ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

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

Pi-Pi

Р g

где Н - напор насоса, м; р - давление в аппарате на всасывании; Р2 - давление в аппарате на нагнетании; Ил - геометрическая высота подъема жидкости; hu - потери напора во всасывающей и нагнетатель­ной линиях.

Полезная мощность, затрачиваемая на перемещение жидкости

р gHO

Af = , кВт.

п 1000

Мощность на выходном валу

ЛнЛп ’

где г|н КПД насоса; г|п КПД передачи от электродвигателя к насосу. КПД насоса

Лн = ПоЛгЛм-

Здесь г|0 - 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); г|г - гидравлический КПД, учитывающий гидравлическое трение и вихреобразование (0,85...0,96); г|м - 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 N, можно по катало­гам подобрать необходимый насос.

Мощность, потребляемая двигателем от сети /Удм, больше номи­нальной вследствие потерь энергии в самом двигателе: где г|дв - КПД электродвигателя, который ориентировочно принимается в зависимости от номинальной мощности N:

N, кВт 0,4...1 1...3 3...10 10...30 30...100 100...200

лдв 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:

Ауст=Р^дн-

Коэффициент запаса берется в зависимости от величины Nm:

Nm, кВт <1 1...5 5...50 >50

(3 2...1,5 1,5...1,2 1,2...!,15 1,1

Разрабатывая технологическую схему, необходимо учитывать, что

высота всасывания насосов не может быть больше следующей величины:

ґ.2 Л

vpg 2 g

где pa - атмосферное давление; pt - давление насыщенного пара перека­чиваемой жидкости при рабочей температуре; w-v - скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; /?пс - потери напора во всасывающем трубопроводе; /?3 - запас напора для исключения кавитации.

Для центробежных насосов

h3 = 0,3(Qn2f

где п - частота вращения вала, с-1.

Для поршневых насосов где / - высота столба жидкости во всасывающем трубопроводе, отсчи­тываемая от поверхности жидкости в емкости; /ь Д - площадь сечения поршня и трубопровода соответственно; со - угловая скорость вращения кривошипа, рад/с; г - радиус кривошипа.

Пример 10.2. Подобрать центробежный насос для подачи 0,002 м /с 10%-го раствора NaOH 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

= 0,036 м.

Принимаем трубопровод из стали Х18Н10Т диаметром 45 х 3,5 мм

и уточняем скорость раствора

4-0,002 ^ .

w =------------- — = 1,76 м/с.

3,14-0,0382

Определение коэффиг}иента трения. Плотность 10%-го раствора NaOH - 1100 кг/м3, его вязкость - 1,16-10 3 Па-с. Тогда

1,76-0,038-1100
0,00116

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

в = ed = 0,2/38= 0,0526.

Определим коэффициент трения:

Определим сумму потерь на местные сопротивления.

На всасывающей линии:

• вход в трубу £, = 0,5;

• вентиль (для d= 20 мм £, = 8,0; для d= 40 мм £, = 4,9) (интерпо лируя на диаметр 38 мм, получим £, = 5,2);

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

На нагнетательной линии:

• выход из трубы £, = 1;

• вентиль £, = 5,2;

• дроссельная заслонка £ = 0,9;

• колено под прямым углом £, = 1,6;

1^наг = 1 +5,2 + 0,9 + 2-1,6 = 10,3.

Определим потери напора.

Во всасывающей линии

В нагнетательной линии:

Общие потери напора

Ни = 1,3 + 4,33 = 5,63 м.

Принимая коэффициент запаса мощности р = 1,5, определяем ус тановочную мощность электродвигателя

Nyct= 1,5-1,34 = 2,01 кВт.

Подбираем центробежный насос марки Х8/30 с характеристиками:

• производительность - 2,4-10 м/с;

• создаваемый напор - 30 м;

• КПД насоса - 0,5.

Подбираем к насосу электродвигатель 4A100S2 номинальной мощностью 4 кВт, Цде = 0,83, с частотой вращения вала 48,3 с-1. Рассчитаем предельную высоту всасывания. Определим запас напора, необходимый для исключения кавитации. Для центробежного насоса

/?3 = 0,3(0,002 • 48,32)273 = 0,84 м.

Давление насыщенного пара при температуре 40 °С равно 7380 Па. Примем атмосферное давление равным 100000 Па, а диаметр патрубка насоса равным диаметру трубопровода. Тогда

Таким образом, центробежный насос можно расположить над уровнем раствора в емкости не выше чем на 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.