Материал: Методические указания к расчетно-графической работе по теме «Выбор центробежного насоса». Рукин Ю.Б., Жилин Р.А

- во всасывающем трубопроводе скорость движения воды:

,

- в нагнетательном трубопроводе скорость движения воды:

.

2.4. Определение коэффициента гидравлического трения

Значение коэффициента гидравлического трения при движении воды во всасывающем и нагнетательном трубо­проводах определяется по эмпирическим формулам в зависи­мости от значения числа Рейнольдса R_е,

(16)

где V - средняя скорость потока воды в трубопроводе;

- коэффициент кинематической вязкости воды; по усло­вию примера м²/c (при t = 10 °С);

d - диаметр трубопровода, м.

Конкретно для трубопроводов рассматриваемого примера выражение (16) запишем в виде:

- для всасывающего трубопровода:

,

для нагнетательного трубопровода:

,

Так как R_e > 2320, то режим движения жидкости будет тур­булентный и определение коэффициента гидравлического трения (коэффициента Дарси) производим по формуле Блазиуса, которая рекомендуется при 2320 < R_e < 10⁵ :

(17)

где R_e - число Рейнольдса.

Значение коэффициента гидравлического трения :

- для всасывающего трубопровода:

- для нагнетательного трубопровода:

2.5. Требуемый напор насоса Нтр

Требуемый напор насоса Н_тр, как указывалось выше, определяется по формуле (10):

(10)

где H_Г – геометрическая высота подъема воды (расстояние по вертикали от свободной поверхности воды в шахтном колодце до свободной поверхности водонапорной башни)

S – коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода определяется по формуле (11):

Q - подача насоса; Q = м³/с.

Численное значение величины требуемого напора насоса составляет:

3. Выбор марки насоса по q и Нтр и построение рабочей характеристики насоса

Выбранный центробежный насос должен обеспечить подачу Q = 35,28 м³/ч (9,8 л/с) и иметь напор Н не менее Н_тр , т.е. не менее 21 м.

Рассматривая характеристики насосов (см Приложение A), заключаем, что этим условиям удовлетворяет центробежный горизонтальный одноступенчатый консольный насос типа “К” 45/30 без обточки рабочего колеса.

Рис. 8. Характеристика совместной работы насоса К45/30 и трубопровода:

A – рабочая точка.

Q_р = 14,4 л/с (51,84 м³/час);

H_р = 22,6 м;

N_р = 3,6 кВт;

= 74 %.

4. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети

Напор насоса H расходуется на преодоление гидрав­лических сопротивлений в сети трубопроводов, вызванных дви­жением потока воды с расходом Q, и на остаточный напор, с которым выходит вода на конечном пункте из трубопровода, т.е.:

,

где H - напор насоса;

- гидравлические сопротивления;

h_ост - напор остаточный.

Гидравлические сопротивления H_W приводят к потерям напора h_пот. Отсюда:

,

при h_ост = 0, имеем:

, (18)

т.е. весь напор насоса расходуется на преодоление гидравли­ческих сопротивлений в трубопроводе.

Следовательно, уравнение (10) можно представить в виде:

. (19)

Это выражение называется уравнением характеристики тру­бопровода, и по нему строится характеристика трубопровода.

Характеристика трубопровода (сети) - графическое изобра­жение зависимости гидравлического сопротивления трубопро­вода от пропускаемого им расхода жидкости Q, т.е. .

Для построения характеристики трубопровода (рис. 8) воспользуемся табл. 2, и по заданным значениям Q определим величины .

При графическом изображении характеристики трубопро­вода будем выбирать значения Q из следующих соображений:

1) брать не менее 8 значений Q;

2) первую точку брать со значением Q = 0;

3) последнюю точку - со значением Q_max по характеристи­ке насоса (в нашем случае 57,6 м³/ч или 16 л/с);

4) промежуточные точки – произвольно.

Таблица 2.

Исходные данные для построения

Характеристику трубопровода строим на том же графике, где приведена характеристика насоса (рис. 8). Точка пересечения кривой с главной характеристи­кой насоса называется рабочей точкой насоса, кото­рая обозначается буквой А.

Проведя через точку А вертикальную и горизонтальную линии до пересечения с кривыми характеристики насоса, оп­ределяем численные значения рабочих параметров насоса при работе на данный трубопровод.

5. Определение рабочих параметров насоса

Принципиальная схема устройства центробежной насосной установки изображена на рисунке 9.

Рабочая точка определяет единственно возможный режим совместной работы насоса с заданным трубопроводом. Она опре­деляет основные рабочие данные (параметры) насоса:

1) подачу Q_р ;

2) напор Н_р ;

3) мощность N_р ;

4) коэффициент полезного действия .

При подборе насоса необходимо стремиться к тому, что­бы рабочая точка А располагалась как можно ближе к мак­симальному значению КПД насоса. Как отмечено выше, про­водим через рабочую точку A вертикальную и горизонтальную линии и при пересечении их с соответствующими кривыми получаем для нашего случая значения рабочих величин:

Q_р = 0,0144 м³/с;

Н_р = 22,6 м;

N_р = 3,6 кВт;

= 74 %.

Мощность на валу насоса N_р для рабочей точки можно определить также по формуле:

(20)

где - удельный вес перекачиваемой жидкости;

для воды = 9,81 кН/м³;

Q_р - подача насоса, соответствующая рабочей точке А;

Q_р = 0,0144 м³/с;

Н_р - напор насоса, соответствующий рабочей точке A;

Н_р = 22,6 м;

- КПД насоса, соответствующий рабочей точке А;

= 74 %;

Расхождение в численных значениях по характеристике (3,6 кВт) и по расчету (4,31 кВт) объясняется неточностью построения характеристики сети на рисунке 8.

Приложение 1

Технические характеристики насосов типа «K»