Министерство образованияи науки Республики Казахстан
Павлодарскийгосударственный университет им. С. Торайгырова
Биолого-химическийфакультет
Кафедра химии ихимических технологий КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Пояснительная записка
1. Классификацияцентробежных насосов
а) по числуколес:
1)одноступенчатые;
2)многоступенчатые.
Вмногоступенчатых насосах жидкость проходит через последовательно соединенныерабочие колеса, постепенно увеличивающее напор до заданной величины.
б) порасположению вала рабочего колеса:
1)горизонтальные;
2)вертикальные.
в) по типувсасывания:
1) содносторонним всасыванием;
2) сдвусторонним всасыванием.
г) посоздаваемому напору:
1)низконапорные (20-25 м);
2)средненапорные (25-60 м);
3)высоконапорные (свыше 60).
д) побыстроходности:
1)тихоходные;
2)быстроходные.
Скорость жидкостив рабочем колесе центробежного насоса представлена на Рис. 1.
/>
/>
Рисунок 1 – скорость жидкости в рабочем колесе центробежного насоса
Достоинствацентробежных насосов:
1) малаяметаллоемкость;
2) небольшойвес;
3) легкийфундамент;
4) небольшаязанимаемая площадь;
5) ценаниже, чем у поршневых насосов.
Значительнымнедостатком центробежных насосов является низкий уровень коэффициента полезногодействия (КПД). Этот недостаток усугубляется, когда наряду с низкой производительностьюнеобходимо создать высокий напор.
2. Расчетцентробежного насоса
Рассчитываем иподбираем центробежный насос для подачи 0,006 м3/с 9% раствора мета– ксилола С8Н10 из ёмкости, находящейся под атмосфернымдавлением в аппарат, работающий под избыточным давлением р=0,1 МПа. Температура300С, геометрическая высота подъема раствора 10 м. Длинатрубопровода на линии всасывания 6м, на линии нагнетания 15м. На линиивсасывания установлено два нормальных вентиля, на линии нагнетания два нормальныхвентиля и одно колено.
1) Выбордиаметра трубопровода.
Рассчитываемдиаметр по формуле (1)
Принимаем скоростьмета – ксилола = 2 м/с.
d = /> (1)
где d-диаметртрубопровода, мм;
V – объемныйрасход, м3/с;
w – скорость,м/с.
d=/>=0,016 м
Пересчитываемcкорость, выражая ее из формулы (1)
/>=1.86 м/с
2) Определяемпотери напора во всасывающей и нагнетательной линии.
РассчитываемКритерий Рейнольдса по формуле (2)
Re=/> (2)
где Re — критерийРейнольдса;
w – скорость,м/с2;
p – плотность, г/см3.
Re />=4315, 2 –переходный турбулентный.
2.1) Определяемстепень шероховатости по формуле (3)
/> (3)
где e –шероховатость стенок трубопровода;
d экв– эквивалентный диаметр, м;
/>=0,2 λ=0,026
2.2) Определяемпотери напора во всасывающей линии по формуле (4)
На входе:ξ =0,5
На выходе:ξ =1
h п.в.л. = /> (4)
где λ –коэффициент трения;
Lbc – длина трубопровода налинии всасывания, м;
d экв– эквивалентный диаметр, м;
/> — суммакоэффициентов местных сопротивлений на линии всасывания.
h п.в.л. =/>м
2.3)Определяем потери напора в нагнетательной линии по формуле (5)
h п.л.н. = /> (5)
где Lнагн– длина трубопровода на линии нагнетания, м;
/> — суммакоэффициентов местных сопротивлений на линии нагнетания.
h п.л.н. =/>м
h полн. =3,40+2,134=5,540 м
3) Выборнасоса
Определяем полныйнапор, развиваемый насосом по формуле (6)
/> (6)
где P1– давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;
P2– давление в аппарате, в который подается жидкость, Па;
Нг– геометрическая высота подъема жидкости, м;
hп– полная потеря напора во всасывающей и нагнетательной линиях.
/>м
3.1) Определяемполезную мощность насоса по формуле (7)
/> (7)
/>м
3.2)Определяем КПД насоса по формуле (8)
ηН=/> (8)
где ηн– коэффициент полезного действия насоса
ηо – объемный КПД, учитывающийпротекание жидкости из зоны большего давления в зону меньшего (для современныхцентробежных насосов объемный КПД принимается ηо = 0,85 –0,98);
ηм– общий механический КПД,учитывающий механическое трение в подшипниках и уплотнение вала, а такжегидравлическое трение неработающих поверхностей колес принимается ηм=0,92– 0,96;
ηг– гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихри образования(для современных насосов ηг = 0,85 – 0,96)
ηН =/>=0,7043 кВт
3.3)Определяем мощность нового двигателя и мощность, потребляемую двигателем отсети.
При расчетезатрата энергии на перемещение жидкости, необходимо учитывать, что мощность,потребляемая двигателем от сети Nдв больше номинальной в следствиипотерь энергии в самом двигателе. См. формула (8)
/> (8)
где ηдв– КПД электродвигателя, который принимается ориентировочно в зависимости отноминальной мощности.
/> кВт
3.3.1)Определяем мощность, потребляемую двигателем от сети по формуле (10)
/> (10)
/> кВт
3.4)Определим мощность с учетом коэффициента запаса мощности по формуле (11)
/> (11)
где β– коэффициент запаса мощности;
Nуст– установленнаямощность
β выбираем в зависимости отвеличины Nдвпо таблице 1.
/>кВт
4) Определениепредельной высоты всасывания по формуле (12)
/> (12)
гдеHвс– предельная высота всасывания; м
Pd– атмосферноедавление; Па
Р1– давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при рабочей температуре; Па
ωвс– скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; м/с
h п.в.с.– потеринапора во всасывающей линии трубопровода;
h з– запас напора, необходимый для исключения процесса кавитации
/>м
/>
/>/>=0,84 м
Вывод: мыподобрали насос марки X 65-50-125, который нужно устанавливать на высоте неменее 5,14 м.
Таблица 1 – коэффициентзапаса прочности (ß) в зависимости от величины N дв
N дв, кВт
N дв
N дв 1,0 – 5,0
N дв 5,0 – 50,0
N дв > 150 ß 2,0 – 1,5 1,5 – 1,2 1,2 – 1,5 1,1
Списокиспользованной литературы
1 Иоффе И. Л.Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие длятехникумов / И. Л. Иоффе. – Л.: Химия, 1991. – 351 с.
2 Павлов К. Ф. / К. Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; подобщ. ред. П. Г. Романкова – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 575с.