Электрический расчет насосной установки

7.1. Основные характеристики эл. насосов.

Из всего многообразия насосов на промышленных объектах и в коммунальном хозяйстве используют в основном два вида насосов: поршневые и центробежные.

Поршневые насосы благодаря своей конструкции обладают постоянной подачей Q (м³/сек) и на напоре могут развивать давление до нескольких десятков МПА. Их применяют для осушки шахты, колодцев, технологических каналов и различного рода цистерн.

Главные недостатки поршневых насосов.

§ Сложность конструкции, наличие трущихся частей.

§ Обязательный элемент привода насоса – червячный редуктор.

Центробежные насосы обладают худшими гидравлическими характеристиками, однако, более просты в изготовлении, надежны в работе и не нуждаются в редукторе. Напор центробежного насоса Н (м) связан с частотой вращения вала и производительность Q (м³/сек). Поэтому для выбора насоса надо располагать его характеристикой Н=f(Q)

В центробежных насосах (ЦН), когда требуется постоянство напора Н, применяют ЦН с жесткой характеристикой (1). Это питательные насосы котлов, ПТУ и т.д. ЦН с мягкой характеристикой (2) применяются там, где постоянство напора не существенно и требуется лишь регулировка Q – циркулярные, охлаждающие насосы.

Рис. 7.1. Характеристики центробежного

Насоса: 1 – жесткая; 2 – мягкая.

7.2. Общие расчетные и технические данные.

Мощность на валу ЭД, необходимая для вращения насоса, определяется работой затрачиваемой на подъем и транспортировку жидкости.

(7.1.)

Q – подача насоса, м³/сек;

Н_СТ – статическая составляющая напора, м;

Р_нагн – давление насоса, ПА;

γ – удельный вес жидкости (для воды равен 9810 н/м³);

η_нас – КПД насоса;

η_об – коэффициент, учитывающий потери через не плотности сальников насоса или системы.

Для поршневых насосов КПД:

При Q ≤ 5,55 ∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,6 – 0,65

При Q = 5,55 - 16,7 ∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,65 – 0,75

При Q >16,7∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,75 – 0,8.

КПД центробежных насосов:

η_н = 0,6 – 0,75 для ЦН с Н более 39000 ПА.

η_н = 0,3 – 0,6 для ЦН с Н до 39000 ПА.

Для мелких насосов для осушки цистерн, емкостей, колодцев

Гидравлические системы по исполнению различают на открытые и замкнутые.

В открытых системах насосы перекачивают жидкость либо в резервуар, либо из резервуара. Q насоса определяется объемом (м³) резервуара и временем, за которое этот объем надо наполнить, либо осушить.

Замкнутые системы это, как правило, различного рода системы охлаждения.

Q насоса в этих системах определяется мощностью теплосъема Р (квт) и разностью температур:

(7.2.)

Р_Т.П. – мощность тепловых потерь технологического и иного оборудования, квт;

ρ_ох – плотность воды, кг/м³;

С_ох – удельная теплоемкость охлаждающей воды, кдж/кг∙к⁰

Напор Н насоса в открытых системах равен сумме статических высот нагнетания и всоса плюс сумме потерь напора в трубопроводах всоса и нагнетания ∆h.

Δh_тр - сопротивление трения в трубопроводе;

Δh_{м.с .} – местное сопротивление в изгибах и поворотах труб, арматуры.

В замкнутой системе:

Н ≥ h_в + h_н, где h_в = ∆h_тр.в + ∆h_м.с.в h_н = ∆h_тр.н + ∆h_м.с.н

Если замкнутая система состоит из нескольких параллельных ветвей, то при подборе насоса напор Н принимают равным сумме гидравлических потерь в кольце, обладающем наибольшим сопротивлением.

∆h_тр. – сопротивление трения в трубопроводе;

∆h_м.с – местное сопротивление в изгибах и поворотах труб и арматуре.

Для прямолинейного трубопровода

(7.3)

- коэффициент характеризующий сопротивление трения внутри трубопровода;

g - ускорение свободного падения, м/сек²;

- коэффициент сопротивления трубы;

- длина прямолинейного участка, м;

d_вн - внутренний диаметр трубы, м.

Значение зависит от режима течения жидкости (ламинарного или турбулентного). О характере течения судят по величине числа R_е (Рейнгольдса)

- динамическая зависимость жидкости, Па ∙ с;

- плотность жидкости, кг/м³.

Если - режим течения ламинарный

Если , то режим переходит в турбулентный

где - коэффициент местного сопротивления выбирается из таблицы 7.1.

Таблица 7.1.

Участок трубопровода
1.Вход из резервуара в трубопровод без расширителя. 2. Приемный клапан без сетки с сеткой ( 3. Обратный клапан. 4. Колено или отвод (угол 900) 5. Переход с сужением с расширением 6. Тройник под угол 900 в направлении ответвления. 7. Вентиль. 8. Задвижка параллельная 9. Калач (отвод под угол 1800) 10. Кожухотрубный много ходовой испаритель или конденсатор	0,5 2 – 3 5 – 8 2,0 0.5 – 0,6 0,1 0,25 1,5 5,0 0,5 1,0 8 – 10

Технические данные насосов (консольных) при Н_вс=60 КПА=6м.в.ст. подпор=0,2МПА=2 кг/см². п_вр=2900 об/мин=48,4 с^-1).

Таблица 7.2.

Марка насоса	Q, м3/час	Полный напор, КПА		Рдв КВт
1,5 К-8/19 б 1,5 К-8/19 а 1,5 К-8/19 2К-20/18 б 2К-20/18 а 2К-20/18 2К-20/30 б 2К-20/30 а 2К-20/18 3К-45/30 а 3К-45/30 4К-90/20 а 4К-90/120	9,4 10,0 10,8 16,6 18,0 19,8 19,8 22,4 23,4 39,6 50,4 65,0 83,0			0,6 0,9 1,0 0,8 1,1 1,6 1,8 2,5 2,8 3,1 5,5 4,5 6,3

КПД отдельных ЦН ЦН.

Таблица 7.3.

Q H	6,68	33,4	66,8	133,6			ηнас
29,4	0,2 0,5	0,5 0,65	0,55 0.68	0,55 0,70	0,60 0,72	0,65 0,750	- -

Расчет трубопроводов.

Зная Q и v определяем F_тр, (м²)

.Скорость истечения воды принимаем по таблице 7.4.

Таблица 7.4.

Жидкость	Скорость, м/с
всасывание	напор
Вода рассол	0,5 – 1,0 0,4 – 0,8	0,8 – 1,3 0,7 – 1,2

Сортамент стальных водопроводных труб в таблице 7.5.

Таблица 7.5.

			δст., мм	1 П.м/кг
	12,6 15,7 21,2 27,1 35,9 41,0 53,0 63,5 80,5 93,3 105,0 131,0	0,125 0,193 0,362 0,576 1,11 1,32 2,21 3,16 5,08 6,85 8,65 13,45 19,10	2,2 2,8 2,8 3,2 3,2 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5	0,8 1,28 1,66 2,39 3,09 3,84 4,88 7,05 8,34 9,6 12,15 15,04 17,81

Основные размеры водяной арматуры.

Арматура	Dу, мм
1. Вентиль запорный, муфтовый 2. Задвижка 3. Клапан обратный подъемный (устанавливается на горизонтальных участках	15, 20, 25, 32, 40, 50 50, 80, 100, 125, 150, 200 25, 32, 40, 50, 70, 80