Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова.

Кафедра процессов и аппаратов

химической технологии

Домашнее задание

«Расчет центробежного насоса»

вариант № 18

Студент: Тихонов С.И

Группы: ХТ-308

Преподаватель: проф. Захаров М.К.

Москва 2012

1. Задание:

Центробежный насос перекачивает жидкость при температуре t из резервуара с давлением P₀ в резервуар с давлением P₁ по трубе длиной l и диаметром d. Уровни жидкости в сосудах находятся на расстоянии h_Г по вертикали. На трубе имеется n_K колен и n₀ отводов под углом 90⁰, n_C сужений(отношение сечений 2:1) и n_P расширений (отношение сечений 1:2), n_B полностью открытых прямоточных вентилей. Число оборотов насоса – n(об/мин). Частная характеристика задана сопряжёнными значениями напоров H(м), расходов и КПД .

Найти рабочую точку центробежного насоса, а также предельную геометрическую высоту всасывания и мощность.

При расчёте принять, что длина всасывающего трубопровода составляет 15% от полной его длины

Таблицы исходных данных:

Жидкость: ацетон(CH₃-CO-CH₃)

P0	P1	l	d	hГ	t	nK	n0	nC	nP	nB	n
ата	ата	м	мм	м	0С	−	−	−	−	−	об/мин
6,0	4,5	160	156	29	22	1	−	−	2	1	930

Отношение H/ν/η для разных пар сопряженных величин:

H (м)	10	16	14	12	9
ν (л/сек)	0	15	28	47	61
η (%)	0	53	57	47	34

2. Решение:

Для начала необходимо выписать значения плотности и вязкости для воды при t=20°С :

ρ = 791 кг/м³ [1, табл. IV, стр. 512]

μ = 0,322∙10^-3 Па∙c [1, табл. IX, стр. 516]

Для дальнейших расчетов потребуются значения скорости движения жидкости в трубе. Его можно рассчитать по формуле:

ω = 4∙ν/π∙d² (1)

Для определения гидравлического коэффициента вязкости (λ_г) необходимо рассчитать значение коэффициента Рейнольдса по формуле:

Re = ω∙d∙ρ/μ (2)

Из нижеследующих расчетов видно, что коэффициент Рейнольдса лежит в пределах: 10⁶<Re<10⁷. Таким образом, для расчета λ_г воспользуемся формулой Женеро:

λ_г = 0,16/Re^0,16 (3)

Также выпишем необходимые значения местных сопротивлений:

ξ_к = 1,1

ξ_р = 0,25 (для Re > 10000)

ξ_в = 0,42 (для значения d = 150 мм)

[1, табл. XIII, стр. 520]

∑n∙ξ = 1,1∙n_к + 0,25∙n_р + 0,42∙n_в (4)

Расчетная формула напора, создаваемого в трубопроводе, с учетом (1), (3) и (4) имеет вид:

H_тр = H_г + (λ_г ∙ l/d + ∑n∙ξ) ∙ ((16 ∙ ν²)/(π² ∙ d⁴ ∙ 2g)) + (P₁ – P₀)/(ρ ∙ g) (5)

Рассчитаем все необходимые значения и занесем их в таблицу:

ν, м3/с	H, м	ω, м/с	Re	λг	Hтр , м
0	10	0	0	-	10,0
0,015	16	0,785	2,92*105	2,14*10-2	10,8
0,028	14	1,46	5,45*105	1,93*10-2	12,4
0,047	12	2,46	9,14*105	1,78*10-2	16,3
0,061	9	3,19	1,19*106	1,71*10-2	20,2

По данным значениям построим диаграммы зависимости требуемого напора и напора, развиваемого насосом от производительности. Найдем рабочую точку (точка пересечения характеристики насоса (H-ν) и характеристики сети).

Таким образом, параметры рабочей точки: H ≈ 13,5 м, ν ≈ 0,033 м³/сек

Найдем величины Re, ω и λ_г в рабочей точке:

λ_г = 0,16/Re^0,16=0,16/(6,62*10⁵)^0,16=1,87*10^-2

ω = 4∙ν/π∙d²=4*0,033/3,14*0,156²=1,73 м/с

Для нахождения предельной геометрической высоты всасывания выпишем давления насыщенного пара ацетона при 20°С:

P_t = 24793,8 Па [1, табл. XLIV, стр. 541]

Расчетная формула для предельной теоретической высоты всасывания:

(6)

h_кав рассчитывается по формуле:

(7)

Подставим найденное в (6):

Найдем мощность, потребляемую насосом, по формуле:

N = (ρ ∙ ν ∙ g ∙ h)/η (8)

КПД в рабочей точке ≈ 55 %

Рассчитаем мощность для КПД рабочей точки:

N = (ρ ∙ ν ∙ g ∙ h)/η=(791*0,033*9,81*13,5)/0,55*1000=6,29 кВт.

Список используемой литературы

1. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П. Г. Романкова. – 13-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.:ООО ТИД «Альянс», 2006.-576с.

2. Общий курс Процессов и Аппаратов ХТ. Учебник В.Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носков Физмат книга, 2006.

6