Насосы систем водоснабжения промышленных предприятий (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

Белгородский государственный технологический университет
им.

НАСОСЫ

систем водоснабжения
промышленных предприятий

Методические указания
к выполнению расчетно-графических заданий
и курсовому проектированию
для студентов специальности
100800 – Энергетика теплотехнологии

Белгород 2004

Министерство образования Российской Федерации

Белгородский государственный технологический университет
им.

НАСОСЫ

систем водоснабжения
промышленных предприятий

Методические указания
к выполнению расчетно-графических заданий
и курсовому проектированию
для студентов специальности
100800 – Энергетика теплотехнологии

Белгород 2004

УДК ББК

621.6 (075.8) 31.56 Н31

Составители: , канд. техн. наук, доц.
, ст. преп.

Рецензент: , канд. техн. наук, доц.

Н77	Насосы систем водоснабжения промышленных предприятий: Методические указания. – Белгород: изд-во БГТУ им. , 2004. – 58 с.

В издании изложен порядок расчетов гидравлических сетей, выбора насосов систем водоснабжения, расчета режимов работы насосных станций. Приведены характеристики насосов, применяющихся в системах водоснабжения промышленных предприятий.

Методические указания предназначены для использования при выполнении расчетно-графических заданий по дисциплине «Энергетический комплекс промышленных предприятий» и курсовых проектов по дисциплинам «Насосы и вентиляторы теплоэнергетических систем» и «Гидравлические машины и компрессоры».

УДК ББК

621.6 (075.8) 31.56

©	Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В. Г. Шухова, 2004

Введение

Насосы являются важной составной частью систем энергоснабжения промышленных предприятий и систем теплоснабжения. Поэтому выбор насосов, расчет режимов их работы в гидравлических сетях, обеспечение оптимальных режимов регулирования являются важной частью проектирования систем энергоснабжения и их оптимальной эксплуатации.

Издание содержит необходимые справочные материалы для выбора и расчета режимов работы насосов систем энергоснабжения промышленных предприятий.

Характеристики насосов приведены согласно следующим каталогам:

– Центробежные консольные насосы общего назначения для воды. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1989;

– Лопастные и роторные насосы. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990;

– Центробежные консольные насосы унифицированного ряда. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984;

– Центробежные насосы двухстороннего входа. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.

Размерности величин приводятся в системе СИ, если отдельно не указывается иная размерность. Внесистемные размерности используются в том случае, если они установлены в соответствии российскими и европейскими стандартами, например, для частоты вращения электродвигателей или подачи (производительности) насосов.

Условные обозначения, используемые в издании: А – коэффициент динамического сопротивления в уравнении сети; Ап – удельная полезная работа, Дж/кг; B – статическое сопротивление сети (коэффициент в уравнении сети); b2 – ширина лопастей рабочего колеса на выходе потока; D1 и D2 – внутренний внешний диаметр рабочего колеса, м; d – диаметр круглого трубопровода, м; dвс – диаметр всасывающего тракта, м; dэ – эквивалентный диаметр трубопровода или газохода, м; g – ускорение свободного падения (g=9, 81), м/с2; H – напор насоса в метрах столба перемещаемой жидкости, м; – безразмерный напор; Hc – сопротивление сети, в метрах столба перемещаемой жидкости, м; h1, h2 – геодезическая высота точки входа и выхода сети (входного и выходного патрубка насоса), м; hвс. п – потери во всасывающем тракте на трение и местные сопротивления, м; hпод – высота подъема жидкости (расстояние по вертикали между входов и выходом сети или насоса), м; L – длина трубопровода, м; Lвс – длина всасывающего тракта, м; М – массовая подача (массовая производительность), кг/с; N – мощность, подводимая на вал насоса, Вт; – безразмерная мощность, подводимая на вал насоса, Вт; Nп – удельная полезная мощность, Вт/кг; Nуст – установочная мощность электродвигателя с учетом запаса, Вт; Nэд – мощность, потребляемая электродвигателем (приводом), Вт; n – частота вращения, с–1; ns – коэффициент быстроходности; p – давление, Па; – безразмерное давление, развиваемое насосом, Па; р1, р2 – давление на входе и выходе сети (насоса), Па; pдин – динамическое давление, Па; pст – статическое давление, Па; рст1, рст2 – статическое давление на входе и выходе сети (насоса), Па; Q – объемная подача (производительность), м3/с; – безразмерная подача; Re – критерий Рейнольдса; S – поперечное сечение, м2; u2 – окружная скорость потока на выходе из рабочего колеса, м/с; Dр – давление, развиваемое насосом, Па; Dрдин – динамическое давление, развиваемое насосом, Па; Dpдоп – создание дополнительного давления (разность давлений на входе и выходе), Па; Dpмс – потери на местные сопротивления, Па; Dpпод – изменение потенциальной энергии (затраты на подъем), Па; Dрс – общее сопротивление сети, Па; Dpск – изменение скоростного напора, Па; Dpст – статическое давление, развиваемое насосом, Па; Dpтр – сопротивление трения, Па; l – коэффициент трения; h – КПД насоса; hi – индикаторный (внутренний) КПД; hг – гидравлический КПД (потери внутри насоса из-за трения в потоке и неравномерности потока); hм – механический КПД (потери внутри насоса из-за трения в его механизме); hо – объемный КПД (потери внутри насоса из-за перетекания потока мимо рабочих частей и утечек); hпер – КПД передачи (между приводом и насосом); hуст – КПД насосной установки (включающей насос, передачу и привод); hэд – КПД электродвигателя (привода); e – средний размер выступов (шероховатости) поверхности труб; m – динамическая вязкость, Па×с; r – плотность, кг/м3; x – коэффициент местного сопротивления; u – скорость, м/с; u1, u2 – скорость на входе и выходе сети (насоса), м/с.

2. Расчет гидравлических сетей и насосных станций

2.1. Подача, давление и напор, развиваемые насосами

Подача – количество среды, проходящей через насос в единицу времени. Она бывает массовой М, кг/с, и объемной Q, м3/с:

M = r Q . (1)

Рис. 1. Характеристики насоса

Давление Dр, Па, развиваемое насосами, согласно стандарту, определяется как разница энергии потока на выходе (точка 2, рис. 1) и на входе насоса (точка 1):

Dp = p2 – p1 + r +

+ r g (h2 – h1). (2)

Статическая и динамическая составляющие развиваемого давления

Dpст = p2 – p1 + r g (h2 – h1); (3)

Dрдин = r ; (4)

Dр = Dрст + Dрдин = pст 2 – pст 1 + r. (5)

Скорость среды в трубопроводах

u = Q / S. (6)

Напор – это давление, выражаемое в единицах высоты столба перемещаемой жидкости:

H = ; р = r g H. (7)

Напор, развиваемый насосом,

H = + + h2 – h1. (8)

Перевод единиц давления представлен в табл. 1.

Таблица 1

Перевод единиц давления

	Па	кгс/см2	м вод. ст.	мм вод. ст.	мм рт. ст.
Па	–	1,02×10-5	1,02×10-4	0,102 (9,81-1)	0,0075
кгс/см2	98 100	–	10	10 000	735,3
м вод. ст.	9 810	0,1	–	1000	73,53
мм вод. ст.	9,81	10-5	0,001	–	0,07353
мм рт. ст.	133,3	0,00136	0,0136	13,6	–

_________

Пример: 1 мм рт. ст. = 133,3 Па; 7 мм рт. ст. = 7×133,3 = 933,1 Па.

2.2. Работа, мощность и КПД насосов

Удельная полезная работа (сообщаемая одному кг потока):

Ап = gH = . (9)

Рис. 2. Потери энергии в насосной установке

Полезная мощность

Nп = M×Ап = r g H Q. (10)

КПД насосной установки (рис.  2)

hуст = h hпер hэд . (11)

КПД насоса (рис. 3)

h = hг hо hм = hi hм. (12)

Рис. 3. КПД насоса и насосной установки

Мощность, подводимая на вал насоса,

N = = = . (13)

Мощность, потребляемая электродвигателем,

Nэд = = = . (14)

2.3. Электродвигатели и передачи

Выбор привода по потребляемой насосом мощности: