Задание 1

Для насосной установки, схема которой приведена на рисунке 4.1, необходимо:

1. Определить неизвестные величины.

2. Подобрать насос.

3. Построить совместную характеристику насоса и характеристику сети, а также характеристику η = f(Q).

4. Предложить способ регулирования для обеспечения необходимого расхода.

5. Определить потребляемую мощность насоса.

Рис. 1.1 – Схема насосной установки

Исходные данные:

Перекачиваемая жидкость – бензол.

Температура жидкости t = 70 °С.

Давление в приемном резервуаре р₂ = 2,0 ати.

Показания манометра р_м = 3,0 ат.

Диаметр трубопровода нагнетательной линии d_н2 δ₂ = 95 4 мм.

Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе v₂ = 2,2 м/с.

Высота всасывания h_вс = 3,5 м.

Высота нагнетания h_н = 8,0 м.

Длина всасывающей линии l₁ = 15,0 м.

Абсолютное давление в исходном резервуаре р₁ = 1,1 ат.

Высота установки манометра z_м = 0,5 м.

Неизвестные величины:

диаметр трубопровода всасывающей линии d_н1 δ₂;

длина нагнетательной линии l₂.

Решение:

1.1. Определение внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

Внутренний диаметр трубы определим из размеров трубы по следующей формуле:

, (1)

где d₂ – внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– наружный диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– толщина стенки нагнетательного трубопровода, м.

.

1.2. Определение расхода жидкости в трубопроводах

Объемный расход жидкости в трубопроводах определим по формуле:

, (2)

где Q – объемный расход жидкости в трубопроводах, м³/с;

– скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с.

 м³/с = 13,1 л/с.

1.3. Определение диаметра трубопровода всасывающей линии

Внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии определим по формуле:

, (3)

где – внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии, м;

– скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Примем скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе = 1,0 м/с, тогда внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии будет равен:

.

Действительный диаметр трубы выбирают из ряда стандартных размеров труб выпускаемых промышленностью (приложение А [1]).

Выбираем стандартный размер всасывающего трубопровода d_н1 δ₁ = 133 7 мм. Тогда внутренний диаметр всасывающего трубопровода согласно формуле (1) будет равен:

.

Пересчитаем скорость жидкости во всасывающей линии:

.

1.4. Определение режима движения жидкости в трубопроводах

Режим движения жидкости определяется по значению критерия Рейнольдса:

, (4)

где v – скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

ρ – плотность перекачиваемой жидкости при заданной температуре, кг/м³;

– динамический коэффициент вязкости перекачиваемой жидкости при заданной температуре, Па ∙ с.

Плотность и динамический коэффициент вязкости бензола при t = 70 °С составляют ρ = 825,5 кг/м³ (таблица А.1 [1]), = 0,353 мПа · с = 0,353 ∙ 10^–3 Па · с (таблица А.2 [1]), тогда

для всасывающей линии:

,

следовательно, движения турбулентный.

Для нагнетательной линии:

,

следовательно, режим движения турбулентный.