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.