Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Определение расчётного сопротивления сети и построение характеристики сети.

Читайте также:
  1. D) определение стратегии развития общества.
  2. D.определение стратегии
  3. PR: понятие и определение.
  4. А. Определение фольклора
  5. Автотрансформаторы, особенности конструкции, принцип действия, характеристики
  6. Адаптации, определение понятия, классификация.
  7. Административно-территориальное построение Российской Федерации
  8. Аксиоматическое построение исчисления высказываний.
  9. Активное и реактивное сопротивление элементов сети (физический смысл, математическое определение), полное сопротивление сети.
  10. Активное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока

 

Напор сети, который необходимо создать в сети для пропуска заданной подачи определяем согласно [7.c.4] по формуле:

 

(7)

 

где НС – сопротивление (напор) сети, м;

НГ – геометрический напор, м;

Р1, Р2 – давление в начальном и конечном сосудах согласно [7.с.23], Н/м2;

g – удельный вес Поповской нефти при данной температуре жидкости, Н/м3;

hВС, hН – потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях,

Σhi – сумма потерь напора в элементах насосной установки.

 

Геометрический напор определяли согласно [7.с.4] по формуле:

 

НГ = К – Н, (8)

где К–Н – разность геометрических отметок начального и конечного сечения трубопровода согласно [7.с.23], м.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 


НГ = 23 –(-2) = 25 м.

 

Согласно [7.с.4] вычислим разность напоров в конечном и начального сосудах и выражаем в метрах столба перекачиваемой жидкости:

 

21)/g=0

 

Числа Рейнольдса определим по формуле:

 

(9)

где V – скорость движения жидкости в трубах, м/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

n - кинематический коэффициент вязкости Поповской нефти, м2/с.

 

Подставив числовые значения в формулу (9), получим:

 

Reвс =1,49×0,0,207/1,915 ×10-6=161060,

 

Reнаг =2,20×0,170/1,915 ×10-6=195300

 

Для новых бесшовных стальных труб абсолютную шероховатость согласно [7.с.6] принимаем равной D=0.03 мм.

Вычисляем отношения внутренних диаметров трубопроводов к абсолютной шероховатости D:

dвс/ D= 207/0,03 =6900

dн / D= 170/0,03 = 5666

 

10 dвс/ D=69000

10 dн / D= 56666

 

500 dвс/ D=3450000

500 dн / D=2833333

 

Так как 10dвс/ D<Reвс<500 dвс/ D, то коэффициент гидравлического сопротивления определяем по формуле Альтшуля:

λвс=0,11

После подставки числовых значений получим:

λвс=0,11 =0,0164



Так как 10dн/ D<Reвс<500 dн/ D, то коэффициент гидравлического сопротивления определяем по формуле Альтшуля:

λн=0,11

λвс=0,11 =0,0309

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 


Потери напора во всасывающей hвс, м, и нагнетательной hнаг, м, линиях определяли согласно [7.c.4] по формулам:

 

, (12)

(13)

 

где 1,05 – коэффициент, учитывающий местные потери в трубопроводах;

lВС, lН – коэффициент сопротивления по длине всасывающей и нагнетательной линий;

lВС и lН – длины трубопроводов согласно [7.с.23], м;

VВС и VН – скорость движения жидкости, м/с;

dВН.ВС и dВН.НАГ – внутренние диаметры трубопроводов, м;

Тогда

для всасывающего трубопровода

 

для нагнетательного трубопровода

 

 

 

Найдем потери напора в остальных элементах сети насосной установки.

 

Сопротивление фильтра согласно [7.с.23] DРФ = 0,15 МПа



 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 

 

Потеря давления в диафрагме согласно [7.с.23] DРД = 0,02 МПа

 

 

 

= /7614=23,64м

 

Подставив найденные численные значения в формулу (7) определим суммарное сопротивление сети:

 

НС =25+0,19+25,07+23,64=73,9 м

 

Статический напор сети Н 0, м определили согласно [7.с.7] по формуле:

 

, (14)

 

где НГ – геометрический напор, м; Н Г = 25 м,

= 0 м,

тогда

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
Н0 = 25 м

 

Для построения характеристики сети воспользуемся уравнением, записанным согласно [7.c.7]:

 

, (15)

 

где Н0- статический напор сети, не зависящий от подачи жидкости, м;

К - коэффициент сети, ч25;

Qр - заданная расчётная подача жидкости согласно [7.с.23], м3/ч.

Q - подача жидкости в сеть, м3/ч.

Коэффициент сети К, ч25, определили согласно [8.c.7] по формуле:

 

 

где hвс – потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

hнаг – потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;

åhi – суммарные потери напора в остальных элементах сети, м;

Qp – заданная расчётная подача жидкости, м3/ч.

Тогда

 

K=(0,19+25,07+23,64) ×1/1802 = 0,001509259 ч25

 

Задавшись несколькими значениями подачи в пределах от 0 до (1,2¸1,4)Qp, определяем сопротивление сети для каждого из них .

Результаты вычислений сведем в таблицу 2.

Таблица 2- Расчет сопротивления сети

 

Q, м3 Q2, м62 K, ч25 KQ2, м H0, м Hc=H0+KQ2, м
0,001509259   0,00
0,001509259 0,15 25,5
0,001509259 0,6 25,6
0,001509259 1,35 26,4
0,001509259 2,41 27,4
0,001509259 3,77 28,8
0,001509259 5,43 30,4
0,001509259 7,39 32,3
0,001509259 9,95 34,5
0,001509259 12,22 37,2
0,001509259 15,09 40,1
0,001509259 18,26 43,6
0,001509259 21,73 46,7
0,001509259 25,5 50,5
0,001509259 29,58 54,5
0,001509259 33,95 58,9
0,001509259 38,63 63,6
0,001509259 43,61 68,6
0,001509259 48,89 73,9
0,001509259 54,48 79,4
0,001509259 60,37 85,4
0,001509259 66,55 91,5
0,001509259 73,04 98,1
0,001509259 79,83 104,8
                   

 

Используя данные таблицы 2 строим характеристику сети (рисунок 2).

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 



Рисунок-2 Характеристики сети

2 Выб

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
ор насоса, уточнение его характеристики и размеров.

2.1 Выбор типа и подбор по каталогу марки насоса.

Для заданных условий эксплуатации, то есть при перекачивания нефти вязкостью n=10,208 мм2/c при температуре 30°С, наиболее целесообразно использовать центробежный насос. Этот насос экономичен, компактен и дешевле, чем насосы других типов. По заданной подаче и вычисленному сопротивлению сети по каталогу центробежных насосов [6] выбрали четыре альтернативных насоса следующих марок:

1– центробежный консольный двухступенчатый насос с рабочими коле-сами одностороннего входа жидкости НК 200/120-210(1в) с числом оборотов n = 2950 об/мин.

2– центробежный консольный двухступенчатый насос с рабочими коле-сами одностороннего входа жидкости НК 200/120-210(2б) с числом оборотов n = 2950 об/мин.

3– центробежный консольный одноступенчатый насос с рабочими коле-сами одностороннего входа жидкости НК 200/210А(1в) с числом оборотов n = 2950 об/мин.

4– центробежный консольный одноступенчатый насос с рабочими коле-сами одностороннего входа жидкости НК 200/210А(1г) с числом оборотов n = 2950 об/мин.

 

Произведем сравнение характеристик этих насосов (рисунок 3).

Для насоса НК 200/120-210(1в)

 

100%×(QA-Qp)/Qp=100%× (168-150)/150=12%

 

100%×(HA-Hp)/Hp=100%× (165-143)/143=15,4%

 

Dh=hmax-h=65-65=0%

 

Для насоса НК 200/120-210(2б)

 

100%×(QA1-Qp)/Qp=100%× (158-150)/150=5,3%

 

100%×(HA-Hp)/Hp=100%× (152-143)/143=6,3%

 

Dh=hmax-h=66-65=1%

 

Для насоса НК 200/210А(1в)

 

100%×(QA-Qp)/Qp=100%× (167-150)/150=11,3%

 

100%×(HA-Hp)/Hp=100%× (163-143)/143=13,9%

 

Dh=hmax-h=72-71=1%

 

Для насоса НК 200/210А(1г)

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 


100%×(QA-Qp)/Qp=100%× (149-150)/150= -0,7%

 

100%×(HA-Hp)/Hp=100%× (142-143)/143= -0,7%

 

Dh=hmax-h=71-71=0%

 

Из полученных вычислений видно, что из приведённых выше насосов наилучшим является насос НК 200/210А (1г), так как он обеспечивает данный режим работы с большим максимально возможным КПД, а также он дешёв, компактен и прост в обслуживании.

Его техническая характеристика дана в таблице 3 [6.c.5].

 

Таблица 3- Техническая характеристика насоса HK 200/210А [6.c.5,с.12]

Вариант Ротора Входной патрубок D, мм Выходной патрубок D1, мм Подача м3 Напор, м Скорость вращения, об/мин КПД, % Условное давление Корпуса, кгс/см2
             
Допустимый кавитационный запас Dhдоп,, м Габаритный размер, мм Масса Диаметр Раб. Ко-леса, мм Ширина лопатки b2, мм Мощ-ность, кВт   Завод изготовитель
насоса Агрегат без привода
  3,2   2500х1000х910             17,3     Бобруйский машиностроительный им. Ленина
                               

 

 

1-вал; 2-подшипниковый кронштейн; 3-уплотнение вала; 4-крышка; 5-рабочее колесо; 6-корпус; 7- направляю

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
щий аппарат;8- уплотняющее кольцо

 

Рисунок 4- Продольный разрез одноступенчатого насоса типа К с рабочим колесом одностороннего входа жидкости с направляющим аппаратом

 

 



 

Рисунок 4а – Установочный чертеж (размеры L, B4, B3 и Ж1 – по электродвигателю; L1 = L + 190 + A1 + E + P)

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
Таблица 4 – Габаритные, присоединительные размеры и масса насоса HK 200/210А [6.c.12]

Типоразмер насоса А А1 Б В Г Е Ж И К Л М Н П Р С Т Ф1 Ф
НК 200/210А

 

Продолжение таблицы 4

 

 

Фланцы Масса
Входной Выходной насоса агрегата без привода
а О D d a1 O1 D1 d1

 

Содержание серы в Поповской нефти согласно [3.с.15] 1,4 % (масс.), поэтому согласно [6.с.7] детали проточной части насоса могут быть изготовлены из хромистой стали (вариант Х).

Материал основных деталей насоса НК 200/210А(1в) согласно [6.с.7]

Детали проточной части насоса изготовлены из хромистой стали.

Корпус насоса, крышка корпуса, направляющий аппарат и диафрагма, нажимная втулка сальника– сталь 20Х13Л.

Уплотнительные кольца и вкладыши щелевых уплотнений, разгрузочная втулка- сталь 30Х13 HRC 30-35.

Вал – сталь 20Х13.

Рабочее колесо – сталь 20Х13Л.

Уплотнительное кольцо и вкладыши щелевых уплотнений, разгрузочный барабан – сталь 40Х13 HRC 52-56.

Защитная гильза – сталь 95Х18 HRC 52-58.

 

2.2 Комплексная характеристика центробежного насоса.

 

Комплексную характеристику насоса НК 200/210А(1г), представляющую собой графическую зависимость развиваемого напора Н, потребляемой мощности N, к.п.д. h и допустимого кавитационного запаса Dhдоп от подачи Q при постоянных n и r, перечертили из каталога [6.c.12]. На комплексную характеристику наносим также характеристику сети и режимную точку Р (рисунок 5)

 

2.3 Пересчет характеристик насоса с воды на вязкую жидкость

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
Так как при температуре 30°С Поповская нефть имеет коэффициент кинематической вязкости n=0,10208×10-4 м2/c, что меньше, чем n=0,53×10-4 м2/c, то пересчет с воды на вязкую жидкость не выполняем.

 

2.4 Регулирование работы насоса.

 

Как видно из вычислений подача насоса и развиваемый им напор отличаются от заданной подачи QЗ =150 м3/ч и расчётного сопротивления сети НС = 143 м менее чем на 1 %, поэтому насос в регулировании не нуждается.

 

2.5 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети.

 

Для определения эффективной высоты всасывания насоса воспользуемся уравнением согласно [7.c.16]:

 

, (16)

где HS – эффективная (допустимая) статическая высота всасывания, отнесенная к горизонтальной оси рабочего колеса, м;

HA = HB - Ht – давление на свободную поверхность сверх упругости паров, м;

HB – давление на свободную поверхность, равное атмосферному давлению, если жидкость поступает в насос из открытого резервуара, и давлению в резервуаре, если жидкость поступает в насос из закрытого резервуара, м;

Ht – давление насыщенных паров жидкости при данной температуре, м;

n – число оборотов вала насоса в минуту;

Q – подача насоса, м3/с;

СКР – коэффициент, зависящий от удельной быстроходности насоса.

 

Давление на свободную поверхность сверх упругости паров На, м, определим согласно [7.c.15] по формуле:

 

Ha=Hв-Ht, (17)

 

где H­в- давление на свободную поверхность, м;

Ht- давление насыщенных паров нефти при данной температуре, м.

 

Давление насыщенных паров нефти при температуре 30°С определим по графику согласно [2.c.26]:

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
Pt=50 мм.рт.ст.

 

Переведем давление на свободную поверхность и давление насыщенных паров в метры перекачиваемой жидкости:

 

Hв=760∙133,33/8366,75=12,11 м.

Ht = Pt×/g (18)

Ht = Pt×133,33/g=50∙133,33/8366,75=0,797 м

Подставляя численные значения в формулу (17), получим:

 

HA = 12,11 – 0,797 = 11,313 м.

 

Коэффициент быстроходности определим согласно [4.с.199] по формуле:

, (19)

где Q-подача насоса при максимальном к.п.д., Q=160 м3

n – число оборотов вала насоса в минуту, об/мин;

H- напор при максимальном к.п.д, Н=140 м.

 

Подставив числовые значения в формулу (19):

 

Согласно [7.c.16] при ns=55,77 коэффициент Скр равен: Скр=643,275.

 

Подставляя численные значения в формулу (16), определим высоту всасывания центробежного насоса НS, м :

 

Тогда

Отрицательное значение Hs означает, что насос работает с подпором.

Кавитационный запас напора сети, когда уровень жидкости в питающем резервуаре выше оси насоса, Dhс, м, определим согласно [7.c.19] по формуле:

 

, (20)

 

где Р0 – абсолютное давление на свободной поверхности жидкости в

резервуаре, из которого ведётся откачка жидкости, Р0=101333 Па;

Рt – давление паров перекачиваемой жидкости при температуре

перекачки, Рt= 6666,5 Па;

g – удельный вес Поповской нефти при температуре t=30°С, Н/м3;

hS – максимально возможное снижение уровня жидкости в питающем

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
резервуаре, hS= 6 м;

hвс – гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе,

hвс=0,58 м.

Подставляя числовые значения в формулу (20), получим:

 

Для нормальной бескавитационной работы насоса в сети должно выполняться условие

 

, (21)

 

где DhC – кавитационный запас сети у входного патрубка насоса, м;

Dhдоп – допускаемый кавитационный запас насоса, определяемый

по его характеристике, Dhдоп =3 м;

0,5 – гарантирующий от наступления кавитации запас давления, м.

 

16,73 м ³ 3 + 0,5 м

16,73 м³ 3,5 м

 

Условие бескавитационной работы насоса выполняется, насос будет работать без кавитации.

 

2.6 Подбор электродвигателя.

 

Мощность на валу насоса N, кВт, определяется согласно [7.c.19] по формуле:

 

, (22)

где g - удельный вес Поповской нефти при температуре перекачки 30°С, Н/м3;

Q – заданная подача насоса, Q=150 м3/ч;

Н – напор насоса, Н= 143 м;

h - к.п.д. насоса, h=0,71.

 

Подставляя численные значения в формулу (22) получим:

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 

 

Мощность электродвигателя Nдв, кВт, определяем согласно [7.c.19] по формуле:

 

Nдв = к×N, (23)

 

где к = 1,15 – коэффициент запаса, выбираемый в зависимости от мощности по таблице [7.c.20].

Подставляя численные значения в формулу (29) получим:

 

Nдв = 1,15×70,21 = 80,74 кВт.

 

Согласно [1.c.312] выбираем двигатель марки ВАО-92-2 мощность N =100 кВт, число оборотов вала в минуту n = 2960 об/мин. Двигатель выбран во взрывобезопасном исполнении.

 

3. Описание насосной установки.

 

Спроектированная насосная установка предназначена для перекачивания Поповской нефти при температуре 30°С в количестве 150 м3/ч . Насосная установка состоит из питающего резервуара, всасывающего трубопровода длиной 40м, нагнетательного трубопровода длиной 700м, насоса НК 200/210А, установленного на фундаментной плите, электродвигатель марки ВАО-92-2, диафрагмы, фильтра предназначенного для отчистки нефти от механических примесей, регулирующего клапана и трех теплообменников . Схема насосной установки приведена на рисунке 1.

 

Для надежной и безотказной работы насосной установки необходимо чтобы трубопроводы имели собственные опоры, исключающие передачу усилий на патрубке насоса. При использовании насосной установки вне помещения она должна быть защищена от действия атмосферных осадков. Все металлические части электрооборудования должны быть заземлены.

Перед пуском насос необходимо заполнить перекачиваемой жидкостью. Запуск насосной установки осуществляется при закрытой задвижке на выходе. После пуска медленным открытием задвижки на нагнетательной линии добиваются заданной подачи. Повышение напора сверх нормы указывает на то, что нагнетательная линия сильно засорена. Необходимо прочистить нагнетательной трубопровод. При большом снижении напора нужно осмотреть всасывающий трубопровод. Остановку насосной установки производят в обратном порядке, то есть закрывают задвижку на выходе, выключают электродвигатель, и, наконец, прекращают подачу жидкости. После этого необходимо слить остатки жидкости в питающем резервуаре.

Так как нагнетательный трубопровод имеет сравнительно небольшую длину lн= 700 м, то есть масса жидкости, которую необходимо привести в движение сравнительно невелика, то задвижку можно открывать не так медленно.

Спроектированная насосная установка имеет следующие достоинства:

Конструктивные особенности насоса ( нагнетательный патрубок выполнен в виде конфузора) способствуют быстрому установлению нормального рабочего режима, который характеризуется отсутствием ударов и резкого шума в трубопроводе;

дешевизна, удобство в монтаже и эксплуатации, высокий коэффициент полезного действия.

 

Насосная установка имеет недостатки:

требуется заливка перед пуском;

производительность, напор и всасывающая способность быстро уменьшается при увеличении вязкости.

 

Комплект постановки: насос типа К в сборе с уплотнением вала, ответными фланцами, муфтой, ограждением муфты и фундаментальной плитой со стойками, вспомогательные трубопроводы в пределах насосного агрегата (в том числе арматура и контрольно-измерительные приборы); фундаментные болты с гайками и шайбами; регулировочные винты с пластинками; нестандартный инструмент для сборки и разборки насоса; запасные части. А также в комплект поставки насоса НК 200/210А входит электродвигатель марки ВАО-92-2 мощностью 100 кВт и числом оборотов вала n=2960 об/мин.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 

 


Список

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
использованных источников

 

1 Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промыш-ленности.- М.: Гостоптехиздат, 1957-364 с.

2 Ашихмин В.И. Центробежные насосы. Методические указания к курсовому проекту и курсовой работе.- Грозный: Изд.ГНИ, 1978.-29с.

3 Нефти СССР справочник –М.: Химия, 1975.-88с.

4 Оленев Н.М. Хранение нефти и нефтепродуктов.- Л.:Недра, 1964.-428 с.

5 Сароян А.Е. Трубы нефтяного сортамента.-М.: Недра, 1964.-504 с.

6 Селихов В.Л. Каталог. Нефтяные центробежные насосы.-М.:

Цинтихимнефтемаш, 1980.-51с.

7 Соколов А.И. Методические указания к курсовой работе.–Уфа:

Изд.УНИ, 1982. – 32с.

8 Справочник нефтехимика т.1– Л.: Химия, 1978.- 496с.

 

 


Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 22; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Выбор типа и марки насоса 15 | Издержки производства и их виды. Предельные издержки и предельный доход. Отдача от масштаба производства.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.069 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты