2.4 Выбор циркуляционного насоса

Секции орошения типа ОКФ-3 и ОКС1(2)-3 центрального кондиционера КТЦ-3 циркуляционными насосами не комплектуются. Для выбора насоса необходимо знать потери давления по контуру циркуляции. Поэтому предварительно составляется схема обвязки секции орошения по воде (рисунок 2.14). При составлении схемы следует предусмотреть:

– возможность получения требуемых процессов обработки воздуха (рециркуляция воды между поддоном и форсунками; смешение воды, поступающей с холодильной станции, и воды из поддона секции орошения);

– установку гибких вставок на всасывающей и нагнетательной стороне (для снижения шума и вибрации);

– обратные клапаны (для исключения попадания воды с источника холода в поддон секции орошения и обеспечения заполнения насоса водой);

– установку насосов серии К(КМ), Д или других типов, предназначенных для перемещения чистых жидкостей с температурой до 80 °С;

– возможность регулирования производительности насоса;

– применение трубопроводов циркуляционного контура из материалов, не подвергаемых коррозии (пластиковые, металлопластиковые, медные трубы).

С учетом указанных рекомендаций выполнена обвязки секции орошения, представленная на рисунок 2.14.

Для выбора насоса и выполнения его регулирования необходимо определить потери давления (напора) по контуру циркуляции (на всасывании, нагнетании, в форсунках, на преодоление высоты подъема жидкости (от оси насоса до верхнего уровня подачи воды к форсункам)) в теплый и холодный периоды года и построить характеристики указанных участков контура и характеристику насоса.

2.4.1 Гидравлический расчет всасывающих участков

Гидравлический расчет для всасывающих и нагнетательных участков следует производить для расчетного периода с максимальным расходом орошающей воды – это теплый период года.

Ориентировочная длина всасывающего участка l_вс=7,15 м.

1. Расчетный диаметр трубопровода

, (2.24)

где - объемный секундный расход воды, м³/с;

– скорость воды в первом приближениим/с.

, (2.25)

– часовой расход воды (жидкости),=кг/ч;

– плотность жидкости,кг/м³.

м³/с.

Диаметр всасывающего трубопровода

.

2) По [9] принимаем медные трубопроводы с наружным диаметром мм и внутренним диаметроммм.

1 – камера секции орошения ОКФ; 2 – поддон; 3 – циркуляционный насос; 4 – напорный бак холодной воды; 5 – приямок; 6 – всасывающая часть циркуляционного контура; 7 – нагнетательная часть циркуляционного контура; 8 – проходной клапан; 9 – гибкая вставка; 10 – клапан; 11– обратный поворотный клапан; 12 – напорный трубопровод холодной воды; 13 – переливной трубопровод холодной воды; 14 – трубопровод отепленной воды; 15,16, 17, 18 – трубопроводы слива; 19 – подпиточный трубопровод воды из водопровода; 20 – коллектор; 21 – трубопровод подвода орошающей воды к стойкам

Рисунок 2.14 – Обвязка по воде элементов секции орошения ОКФ кондиционера КТЦ3-63

3) Фактическая скорость воды в трубопроводе

, (2.26)

м/с.

4) Критерий Рейнольдса

, (2.27)

– кинематическая вязкость жидкости,м²/с.

.

5) Предельные критерии Рейнольдса:

, (2.28)

, (2.29)

- коэффициент эквивалентной шероховатости, для медных труб[9].

;

.

6) Коэффициент гидравлического трения

, (2.30)

.

7) Потери давления на трение

, (2.31)

.

8) Потери давления на местных сопротивлениях

, (2.32)

- сумма коэффициентов местных сопротивлений [21]:

= 0,6 – тройник (на проход);= 0,54 = 2 – 4 отвода трубопровода на 90°;– гибкая вставка;= 0,5 – резкое сужение (выход из поддона в трубопровод) и расширение (выход из трубопровода во всасывающий патрубок насоса;– обратный клапан подъемный.

.

9) Общие потери давления на всасывающем участке

, (2.33)

.

2.4.2 Гидравлический расчет нагнетательных участков

Материал трубопроводов нагнетательного участка принят аналогичным участкам на всасывающей стороне 6 насоса.

Нагнетательная часть циркуляционного контура 7 состоит из трех участков: первый участок – от нагнетательного патрубка насоса до коллектора 20 (длина участка ; внутренний диаметр медной трубы 153 мм;м³/с; местные сопротивления: изменения сечения; клапан); второй участок – коллектор 20 (длина участка; внутренний диаметр медной трубы 153 мм;м³/с; местные сопротивления: тройник (проход)); третий участок – от коллектора 20 до стойки с форсунками (длина участкам; внутренний диаметр медной трубы 103 мм;м³/с; местные сопротивления: клапан; отвод на 90°; изменение сечения).

Потери давления на трение на нагнетании

1) Потери давления на трение на 1– м участке

кПа

2) Потери давления на трение на 2– м участке

кПа

3) Потери давления на трение на 3– м участке

кПа,

где ,

м/с.

Потери давления на местные сопротивления

1) Потери давления на 1–м участке

2) Потери давления на 2–м участке

.

2. Потери давления на 3–м участке

Общие потери давления на нагнетании

.

2.5.3 Выбор циркуляционного насоса

Теплый период года

1. Общие потери давления , кПа,

, (2.34)

где – потери давления на всасывающем участке,;

– потери давления на нагнетательном участке,;

- потери давления в форсунках,;

- потери давления на подъем столба жидкости, определяе­мые по формуле

, (2.35)

где - ускорение свободного падения,м/с²;

плотность жидкости,кг/м³;

- высота уровня подъема жидкости на нагнетании, для оросительной секции ОКФ-3 кондиционера КТЦ3-63,[7].

.

Суммарные расчетные потери давления

.

2. Потери напора (в метрах водяного столба)

, (2.36)

,

,

,

,

,

где ,,,– потери напора на всасывании, нагнетании и в форсунках, потери напора на подъем столба жидкости и суммарные потери напора соответственно, м вод. ст.

3) Получение характеристики сети циркуляционного контура осуществляется графически. Для этого строятся характеристики последовательно соединенных всасывающего и нагнетательного участков, гидравлическая характеристика форсунки (выражения 2.37 –2.40) и строится линия постоянного статического давления (потери напора на подъем столба жидкости) (рисунок 2.13):

, (2.37)

, (2.38)

, (2.39)

, (2.40)

где – гидравлические характеристики сети на всасывании, нагнетании и гидравлическая характеристика форсунки ЭШФ 7/10 соответственно, м/(м³/ч)².

Объемный расход воды (жидкости)

,

где – расход воды в теплый период,=кг/ч.

м³/ч.

– часовой объемный расход (воды) жидкости в теплый период года м³/ч.

.

На рисунке 2.17 приведены характеристики участков циркуляционного контура, построенные по уравнениям 2.46 –2.49.

Рабочая точка Т на суммарной характеристике сети соответствует часовому объемному расходу воздуха =131,74 м³/ч и потере напора 13,47 м вод. столба.

По [10] выбирается насос типа К160/20 с частотой вращения об/мин – горизонтальный, консольный, одноступенчатый с осевым подводом воды. Характеристика насоса приведена на рисунке 2.17. Без проведения регулирования производительность насосаV_нас =146 м³/ч превышает требуемую.

Для работы насоса по пара­метрам рабочей точки Т необходимо изменить частоту враще­ния двигателя насоса. Требуемое число оборотов насоса определяется по уравнению

. (2.41)

об/мин.

Таким образом, чтобы выбранный насос К160/20 работал на заданную сеть, осуществляя подачу к форсункам воду в количестве =119,1 м³/ч, необходимо понизить частоту вращения двигателя насоса с номинальной (об/мин) до требуемой (об/мин).

Холодный период

Объемный расход воды (жидкости), подаваемой к форсункам в холодный период ,

,

где – расход воды (жидкости) в холодный период года,=кг/ч.

м³/ч.

Регулирование подачи требуемого расхода воды производится для того же насоса, который был выбран в теплый период года (тип К160/20; об/мин), изменением частоты вращения двигателя:

об/мин.

Консольный насос К160/20 способен подавать к форсункам и в холодный период года расчетный расход воды 112,9 м³/ч (рабочая точка Х). Для этого необходимо понизить частоту вращения двигателя насоса с номинальнойоб/мин дооб/мин.

Рисунок 2.15 – Графики зависимости характеристик сети насоса К160/20 в теплый период года.