Материал: Расчет высоты всасывания центробежного насоса
Расчет высоты всасывания центробежного насоса
1. Задание
Определить высоту всасывания
центробежного насоса, если известны некоторые характеристики насоса. Марка
ЦВ-1,1, потребляемая мощность двигателя насоса N=2,5кВт, число оборотов
n=2900об/мин. Диаметр всасывающего трубопровода d1=50мм, длина l=10м,
температура воды 40 oC.
1 - напорный трубопровод; 3 - центробежный насос; 4 - всасывающий трубопровод; 5 - колодец, заполненный жидкой средой;
Рисунок 1 - Схема установки
центробежного насоса
. Расчет высоты всасывания
центробежного насоса
Высота всасывания - это расстояние
от уровня жидкости в колодце, до оси насоса. Для получения уравнения
определения высоты всасывания, составим уравнение Бернулли (см. формула 1) для
сечения, проходящего по поверхности колодца и сечения проходящего по
всасывающему патрубку насоса (см. рис. 1).
(1)
После некоторого
преобразования для данных условий уравнения Бернулли, можно получить формулу 2,
для определения высоты всасывания.
(2)
где Рат - атмосферное давление, мм.вд.ст;
Рп - давление паров воды согласно таблице 1, при данной температуре равное Рп=0,75мм.вд.ст.;
r - плотность перекачиваемой жидкости - вода r=1000 кг/м3;- ускорение свободного падения g=9,81 м/с.
φ - коэффициент запаса лежит в пределах от 1,1 - 1,4, принимается 1,1;
Н - полный напор создаваемый насосом, м (см. рис. 2).
δ - коэффициент
кавитации, определяется по формуле 3;wвс - потери на всасывающем
трубопроводе, вычисляются согласно формулы 5.
Таблица 1 - Давление паров воды при t, oC
|
t, oC |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
100 |
|
Рп |
0,09 |
0,12 |
0,24 |
0,43 |
0,75 |
1,25 |
2,0 |
3,17 |
10,33 |
, (3)
где ск - коэффициент, учитывающий кавитационные характеристики насоса, в интервале от 500 до 1000, принимается 1000;s - коэффициент быстроходности, определяется по формуле 4.
, (4)
где n - число оборотов двигателя насоса, об/мин;- расход насоса, м3/ч (см. рис. 2);
Параметры, расход насоса
Q и напор Н, определяются по рисунку 2, согласно марке и мощности насоса.
Рисунок 2 - Сводный
график полей H-Q
, (5)
где l - длина всасывающего трубопровода, м;
ζ - коэффициент местного сопротивления, принимаем значение 10;
λ - коэффициент потерь напора по длине трубопровода, определяем по формуле 6;- диаметр всасывающего трубопровода, м;
υ - скорость всасывания, в нашем случае будет отлична для каждой из точек, при этом все значения будут равны меньше 1, поэтому принимаем значение 1, м/с;
центробежный насос высота всасывание
,
(6)
где Re - число Рейнольдса, формула 7.
(7)
где ν - коэффициент кинематической вязкости, м2/с. Исходя из
данных условий принимаем 1,01∙10-6 м2/с.
Решение расчетного задания
Определяем значения H, Q по сводному графику. Выбираются минимум 5
значений необходимые для дальнейших расчетов, принятые значения заносят в
таблицу 2.
Таблица 2 - Принятые числовые значения H-Q
|
Параметр |
Номер точки |
|||||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||||
|
H, м |
50 |
55 |
65 |
70 |
85 |
6,5 |
6 |
5 |
4,5 |
2,8 |
Находим потери на всасывающем
трубопроводе, согласно формуле 5.
,
Данную формулу,
возможно, преобразовать для облегчения расчетов
(8)
Вычисляем неизвестные
множители данной формулы:
проведя незначительные
преобразования, получаем
.
Число Рейнольдса:
,
,
Находим потери на
всасывающем трубопроводе по преобразованной формуле 8:
Вычисляем коэффициент быстроходности ns для первой точки значений H-Q, по формуле 4.
Определяем, коэффициент
ск, учитывающий кавитационные характеристики насоса:
Находим высоту
всасывания насоса для первой точки, согласно формуле 2. Для условий данной
задачи, знаменателем можно пренебречь, в результате преобразования, получаем
следующую формулу:
Подставим найденные выше
значения и вычислим высоту всасывания по последней формуле:
, м.
Расчет пунктов 3.3 и 3.5
выполняется для всех пяти точек H-Q, по окончании расчетов, полученные
результаты необходимо занести в таблицу 3.
Таблица 3 - Результаты вычислений
|
Параметр, ед. изм. |
Расчетные значения |
||||
|
H, м |
50 |
55 |
65 |
70 |
85 |
|
Q, м3/ч |
6,5 |
6 |
5 |
4,5 |
2,8 |
|
ns |
45,4 |
40,6 |
32,7 |
29,3 |
20,0 |
|
δ |
0,016 |
0,014 |
0,01 |
0,009 |
0,005 |
|
hw, м |
7,88 |
7,91 |
8,04 |
8,07 |
8,3 |
Вывод
В результате расчета достигнуты цели
поставленного задания. Таким образом, зная некоторые характеристики
центробежного насоса, возможно, определить его параметры один из которых
является, высота всасывания, что доказано расчетным путем. Полученные значения
сведены в таблицу, что позволяет более наглядно увидеть, зависимость значений
параметров друг от друга.
Список литературы
1 «unienc». Продукция.// Unienc [Электронный ресурс]; [сайт]/Насосы. - Электрон.текст.дан. - Москва, 2014.-Режим доступа: http://unienc.ru/296/10240-centrobezhnyy-nasos.html.
2 Черкасский, В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов.- / В. М. Черкасский. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416с.
Поляков, В. В. Насосы и
вентиляторы. Учебник для вузов. - / В.В. Поляков, Л. С. Скворцов. - М.:
Стройиздат, 1990. - 336с.