8.5. Расчет насоса

Объемный расход:

V= G_н/ρ, (57)

ρ – плотность раствора при 20 ⁰С и 5% [11]

V =13,89/1164 = 0,0119 м³/с

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения раствора, равную 2 м/с [5].

Диаметр трубопровода:

(58)

м

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 95 мм, толщиной стенки 4 мм. Внутренний диаметр трубы d_вн = 0,087 м.

Фактическая скорость раствора в трубе:

ω = 4×V/(π×d_вн²) (59)

ω = 4×0,0119 /3,14×0,087² =1,98 м/с

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Определим потери на трение и местные сопротивления:

(60)

где µ - вязкость раствора, Па×с [11]

Режим течения раствора турбулентный.

e=0,2 мм [5].

Коэффициент трения λ = 0,0248 [5].

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений [5]:

Для всасывающей линии:

вход в трубу с острыми краями ξ₁ = 0,5

прямоточные вентили: для d = 0,087 м; ξ₂ = 0,52

отводы: коэффициент А = 1, коэффициент В = 0,09; ξ₃ = 0,09

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

Σξ_вс = ξ₁ + 2×ξ₂ + ξ₃ = 0,5 + 2×0,52 + 0,09 = 1,63 м

Потерянный напор во всасывающей линии:

(61)

L – длина всасывающей линии (ориентировочно 10 м)

м

Для нагнетательной линии:

отвод под 90⁰ ; ξ₁ = 0,09

нормальный вентиль d=0,087м; ξ₂ = 4,04

выход из трубы; ξ₃ = 1

Σξ_нагн = 2×ξ₁ + 3×ξ₂ + ξ₃ = 2×0,09 + 3×4,04 + 1 = 13,3 м

Потерянный напор в нагнетательной линии:

(62)

Ориентировочно примем L = 40м.

м

Общие потери напора:

h_п = h_пвс + h_пнагн (63)

h_п = 0,89+4,93=5,81 м

Выбор насоса [1].

Потребный напор насоса:

Н = (Р₂ – Р₁)/(ρ×g) + Н_г + h_п, (64)

где Р₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па; Р₂ – давление в аппарате, в который подается жидкость, Па; Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м; h_г – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях, м.

Ориентировочно высота аппарата 16,5 м.

Н = (0,209×10⁶– 9,81×10⁴)/(1164×9,81) + 16,5 + 5,81=32,31м

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого К.П.Д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбраем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезная мощность:

N_п = ρ×g×V×H, (65)

N_п = 1164×9,81 ×0,0119 ×32,31= 4,3 кВт

Мощность на валу двигателя:

N = N_п /(η_н ×η_пер) , (66)

где η_н , η_пер – К.П.Д. насоса и передачи.

Принимаем для центробежного насоса средней производительности η_пер = 1 и η_н =0,6.

N = 4,3 /(0,6×1)=7,17 кВт

Заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х45/54, для которого при оптимальных условиях работы

V = 1,25×10^-2 м³/с , Н = 42м, η_н =0,6. Насос обеспечен электродвигателем

А 02-71-2 номинальной мощностью N_н = 22 кВт, η_дв =0,88. Частота вращения вала n = 48,3 с^-1 [1].

Таблица 13

Марка	Q, м3/с	H, м.ст. жидкости	n, с-1	ηн	электродвигатель
					тип	Nн, кВт	ηдв
Х45/54	1,25×10-2	42	48,3	0,6	А 02-71-2	22	0,88

Рассчитываем и выбираем второй насос для исходного раствора:

Таблица 14

Марка	Q, м3/с	H, м.ст. жидкости	n, с-1	ηн	электродвигатель
					тип	Nн, кВт	ηдв
Х45/54	1,25×10-2	42	48,3	0,6	А 02-71-2	22	0,88

Рассчитываем и выбираем насос для упаренного раствора:

Таблица 15

Марка	Q, м3/с	H, м.ст. жидкости	n, с-1	ηн	электродвигатель
					тип	Nн, кВт	ηдв
X8/30	2,4×10-3	24	48,3	0,5	А 02-32-2	4	0,82

В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в спиралеобразном корпусе [2].