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:
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
Режим турбулентный. Примем абсолютную шероховатость труб 0,2 мм и тогда
Е = е/У = 0,2/38 = 0,0526.
Определим коэффициент трения
fl.9
|
7Г_2'8 |
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‘
|
*п = I 0,0325^ + 10,з]^т = 4,33 м. |
![подпись: *п = i 0,0325^ + 10,з]^т = 4,33 м.](/img/707/image251.gif "ПОДБОР НАСОСОВ"){kind=small}
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.
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.
