9 Расчёт мощности рефулерного насоса

Задано:

1. Производительность насоса Q м³/ч;

2. Максимальная глубина всасывания H_вс м;

3. Общая длина плавучего трубопровода L м;

4. Высота расположения рефулерного насоса над уровнем воды H_рн м.

5. Число оборотов крылатки насоса n об/мин;

6. Общая длина всасывающего грунтопровода α_вс , м;

7. Общая длина корпусного нагнетательного тру­бопровода α_суд , м.

Напор, затрачиваемый на отрыв грунтовой смеси при всасывании, будет равен:

h₁= 2,5 , м вод. ст. (1)

Напор, затрачиваемый на подъем грунтовой смеси до уровня воды, равен:

h₂ = Н_вс ∙ (γ_см — 1), м вод. ст. (2)

где γ_СМ — удельный вес грунтовой смеси, соответствую­щий степени разжижения грунта равной n=5.

Удельный вес мокрого грунта:

γ_м = γ_пл ∙ (1 - k) + γ_в∙ k , г/см³ (3)

где γ_пл =2,7 г/см³ -среднее значение удельного веса грунта в плот­ном теле;

k = 0,35 — коэффициент пористости;

γ _В=1 г/см³—удельный вес воды, отсюда:

γ_см= , г/см³ (4)

Напор, затрачиваемый на подъем грунтовой смеси от уровня воды до центра рефулерного насоса, равен

h₃ = H_рн ∙ γ_см , м вод. ст. (5)

Напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений во всасывающей части грунтопровода, равен:

h₄= к_вс ∙ α_вс , м вод. ст. (6)

где α_вс – (задана)— общая длина всасывающего грунтопровода , м;

к_вс = 0,025 — потеря напора, приходящегося на 1 пог. м длины всасывающего грунтопровода.

Напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений в на­гнетательной части корпусных грунтопроводов, равен:

h₅= к_суд ∙ α_суд , м вод. ст. (7)

где к_суд = 0,03 — потеря напора, приходящаяся на 1 пог. м дли­ны судовой нагнетательной части грунтопро­вода;

α_суд – (задана) —-общая длина корпусного нагнетательного тру­бопровода, м.

Напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений в пла­вучей части грунтопровода, равен:

h₆= к_ПЛ ∙ L , м вод. ст. (8)

где к_пл = 0,035 — потеря напора, приходящаяся на 1 пог. м дли­ны плавучего грунтопровода.

Напор, затрачиваемый на подъем грунтовой смеси от центра рефулерного насоса до уровня сброса, равен:

h₇=H_сбр ∙ γ_см , м вод. ст. (9)

где H_сбр= Н_реф— Н_рн м, и является высотой уровня сброса над центром насоса.

Где Н_реф – высота рефулирования, определяющая подъем пульпы над уровнем воды.

Принимаем равной от 1 до 3 м.

Общий расчетный напор рефулерного насоса будет равен:

Н = h₁ +h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h₆ + h₇ , м вод.ст. (10)

Определим пропускную способность рефулерного насоса. Со­ответственно заданной производительности рефулерного насоса Q и принятой степени разжижения грунтовой сме­си п=5, пропускная способность рефулерного насоса:

q = м³/с (11)

Определим основные размеры рефулерного насоса. Для это­го скорость грунтовой

смеси во всасывающем и нагнетательном трубопроводах принимаем одинаковыми –

V = 3 м/с.

Необходимый диаметр грунтопровода:

D_вс = D_н = , м (12)

Окончательно принимаем:

D_вс = D_н , м (13)

Диаметр входного отверстия крылатки:

D₁ = (1, 4 1,5) ∙ D_вс (14)

D₁ должно быть в таких пределах: 0, 7 0, 8.

Принимаем D₁ , м

Окружная скорость при входе грунтовой смеси в крылатку:

u₁= , м/с (15)

где п^-1 - задано — число оборотов крылатки грунтового насоса .

Окружная скорость при выходе смеси из крылатки:

u₂ = ,м/с (16)

где с = 22 — коэффициент, соответствующий относительно тя­желым грунтам,

Н — общий расчетный напор.

Внешний диаметр крылатки:

D₂= , м (17)

чему соответствует u₂= , м/с (18)

Ширина лопасти крылатки:

b₁ = b₂ = b = (0, 14 0, 26) ∙ D_2, м (19)

Т.е. b₁ должно быть в таких пределах 0.161 0.299

Принимаем b

Коэффициенты , определяющие действительную пло­щадь живого сечения для

прохода жидкости k₁ и k₂, соответственно при входе в рабочее колесо и при выходе из него равны:

k₁= (20)

k₂= (21)

где = 3 5 — принятое число лопастей рефулерного насоса, определяется по коэффициенту быстроходности.

В расчёте принимаем 4-х лопастные колёса т.е =4,

е₁ = 0,075 м, е₂ = 0,08 м - толщина лопаток(принимается)

Скорости входа смеси = , м/с (23)

Радиальная составляющая скорости выхода пульпы

= , м/с (24)

Тангенс угла, определяющего кривизну лопасти при входе пульпы,

tg β₁= (25)

Откуда определяем β₁

Угол, определяющий кривизну лопасти при выходе, прини­маем:

β₂ = 25°.

Определим фактический напор, развиваемый рефулерным на­сосом.

Угол α₂ — составленный направлениями скоростей, с_{2 2} — на­ходим по величине его тангенса:

tgα₂ = (26)

откуда определяем α₂ .

Абсолютная скорость выхода пульпы:

C₂= , м/с (27)

Напор, фактически развиваемый рефулерным насосом, равен:

H = , м вод.ст. (28)

Где г = 0.52 – гидравлический к.п.д. рефулерного насоса.

Если полученное значе­ние Н перекрывает требуемый на­пор, размеры крылатки принима­ем к исполнению.

Если полученное значение Н не перекрывает требуемый напор, то мы увеличиваем внешний диаметр крылатки D_2.

Определим мощность, затрачиваемую на работу рефулерного насоса.

Сделаем это по формуле:

N = (29)

Общий к.п.д. насоса

Где: - объемный к.п.д., характеризующий внутренние утечки в наосе;

– гидравлический к.п.д., характеризующий потери энергии на трение в процессе перемещения пульпы через рабочее колесо и корпус насоса.

- механический к.п.д., характеризующий механические потери энергии главным образом в подшипниках и сальниковом уплотнении вала насоса.

У современных рефулерных насосов, имеющих рабочие колеса закрытого типа, =0.85 0.9; = 0.8 0.84; = 0.95. откуда общий к.п.д. получается равным 0.65 0.72