Задача 14. Определение мощности двигателя центробежного насоса со смешанным потребителем

Определить мощность двигателя для центробежного насоса, обеспечивающего водой усадьбу животноводческого совхоза с числом голов крупного рогатого скота 750 голов. Количество жителей на усадьбе 220 человек. Суточная норма потребления воды 25 л на 1 человека и 60 л на одну голову крупного рогатого скота. Насос должен работать два раза в сутки по 2 часа, подавая воду в бак, который установлен на высоте 22 м относительно самого низкого уровня воды в источнике. Длина трубопровода L = 200м, диаметр d = 65 мм. Трубопровод имеет три вентиля и три колена.

Примечание: 1Вт =Дж/с = м²кг/м³, а 1Н = кг*м/с^2.

Решение

Мощность двигателя определяется по формуле:

(**)

где Q – производительность насоса,м³/с;

- удельный вес воды, равный 9810 Н/м³,

Н - полная расчетная высота подачи (напор), м вод. ст.

Для определения производительности насоса найдем

Суточный расход по хозяйству:

Для людей: 220*0,025 = 5,5 м³/сутки,

Для животных : 750*0,060 = 45 м³/сутки,

Всего: 5,5 + 45 = 50,5 м³/сутки

Секундный расход воды с учетом того, что двигатель работает по четыре часа в сутки:

Для определения напора насоса найдем:

1. Потери, м вод. Ст., на прямых участках трубопровода:

скорость воды определим, зная диаметр трубопровода d:

По таблице находим коэффициент = 0,024. Следовательно,

вод. ст.

,м/с	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	1	2	3	6
	0,057	0,044	0,036	0,032	0,028	0,024	0,021	0,02	0,018

2. Потери напора (м вод. Ст.) в коленах и вентилях:

где - коэффициент, зависящий от отношения диаметра трубы (d) и радиуса внутреннего

закругления (R):

	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1
	0,13	0,138	0,158	0,21	0,29	0,44	0,98	1,98

Принимаем и получаем коэффициент = 0,158.

Тогда для колен : вод. ст.,

Для вентилей : вод. ст.

Таким образом, расчетная высота подачи составляет:

Н = 22 + 4,14 + 0,027 + 0,08 = 26,25 м вод. ст.

Согласно полученным данным наиболее всего подходит многоколесный горизонтальный насос производительностью 14 м³/ч или 0,004 м³/с и напором 29 мм вод. ст.

Мощность двигателя при этом составляет :

Выбираем по каталогу двигатель типа 4А100S4У3 с номинальной мощностью Рн = 3 кВт.

Эта мощность обеспечивает рекомендуемый заводами запас по мощности на неподдающиеся учету случайные перегрузки (30%).