- •Расчет и выбор насоса
- •Характеристики насоса цнс 300-120…600
- •Выбор коллектора
- •Расход трубопроводной арматуры в коллекторе
- •Расчет трубопровода и потерь в трубопроводе
- •Перечень местных сопротивлений в трубопроводе
- •Результаты табулирования уравнения характеристики
- •Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощность двигателя насоса
- •Характеристики электродвигателя насоса цнс установки главного водоотлива
- •Работа установки и ее экономические показатели
- •6 Дополнительное оборудование и сооружения установки
- •Экономическая плотность тока [16]
- •Сопротивления трех- и четырехжильных бронированных и шахтных кабелей с медными жилами (Ом/км) [16]
- •7. Вспомогательное оборудование
- •Список литературы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Кузбасского государственного технического университета
имени Т.Ф.Горбачева”
Кафедра стационарных и транспортных машин
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Стационарные машины»
на тему: «Расчет водоотливной установки»
Выполнил: ст. гр.ОЭ-091
Савинцев Д.И.
Проверил:
Кобылянский Д. М.
Кемерово 2013
Содержание
1. Расчет и выбор насоса………………………………………………….
2. Выбор коллектора………………………………………………………
3. Расчет трубопровода и потерь в трубопроводе………………….........
4. Определение вакуумметрической высоты всасывания и
мощность двигателя насоса…………………….…………………………
5. Работа установки и ее экономические показатели……………………
6. Дополнительное оборудование и сооружение установки……………
7. Вспомогательное оборудование……………………………………….
8. Список литературы……………………………………………………..
Исходные данные:
Высота подъема воды Н = 180 м
Нормальный часовой приток воды Qmin= 170 м3/ч
Максимальный часовой приток воды Qmax = 230 м3/ч
Срок службы водоотливной установки Т = 10 лет
Длина трубопровода Lтр = 800 м
Время максимального притока tд.мах = 35 дней
Количество поворотов трубопровода на плане n = 8 шт
Расчет и выбор насоса
1.1 Определение производительности насосного агрегата.
Производительность одного насоса и рабочей группы насосов определять расчетом из условия, что суточный максимальный приток следует откачать не более чем за 20 часов.
(1)
где Qmax – максимальный часовой приток воды, м3/ч.
1.2 Ориентировочный напор насоса.
(2)
где Нг – геометрическая высота подъема воды, м
Значение Нг определяется как расстояние, измеренное по вертикали от нижнего уровня воды в водосборнике до уровня слива ее в самотечный коллектор или отводящую канаву на поверхности, тогда
(3)
где Нвс.ор = 3 м – ориентировочная высота всасывания, м;
hn = 1 м – превышение трубопроводом уровня дневной поверхности, м.
1.3 Выбор типоразмера насоса.
Заданным условиям удовлетворяет насос ЦНС 300-120...600
Характеристики насоса цнс 300-120…600
Таблица №1
Насос |
Zк, ед |
Qопт, м3/ч |
Нк, м |
Рабочая хар-ка м3/ч |
η, ед |
n, об/мин |
Hв.доп. при t= 25 |
Hк.о., м |
ЦНС 300-120…600 |
4 |
300 |
60 |
220-380 |
0,71 |
1475 |
3,5 |
66,9 |
Определяем необходимое число рабочих колес (ступеней):
(4)
где Нк – напор, создаваемый одним рабочим колесом, при Qор, м
Принимаем zк = 4.
Определяем оптимальный напор насоса:
(5)
Определяем напор насоса при нулевой подаче:
(6)
Окончательно принимаем насос ЦНС 300-240.
Устойчивость режима работы оценивается выполнением условия:
(7)
вариант приемлем.
Выбор коллектора
Схемы коллектора.
(8)
Принимаем двухтрубный коллектор.
Расход трубопроводной арматуры в коллекторе
Таблица №2
Рисунок |
ny |
nт |
За |
Тр |
От |
Зн |
Рд |
Пд |
4.2, а |
3 |
2 |
8 |
10 |
4 |
1 |
2 |
0 |
1 – индивидуальный напорный трубопровод; 2 – тройник для подключения насоса; 3 – байпас для сброса воды из коллектора; №№ 1-3 – номера насосных агрегатов; 4 – задвижка; 5 – манометр.
Расчет трубопровода и потерь в трубопроводе
Расчет диаметра трубопровода.
При расчете трубопровода водоотливной установки необходимо выбрать оборудование для всасывающего и нагнетательного трубопроводов и определить их длину из общей протяженности трубопровода. Приняв типовую насосную камеру, составляем схему трубопровода.
Определяем оптимальный диаметр напорного трубопровода на участке
(9)
где к – коэффициент, зависящий от числа напорных трубопроводов ( при трех трубопроводов к=1).
При данном диаметре трубопровода, в трубопроводе имеются большие потери напора, следовательно, выбираем следующий диаметр из таблицы и принимаем трубы с внутренним диметром Dн = 203 мм.
Для уменьшения гидравлических сопротивлений диаметр всасывающего трубопровода следует принимать больше расчетного значения на 25-50 мм:
Dвс = 0,203 + 0,05 = 0,253 м = 253 мм
Принимаем Dвс = 273 мм
Определение толщины стенки труб.
Толщина стенки напорного трубопровода определяется из условия прочности по максимальному давлению воды с учетом его срока службы и интенсивности износа внутренней и наружной поверхностей.
Определяем давление для нижнего сечения напорного трубопровода:
(10)
где, ρ – плотность воды – 1020, кг/м3;
g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с2;
Hор – напор, создаваемый одним насосом при откачке максимального притока, м.
Определяем расчетную толщину стенки трубы:
(11)
где k1 – коэффициент, учитывающий прочностные свойства материала труб ( для стали 20 k1=2,25);
D – внутренний диаметр трубы, м ;
Р – давление в нижней части колонны труб, МПа;
α1 – скорость коррозионного износа наружной поверхности труб, мм/год (при ведении взрывных α1=0,25);
α2 – скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год (при кислотных водах с водородным показателем pH=6 α2=0,1);
Т – срок службы трубопровода, лет;
kc – коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки (для труб обычной точности изготовления при толщине стенки до 15 мм kс=15%).
Принимаем толщину стенки трубы δ = 7 мм.
Принимаем толщину стенки трубы δ = 6 мм.
Принимаем трубы бесшовные горячедеформированные ГОСТ 8732-78
На нагнетание 203х6
На всасывании 273х7
Определяем расход скорости воды для всасывающего трубопровода:
(12)
Скорости движения жидкости в трубопроводах не должны превышать предельно допустимых, во всасывающем трубопроводе скорость движения жидкости должна входить в диапазон 1 ÷ 1,5 м/с, а в нагнетающем трубопроводе 2 ÷ 2,5 м/с.
т.к. скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе превышает предельно допустимую, я выбираю трубу с Dвс=299 мм, далее производится перерасчёт скорости жидкости во всасывающем трубопроводе:
(13)
Определяем расход скорости воды для напорного трубопровода:
(14)
т.к. скорость движения жидкости в нагнетающем трубопроводе превышает предельно допустимую, я выбираю трубу с Dнагн=245 мм, далее производится перерасчёт скорости жидкости в нагнетающем трубопроводе:
(15)
После расчёта окончательно принимаем трубы бесшовные горячедеформированные ГОСТ 8732-78
На нагнетание 245х6
На всасывании 299х7
Определяем коэффициент гидравлического трения по формуле Шевелева для стальных труб в подводящем трубопроводе:
(16)
Определяем коэффициент гидравлического трения по формуле Шевелева для стальных труб в напорном трубопроводе:
(17)
Расчет потерь напора в трубопроводе.
Для определения потерь напора соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводе нужно использовать уравнение Дарси-Вейсбаха:
(18)
где λвс, λнаг – коэффициент гидравлического трения по длине соответственно для всасывающего и нагнетательного трубопроводов;
lвс, lнаг – суммарная длина прямолинейных участков соответственно для всасывающего и нагнетательного трубопроводов;
∑ εвс,∑ εнаг – суммарное количество местных сопротивлений соответственно для всасывающего и нагнетательного трубопроводов;
Vвс, Vнаг – скорость движения воды соответственно для всасывающего и нагнетательного трубопроводов.