Обоснование рабочего режима системы водотушения.
Для определения параметров насосов на установившемся режиме их работы строятся совмещенные характеристики насосов и систем в соответствии со следующим алгоритмом:
1. на координатную сетку H–Qнаносится паспортная характеристика насоса марки НЦВ 63/100.
2. на этом же рисунке строятся характеристики участков 1-3 и 2-3 (кривые IIиIII) по четырем точкам:
- первая точка:
участок 1-3: Q= 0,H=h13= 1,3
участок 2-3: Q= 0,H=h23= 1,3
- вторая точка:
участок 1-3: Q=Q13= 79,H=H13= 3,46
участок 2-3: Q=Q23= 59,H=H23= 2,49
- третья точка:
участок
1-3: Q=80,
участок
2-3: Q= 80,
- четвертая точка:
участок
1-3: Q=90,
участок
2-3: Q= 90,
3. для каждого насоса строятся их реальные характеристики (кривые IVиV) путем геометрического вычитания характеристик участков на соответствующих паспортных характеристик насосов по координате Н.
4. строится суммарная характеристика двух параллельно работающих пожарных насосов (кривая VI) путем геометрического суммирования их реальных характеристик по координатеQ.
5. строится характеристика трубопровода (кривая VII) по четырем точкам:
- первая точка:
Q= 0,H=h13= 1,3
- вторая точка:
Q34= 130,
- третья точка:
Q=145
- четвертая точка:
Q=180
6. аппроксимируя (при необходимости) характеристику трубопровода (кривая VII) до пересечения с суммарной характеристикой насосов (криваяVII), получаем точку системы А, координаты (QA,HA) которой являются параметрами рабочего режима.
7. проецируя точку А в направлении оси Н через реальные характеристики пожарных насосов на паспортные, находим рабочие показатели их работы (Qa,Ha) и по уровню последних оцениваем степень использования выбранных пожарных насосов в составе проецируемой системы.
3. Проектирование насосов системы водного пожаротушения
Проектирование насосов системы водного пожаротушения рекомендуется выполнять с помощью графоаналитического метода. В аналитической части осуществлять расчет параметров рабочего колеса и спирального канала насосов, а в графической – построение треугольника скоростей с определением неизвестных величин и схем рабочего колеса, профилей лопаток и спирально-отливного канала насосов.
Исходными данными при проектировании насосов являются найденные в предыдущем разделе значения рабочих параметров одного из насосов Qав м3/с и Нав м вод. ст.
Расчет параметров насосов
Расчет насосов выполняется в табличной форме.
Таблица 5
|
№№ п.п |
Наименование параметра, размерность |
Обозначение, формула, рекомендуемые значения или источник |
Численное значение |
Примечания |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1. |
Подача насоса, м3/с |
Q = Qa/3600=101,7/3600 |
0,023 |
|
|
2. |
Напор насоса, м вод. ст. |
H = Ha |
96,5 |
|
|
3. |
Частота вращения вала насоса, мин – 1 |
n из ряда: 730,960,1450,2900 |
2900 |
|
|
4. |
Коэффициент быстроходности, мин – 1 |
nS = 70 200
|
52.1 |
|
|
5. |
Плотность воды, кг/м 3 |
= 1000 |
1000 |
|
|
6. |
Общий КПД насоса |
= 0,6 0,75 |
0,7 |
|
|
7. |
Мощность насоса, кВт |
N
=*Q*H/(102*)= |
31.1 |
|
|
8. |
Диаметр вала насоса, мм |
dВ = (130 160)*(N/n)1/3=
=150∙ |
34 |
|
|
9. |
Диаметр втулки насоса, мм |
dВТ = (1,2 1,5)*dВ = 1,45∙34 |
50 |
|
|
10. |
Осевая скорость воды на входе в насос, м/с |
V0 = 2 4 |
3 |
|
|
11. |
Диаметр входа насоса, м |
D0 = (0,87 1,5)*Q1/2=1∙0,0231/2 |
0,152 |
|
|
12. |
Гидравлический КПД |
Г = 0,86 0,96 |
0,86 |
|
|
13. |
Переносная скорость воды на выходе лопастей, м/с |
U2
= 4*(H/Г)1/2 |
36.44 |
|
|
14. |
Проекция абсолютной скорости на выходе, м/с |
VU2 = 0,5*U2=0,5∙36.44 |
18.22 |
|
|
15. |
Угол установки лопасти на выходе, град |
2 = (15 30)0 |
15 |
|
|
16. |
Меридианная (радиальная) составляющая скорости на выходе, м/с |
Vm2 = (U2 – VU2)*tg2= =(36.44-18.22) tg15 |
4.88 |
Уточняется графически. При Vm2>4 изменяется 2 и U2 |
|
17. |
Относительная скорость воды на выходе, м/с |
W2 = Vm2/sin2=4.88/ sin15 |
18.86 |
|
|
18. |
Абсолютная скорость воды на выходе, м/с |
V2 = [(Vm2)2+(VU2)2]1/2=
= |
18.86 |
|
|
19. |
Меридианная (радиальная) составляющая скорости на входе, м/с |
Vm1 = Vm2 = V1 |
4.88 |
Уточняется графически |
|
20. |
Угол установки лопасти на входе, град |
1 = 2 – (0 3) |
14 |
Уточняется графически |
|
21. |
Переносная скорость воды на входе лопастей, м/с |
U1 = Vm1/tg1=4.88/ tg14 |
19.56 |
|
|
22. |
Относительная скорость воды на входе, м/с |
W1 = Vm1/sin1=4.88/ sin14 |
20.17 |
|
|
23. |
Выходной диаметр рабочего колеса, м |
D2 = 19,1*U2/n=19,1∙36.44/2900 |
0,24 |
|
|
24. |
Диаметр средних точек на входе лопастей, м |
D1 = 19,1*U1/n=19,1∙19.56/2900 |
0,13 |
|
|
25. |
Объемный КПД насоса |
0 = 0,96 0,98 |
0,96 |
|
|
26. |
Ширина меридианного канала на входе, м |
b1 = 0,32*Q/(D1*0*V0)= =0,32∙0,023/(0,13∙0,96∙3) |
0,028 |
|
|
27. |
Ширина меридианного канала на выходе, м |
b2 = D1*b1*Vm1/(D2*Vm2)= =0,13∙0,028∙4.88/(0,24∙4.88) |
0,015 |
|
|
28. |
Число лопастей колеса |
Z = 6,5*[(D1+D2)/(D2–D1)]* *[sin(1+2)/2] = =6,5[0,13+0,24]/ [0,24-0,13] ∙[sin(15+14)/2] |
6 |
|
|
29. |
Значение центрального угла, град |
= 3600/Z=360/6 |
60 |
|
|
30. |
Диаметр спирального канала в сечении, м: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 |
20 21 =1,13*(1*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(1∙0,023/8∙4.88)1/2 22 =1,13*(2*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(2∙0,023/8∙4.88)1/2 23 =1,13*(3*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(3∙0,023/8∙4.88)1/2 24 =1,13*(4*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(4∙0,023/8∙4.88)1/2 25 =1,13*(5*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(5∙0,023/8∙4.88)1/2 26 =1,13*(6*Q/8*Vm2)1/2 =1,13(6∙0,023/8∙4.88)1/2 27 =1,13*(7*Q/8*Vm2)1/2= =1,13(7∙0,023/8∙4.88)1/2 28 =1,13*(8*Q/Vm2)1/2= =1,13(8∙0,023/8∙4.88)1/2 |
0,000
0,027
0,038
0,047
0,054
0,061
0,067
0,072
0,077 |
|
Вывод
В системе водяного пожаротушения установлены два центробежных стационарных насоса НЦВ 63/100, давление у пожарных кранов при работе каждого насоса р = 0,75-0,81 МПа, что удовлетворяет требованиям Правил Регистра [р]≥0,26.
Размеры условных проходов труб выбраны из стандартного ряда в соответствии с СТ СЭВ 254-76. в системе применяются стальные трубы со скоростью движения воды в соответствии с требованиями Правил Регистра для напорных трубопроводов.