Задание №1
Рассчитать необходимое количества насосных установок
Рис. 4 – схема насосной установки
Для определения необходимого числа насосных установок, необходимо определить максимальный расход Qmax одной установки, затем требуемый расход разделить на Qmax. При эксплуатации насоса нам нужно поддерживать давление во всасывающей линии выше рп.н., это выступает ограничением Qmax.
Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-2:
Выразим рвс
Введем замену :
Нам известно, что при давлении на входе в насос не должно опускаться ниже рн.п.=1466 Па. Для решения данной задачи воспользуемся графоаналитическим методом. Будем произвольно предполагать расходы Q1, Q2 … Qi. Для каждого Qi будем рассчитывать:
Скорость потока
Число Re:
коэффициент гидравлического сопротивления λ:
При Re <2320:
При 2320<Re <10d:
,
При 10d <Re <500d6
,
При 10d/Δ <Re <500d/Δ:
, Re>500d/Δ
Далее строим зависимость Рвс=f(Q). Проводим горизонтальную прямую, соответствующую рвс=1334 Па. Пересечение этой прямой с построенной зависимостью Рвс=f(Q) соответствует максимальному расходу. Результаты расчета представлены в таблице 2 и рис.6.
Таблица 2. Расчет расхода насосной установки
Q |
V |
ξф |
ξкол |
ξз |
Re |
Рвс |
м3/c |
м/c |
- |
- |
- |
- |
Па |
0,0100 |
0,0637 |
9 |
0 |
1 |
24965 |
61215 |
0,0200 |
0,1273 |
9 |
0 |
1 |
49931 |
55965 |
0,0300 |
0,1910 |
9 |
0 |
1 |
74896 |
47215 |
0,0400 |
0,2546 |
9 |
0 |
1 |
99862 |
34965 |
0,0500 |
0,3183 |
9 |
0 |
1 |
124827 |
19215 |
0,0593 |
0,3774 |
9 |
0 |
1 |
147997 |
1466 |
0,0600 |
0,3820 |
9 |
0 |
1 |
149793 |
-36 |
0,0700 |
0,4456 |
9 |
0 |
1 |
174758 |
-22786 |
0,0800 |
0,5093 |
9 |
0 |
1 |
199724 |
-49036 |
0,0900 |
0,5730 |
9 |
0 |
1 |
224689 |
-78787 |
Жирным выделено верно решение
Рис. 5 – зависимость Рвс от Q
Для более точного решения воспользуемся итерационным методом Ньютона
Таблица 3 – Метод Ньютона
Номер итерации |
Q |
P |
P' |
Qi-1 |
1 |
0,060142 |
17748,52 |
-1750019 |
0,05 |
2 |
0,059287 |
-1800,04 |
-2104990 |
0,060142 |
3 |
0,059281 |
-12,7969 |
-2075060 |
0,059287 |
4 |
0,059281 |
-0,00067 |
-2074844 |
0,059281 |
Получили Qmax = 0,059281
Для перекачки общего расхода жидкости Q=0,2 м3/с необходимо n=0,2/0,059281=3,37≈4 установки.