравлический коэффициент сопротивления:

= 64/748 = 0,086

4) суммарные потери:

= = 6,02 м

5) давление насыщенных паров

= exp[10,53(1- )]= 101325 exp[10,53(1- )] = 17838 Па

6) фактический кавитационный запас

=

= =12,03 м

 

Проверка условия бескавитационной работы насоса:

12,03 2,19

Условие соблюдено.

Регулирование подачи путем изменения частоты вращения вала насоса.

 

Производительность уменьшили на 30 процентов, и она стала равна =0,7 =0,7·0,0089 = 0,0062 м3/c

1) Отметим на графике (стр. 25) точку – точка пересечения вертикали Q=0,0062 м³/c с характеристикой потребного напора трубопровода – режимная точка насоса после регулирования.

=0,0062 м³/c, =64м;

 

2) Строим кривую подобных режимов по уравнению, задавшись несколькими значениями Q:

H = 64 · ;

 

Расчеты были произведены в Excel'e, таблица результатов представлена на стр. 23, кривая построена на стр. 25.

 

3) Определяем по графику абсциссу точки пересечения кривой подобных режимов и характеристики насоса, это новая рабочая точка насоса.

Её координаты:

=0,0072 м³/c

 

=87 м

 

= 0,32

 

4) Определяем расчётное число оборотов вала насоса:

= n· 1400·0,0062/0,0072=1206 об./ мин

 

5) Определим мощность, потребляемую электродвигателем:

N = = =17868Вт

 

 

Регулирование подачи путем добавления вставки на нагнетательной линии.

 

Производительность уменьшили на 30 процентов путем добавления вставки, подача стала равна =0,7 =0,7·0,0089 = 0,0062 м3/c

На графике (стр. 25) уже отмечена точка – точка пересечения вертикали Q=0,0062 м³/c с характеристикой потребного напора трубопровода – режимная точка насоса после регулирования, ее координаты:

=0,0062 м³/c, =64м;

Определяем по графику величину увеличения потерь напора в нагнетательном трубопроводе при :

 

87-64=23 м

 

Снижение напора связано с увеличением гидравлических потерь, они равны гидравлическим потерям во вставке:

Определим потери во вставке:

;

(1- )= (1- ) = 0,18

= = 0,13

3) =5,5

 

4) скорость потока:

= = 0,51 м/c

5) число Рейнольдса:

= = 422< 2300

6) гидравлический коэффициент сопротивления:

= 64/422 = 0,15

7) Найдем длину вставки, при которой достигаются потери :

- ) =

- ) =1436 м

 

Необходимая длина вставки превысила длину нагнетательной линии в 1,3 раза, следовательно, данный способ регулирования экономически не выгоден и не имеет смысла. Но т.к. по заданию следует найти новую рабочую точку насоса и мощность, необходимо построить характеристику гидравлической линии с учётом вставки. Длина вставки превышает длину нагнетательной линии, следовательно, там появятся дополнительные местные сопротивления (повороты), но, анализируя полученное выражение для потерь во вставке, данными местными сопротивлениями можно пренебречь, так как потери, получаемые от них ничтожно малы по сравнению с потерями по длине.

Характеристика гидравлической линии с учетом вставки была построена с помощью таблицы в программе Excel, таблица приведена на стр. 23, график построен на стр. 26 там же найдены новые координаты рабочей точки. Её координаты: Hk=87 м, Qk=0,0062 м3/c,

 

 

Определим мощность, потребляемую электродвигателем:

N = = =17584 Вт

 

Конструкция центробежных насосов

Определение насоса

По ГОСТ стандарту насос – это машина для создания потока жидкой среды. По принципу действия насос подразделяется на динамические и объёмные.

Динамическими называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется воздействием гидродинамических сил, приложенных к жидкости, в незамкнутой рабочей камере, постоянно сообщающимся со входом в рабочую камеру и её выходом. Они широко применяются в самых различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жидкости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортированием нефти и воды в системах поддержания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих предприятий и др. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости.

В современной промышленности применяются центробежные, осевые и вихревые динамические насосы, первые два из которых относятся к лопостным, а третий к машинам трения.

Центробежный насос — это насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Т.е. центробежный насос относится к механизмам, в которых жидкости сообщается кинетическая энергия, впоследствии преобразующаяся в энергию давления.