Основы проектирования химических производств

ПОДБОР НАСОСОВ

Основными задачами при расчете насосов являются определение необходимого напора, создаваемого насосом, и мощности двигателя при заданном расходе жидкости. Насосы выбираются по каталогам или стандартам с учетом указанных параметров.

Напор определяется по формуле

Где Я—напор насоса, м; /?,—давление в аппарате на всасывании; р, —давление в аппарате на нагнетании; /гг — геометрическая высота подъема жидкости; Ип — потери напора во всасывающей и нагнетатель­ной линиях.

Полезная мощность, затрачиваемая на перемещение жидкости

Дг _ Р8^0 ^

П 1000 ’

Мощность на выходном валу

Na

N =

ЛнЛг.

Где Лн — КПД насоса; Лп — КПД передачи от электродвигателя к насосу; КПД насоса

Пн^ПоЛгЛ«-

Здесь л о — объемный КПД, учитывающий перетекание жидкости из зоны большого давления в зону малого давления (для крупных центро­бежных насосов 0,96-0,98, для средних и малых насосов — 0,85—0,95); Пг — гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихреобразование (0,85—0,96); Т1М — механический КПД, учитываю­щий механическое трение в подшипниках и уплотнениях (0,92—0,96).

КПД передачи зависит от наличия редуктора, при его отсутствии он равен 1, при наличии — 0,93—0,98. Зная О, Н и IV, можно по ката­логам подобрать необходимый насос.

Мощность, потребляемая двигателем от сети /Улв, больше номи­нальной вследствие потерь энергии в самом двигателе:

N = -*

" Лд»’

Где т|дв — КПД электродвигателя, который ориентировочно принима­ется в зависимости от номинальной мощности №

М кВт 0,4-1 1-3 3-10 10-30 30-100 100-200

Т|л(1 0,7-0,78 0,78-0,83 0,83-0,87 0,87-0,9 0,9-0,92 0,92-0,94

Двигатель к насосу устанавливается несколько большей мощнос­ти, чем потребляемая, с запасом на возможные перегрузки:

Л'уст = №т.

Коэффициент запаса берется в зависимости от величины УУЛП:

А^кВт <1 1-5 5-50 >50

Р 2-1,5 1,5-1,2 1,2-1,15 1,1

15-4240

Разрабатывая технологическую схему, необходимо учитывать, что высота всасывании насосон не может быть больше следующей ве­личины:

И, < — + А,1

Р£ 2# >)

Где ра — атмосферное давление;/?, —давление насыщенного пара пере­качиваемой жидкости при рабочей температуре; — скорость жид­кости во всасывающем трубопроводе; — потери напора во всасыва­ющем трубопроводе; А., — запас напора для исключения кавитации.

Для центробежных насосов

Ь> = ОМОп2)2/ где п — частота вращения вала, с-1.

Для поршневых насосов

' ' ’

Где /— высота столба жидкости во всасывающем трубопроводе, отсчи­тываемая от поверхности жидкости в емкости; У], ^ — площадь се­чения поршня и трубопровода соответственно; ш— угловая скорость вращения кривошипа, рад/с; г — радиус кривошипа.

Пример 10.2. Подобрать центробежный насос для подачи 0,002 м’/с 10%-ного раствора №ОН из емкости, находящейся под атмосферным дав­лением, в аппарат, работающий под избыточным давлением 0,1 МПа. Темпе­ратура раствора 40 "С; геометрическая высота подъема раствора 15 м. Длина трубопровода на линии всасывания 3 м, на линии нагнетания 20 м. На линии всасывания установлен один вентиль, на линии нагнетания — один вентиль и дроссельная заслонка, имеются также два колена под прямым углом.

Решение: Выбор диаметра трубопровода. Примем скорость раствора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах одинаковой, равной 2 м/с. Тогда диаметр трубопровода

036 м.

Принимаем трубопровод из стали Х18Н ЮТ диаметром 45 х 3,5 мм и уточ­няем скорость раствора

4 0,002 ,

* 3,14 0,038г ’ М/С'

Определение коэффициента трения. Плотность 10%-пого раствора №ОН — 1100 кг/м3, его вязкость — 1,16- 10"* Па • с. Тогда

0 1,76 0,038 1100

Ке = —рош—= 6342а

Режим турбулентный. Примем абсолютную шероховатость труб 0,2 мм и тогда

Е = е/У = 0,2/38 = 0,0526.

Определим коэффициент трения

fl.9

0,00526 ( 6,8) у 3,7 + [б3420 )

Определим сумму потерь на местные сопротивления.

На всасывающей линии:

— вход в трубу 4 = 0,5;

— вентиль (для </ — 20 мм ^ = 8,0; для с(~ 40 мм {; -- 4,9); интерполируя на диаметр 38 мм, получим <; — 5,2;

0,5 +5,2 = 5,7.

На наг нетательной линии:

— выход из трубы ^ = 1;

— вентиль £ = 5,2;

— дроссельная заслонка £ = 0,9;

— колено под прямым углом £ = 1,6;

5£1ИГ = I +5,2+ 0,9 + 2- 1,6= 10,3.

Определим потери напора.

Во всасывающей линии

К* =(°’0325оде+5,7)2-9,81 = 1,3 м‘

В нагнетательной линии

П ПТ><___

0,038

Общие потери напора

К = 1,3 + 4,33 = 5,63 м.

Подбор насоса. Определяем полный напор, развиваемый насосом

100000 _ „п 1100-9,81 ’ 29,9 м.

Полезная мощность насоса

ЛГП = 0,0т 1100 9,81 т9,9 =645 Вт = 0,645 кВт.

Принимая г),, = 1 и п„ - 0,6, определим мощность па валу двигателя

Л'- = т^ = 1,075 кВт'

Мошнос гь, потребляемая двигателем от сети при Т)лв = 0,8

УУ = 1,34 кВт.

У, а

Принимая коэффициент запаса мощности (5 = 1,5, определяем установоч­ную мощность электродвигателя

Л7ЖТ= 1.5 1,34 = 2,01 кВт.

Подбираем центробежный насос марки Х8/30 с характеристиками: производительность — 2,4 10~3 м?/с; создаваемый напор — 30 м;

КПД насоса — 0,5.

Подбираем к насосу электродвигатель 4А10052 номинальной мощностью 4 кВт, г|1к = 0,83, час юта вращения вала 48,3 с^1.

Рассчитаем предельную высоту всасывания. Определим запас напора, необходимый для исключения кавитаиии. Для центробежного насоса

И} = 0,3(0,002 48,32)-/3 = 0,84 м.

Давление насыщенного пара при температуре 40 °С равно 7380 Па. При­мем атмосферное давление равным 100 000 Па, а диаметр патрубка насоса рав­ным диаметру трубопровода. Тогда

„ 100000 ( 7380 1,762 . . „ 0Л, ,

К ~ 1100-9,81 (пОО-9,81 + 2 9,81 ’ ’ у ’

Таким образом, центробежный насос можно расположить над уровнем раствора в емкости не выше чем па 6,3 м.

Подбор машин для сжатия газов (компрессоров, газодувок, венти­ляторов и т. д.) осуществляется аналогично подбору насосов по катало­гам при заданном напоре и производительности.