Насосы, вентиляторы и компрессоры. Методические указания к курсовой работе (стр. 3 )

Рис.9 Варианты вентиляционной сети. Дано: l1=20м; l2=32м; λ=0,04; ξдиф=0,25.

4. Работа насосов на сеть

4.1 Общие сведения

По характеру силового воздействия насосы делятся на лопастные (динамические) и объёмные. Центробежные насосы относятся к лопастным, а поршневые насосы к объёмным.

Объёмная подача насоса Q (м3/с) – это объём жидкости, подаваемый насосом в единицу времени. Используются также понятия массовой подачи (кг/с) и весовой подачи.

Полным напором насоса Н называется количество энергии, сообщаемое насосом 1 килограмму перекачиваемой жидкости:

, (4.1)

где:

Н – напор насоса, м;

- давление в напорном и всасывающем патрубках насоса, Па;

- высота манометра относительно его присоединения к трубопроводу, м;

- расстояние по вертикали между точками установки мано-

метра и вакуумметра, м;

- скорости в нагнетательном и всасывающем патрубках, м/с;

- массовая плотность жидкости перекачиваемой насосом, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

Давление насоса p определяется зависимостью:

, Па (4.2)

Полезная мощность насоса:

, Вт (4.3)

Мощность, потребляемая насосом:

, Вт (4.4)

Полный КПД для центробежных насосов 0,7¸0,88.

Кавитационный запас (∆hкав) – это превышение полного напора жидкости во всасывающем патрубке насоса над напором, создаваемым давлением

Pнп насыщенных паров этой жидкости:

, (4.5)

Кавитация (вскипание жидкости в насосе) недопустима, т. к. приводит к нарушению работы насоса и к аварии.

Характеристика лопастного (центробежного, осевого) насоса – графическая зависимость напора Н, мощности N и КПД от подачи Q при постоянных значениях частоты вращения, плотности, вязкости жидкости на входе в насос.

Характеристика сети представляющая собой зависимость потребного напора от расхода, строится по точкам по уравнению:

, (4.6)

где:

- разность уровней жидкости в расходном и напорном резервуарах;

- избыточное давление в напорном резервуаре;

k – коэффициент, характеризующий гидравлические сопротивления сети;

Q- расход жидкости в сети.

4.2 Расчет режима работы насоса в сети

Пример: Центробежный насос (рис. 10) поднимает воду на высоту , по трубопроводу длиной =800м, диаметром d=120мм. Коэффициент гидравлического трения l=0,05, суммарный коэффициент местных сопротивлений åx=22, марка насоса К45/30, . Необходимо определить:

1.  Подачу, напор и мощность, потребляемую насосом;

2.  Подачу воды и мощность насосов при последовательном включении двух одинаковых насосов;

3.  Подачу воды и мощность насосов при параллельном включении двух одинаковых насосов;

4.  Как изменяется подача и напор насоса при уменьшении частоты вращения на 20%.

Решение:

1) По уравнению (4.6) определяем характеристику сети:

(4.7)

В уравнении (4.7) расход Q подставляется в м/с, а так как характеристика насоса задана в л/с (табл. 12), то необходимо перевести размерность в , тогда уравнение (4.7) запишется так:

(4.8)

здесь значение расхода Q подставляется в л/с.

Задаемся значениями расхода Q и рассчитываем потребный напор Н, результаты расчетов заносим в таблицу 9.

Характеристика сети. Таблица 9.

Q, л/с	0	5	10	15	20
	11,0	14,5	25,1	42,7	66,4

По данным таблицы 9 строим характеристику сети (рис.11), и в этих же координатных осях, в том же масштабе строим характеристику насоса К 45/30 по точкам (см. таблицу12).

Строится по точкам напорная характеристика и зависимость КПД от подачи . Точка пересечения напорной характеристики насоса и характеристики сети (точка А, см. рис.11) является рабочей точкой и определяет режим работы насоса на данный трубопровод: Q= 12 л/с, Н= 32 м, = 0,705.

Вычисляем полезную и потребляемую мощность насоса, значения расхода Q подставляем в м/с (1 м/с = 10л/с).

Полезная мощность:

Потребляемая мощность:

2) Последовательное включение двух насосов. Характеристика двух последовательно включенных насосов строится путем суммирования напоров при одной и той же подаче (см. рис. 11).

В данном случае рабочей является точка В, которая определит подачу при совместной работе двух насосов - Q= 16,2 л/с. Режим работы каждого насоса определяет рабочая точка В.

Q= 16,2 л/с; Н=24 м;=0,66.

Имея эти данные, можно определить мощность, потребляемую каждым насосом и суммарную мощность двух насосов.

3) При параллельном включении 2-х насосов арифметически складываем подачи насосов при постоянных давлениях (рис.12). В этом случае рабочей является т. С, т. е. совместно насосы подают воду в трубопровод в объеме Q= 13,6 л/с, поэтому каждый насос подает Q л/с при КПД =0,62.

4) Для определения подачи и напора насоса при новой частоте вращения n'

(прежняя частота n =2900 ) n'=0,8* n = 0,8*2900 = 2320 .

Необходимо пересчитать характеристику насоса на новую частоту вращения по формулам:

Q' = Q(n'/ n); Н' = Н(n'/ n) используя исходные данные таблицы 12.

Результаты расчета заносим в таблицу 10.

Насос К45/30 n' = 2320 Таблица 10.

Q', л/с	6,64	10	12
Н', м	22,3	19,8	17,3
	0,620	0,710	0,705

По данным таблицы 10 строим характеристику насоса при частоте вращения

n' = 2320 (рис.13). Рабочая точка D на этом режиме дает следующие значения расхода и напора: Q= 8,8 л/с; Н=20,5 м;=0,69

4.3 Контрольное задание 3.

Центробежный насос перекачивает воду по трубопроводу длиной L, диаметром d при коэффициенте гидравлического трения λ = 0,045 и суммарном коэффициенте местных сопротивлений . Перепад между уровнями воды в напорном и расходном резервуарах , избыточное давление в напорном резервуаре Р и марку насоса принять по таблице 11.

Методом наложения характеристик определить:

1. Подачу, напор и мощность при работе на сеть одного насоса;

2. Подачу, напор и мощность каждого насоса при последовательном включении двух одинаковых насосов;

3. Подачу, напор и мощность каждого насоса при параллельном включении двух одинаковых насосов;

4. Изменение подачи, напора и мощности одного насоса при уменьшении частоты вращения рабочего колеса на 20%.

Характеристики центробежных насосов типа К приведены в таблице 12.

Варианты задания № 3. Таблица 11.

№	L, м	d ,м	, м	Р, Па	Марка насоса
1.	800	0,12	14	0	К 8/18
2.	800	0,12	К 20/18
3.	800	0,12	10	10	К 45/30
4.	800	0,12	К 45/55
5.	900	0,15	0	5*10	К 90/20
6.	900	0,16	К 90/35
7.	900	0,15	0	5*10	К 90/55
8.	900	0,12	К 90/85
9.	700	0,10	5	7*10	К 8/18
10.	700	0,10	К 20/18
11.	700	0,12	-2	2*10	К 45/30
12.	700	0,12	К 45/55
13.	600	0,15	-5	10	К 90/20
14.	600	0,15	К 90/35
15.	600	0,12	5	2*10	К 90/55
16.	600	0,10	К 90/85
17.	850	0,10	12	0	К 20/18
18.	850	0,10	К 8/18
19.	850	0,12	4	10	К 45/55
20.	850	0,12	К 45/30
21.	700	0,15	5	10	К 90/20
22.	700	0,15	К 90/35
23.	700	0,12	6	10	К 90/85
24.	700	0,15	К 90/55

Характеристики центробежных насосов типа К. Таблица 12.

Марка насоса	Подача, л/с	Напор, м	КПД	Частота вращения (об/мин)
К 8/18	1,6 3,0 3,9	20,3 17,4 14,0	0,440 0,555 0,530	2900
К 20/18	3,0 5,5 7,0	21,0 18,5 15,9	0,56 0,68 0,65	2900
К 45/55	8,3 125 16,7 19,5	62,0 57,0 50,0 44,5	0,544 0,635 0,663 0,630	2900
К 45/30	8,3 12,5 15,0	34,8 31,0 27,0	0,620 0,710 0,705	2900
К 90/85	18,0 25,0 32,0 37,5	98,0 91,0 81,0 72,5	0,630 0,680 0,685 0,660	2900
К 90/55	19,4 25,0 30,4 33,4	59,0 54,9 47,8 43,0	0,655 0,710 0,690 0,660	2900
К 90/35	18 25 33,3	37,7 34,6 28,0	0,720 0,780 0,745	2900
К 90/20	16,7 22,2 27,8	25,7 22,8 18,9	0,760 0,795 0,770	2900

Литература:

Основная:

Для изучения курса и выполнения курсовой работы рекомендуются следующие учебники и учебные пособия:

1., Скворцов и вентиляторы. М. Госстройиздат, 1990.

2. Вахвахов вентиляторов в сети. М. Высшая школа, 1975.

3. Калинушкин и вентиляторы. М. Высшая школа, 1987.

Дополнительная:

1. Калинушкин установки. М. 1979.

2. Шерстюк , вентиляторы, компрессоры. М. 1972.

3. , , . Насосы, вентиляторы, компрессоры в инженерном оборудовании зданий. Учебное пособие.-СПб: Издательство «АВОК Северо-Запад», 2006 г.