5. Подбор
насоса и описание его конструкции
Выбор насоса для
заданной технологической схемы производится
по каталогу [4] ЦИНТИхимнефтемаша на основании
расчёта гидравлических параметров технологической
схемы. При выборе насоса учитываем, что
требуемый режим насоса (подача и напор)
должен находиться в пределах его рабочей
характеристики.
Типоразмер насоса
выбирает по максимально необходимой
подаче и сопротивлению системы, в которую
устанавливает насос, при этой подаче.
По результатам расчётов
Qmax=60м3/ч
Нmax=23.17м
В соответствии с
этим согласно [4] выбираем насос К90/35 с
подачей Q= 90м3/ч, напором Н=35м. Частота вращения
вала насоса n=2900 об/мин, мощность насоса
N=11кВт. Масса насоса Мн=102кг. Минимальный КПД насоса ?=77%.
Диаметр рабочего колеса D2 = 163 мм. Произведён
насос на Катайском насосном заводе.
Насосы типов К и
КМ с деталями проточной части из серого
чугуна изготовляются с производительностью
5-360м3/ч и напором 10-90м для перекачивания
воды с температурой от 0 до 850С, а также других жидкостей, сходных
с водой по плотности и химической активности.
Насосы типа К - консольные
одноступенчатые с приводом от электродвигателя
через упругую муфту, с односторонним
подводом жидкости к рабочему колесу.
Подвод жидкости - горизонтально по оси
вала, отвод - вертикально вверх.
Основные детали
- корпус насоса, крышка корпуса, рабочее
колесо, узел уплотнения вала, опорная
стойка и соединительная упругая муфта.
Рабочее колесо закрытого
типа, закреплено на валу при помощи шпонки
и гайки; разгруженное от осевых усилий
(за счёт разгрузочных отверстий в заднем
диске колеса).
Корпус насоса представляет
собой чугунную отливку, внутренняя полость
которой изготовлена в виде спирали, переходящей
в напорный патрубок. Крышка корпуса отлита
за одно целое с входным патрубком насоса.
Графическая характеристика
насоса К 90/35; n=2900 об/мин.
6. Расчет
конструкции и основных параметров
насоса
Определение коэффициента
быстроходности:
Тип рабочего колеса-нормальное.
Расчет коэффициентов
полезного действия.
объемный к. п. д.:
гидравлический
к. п. д.:
,
где - приведенный
диаметр, мм.
мм;
Механический к.
п. д. принимаем равным 0,93 ().
Полный к. п. д.:
Мощность на валу
насоса, кВт:
кВт.
Крутящий момент
на валу,
Приняв допустимое
напряжение кручения равным 150 , рассчитываем
диаметр вала, мм:
мм.
Диаметр ступицы,
мм:
мм.
Длина ступицы, мм:
мм.
Диаметр рабочего
колеса на входе, мм:
мм.
Вычисление скоростных
характеристик на входе в колесо.
Окружная скорость,
м/с:
м/с
Меридиональная
составляющая абсолютной скорости, м/с:
Задавшись углом
атаки лопасти , определяем угол лопасти
на входе в рабочее колесо:
, , ,
Задавшись коэффициентом
стеснения входного отверстия , рассчитываем
ширину лопасти на входе, мм:
мм.
Угол лопасти на
выходе из рабочего колеса принимается
равным .
Окружная скорость
на выходе из рабочего колеса определяется
из выражения:
Диаметр рабочего
колеса на выходе, мм:
мм.
Ширина лопасти на
выходе из рабочего колеса
мм.
Число лопаток рабочего
колеса:
Осевая сила:
,
где - угловая скорость
вращения вала, , 1/с.
с-1
Рассчитываем кавитационные
характеристики насоса.
Кавитационный запас,
м:
,
где - давление всасывания,
Па;
- давление насыщенного
водяного пара при 200С, .
м.
Критическая высота
всасывания, м:
,
где - коэффициент,
определяющий скорость насоса к кавитационным
явлениям, принимается .
м.
Допустимая высота
всасывания, м:
м.
Определение действительных
характеристик рассчитанного насоса.
Так как стандартный
выбранный насос и рассчитанный насос
должны быть подобными, действительные
характеристики рассчитываются по формулам
подобия насосов:
,
,
,
.
Пересчет характеристик
осуществляется следующим образом.
Диапазон производительности
насоса делится на десять интервалов с
определенным шагом и составляется таблица,
в которую заносятся значения напора,
к. п. д. и мощности, соответствующие данному
интервалу по производительности для
стандартного насоса. По формулам (33 - 36)
осуществляется пересчет характеристик
для рассчитанного насоса.
Характеристики
стандартного насоса:
| |
точка |
Q |
H |
N |
? |
|
1 |
12 |
32 |
5 |
9 |
|
2 |
24 |
34 |
6 |
40 |
|
3 |
36 |
34 |
7 |
57 |
|
4 |
48 |
34 |
8 |
68 |
|
5 |
60 |
33 |
9 |
70 |
|
6 |
72 |
31 |
9 |
75 |
|
7 |
84 |
29 |
10 |
72 |
|
8 |
96 |
25 |
10 |
70 |
|
9 |
108 |
20 |
10 |
65 |
|
10 |
120 |
18 |
11 |
55 |
|
| |
|
|
|
|
|
Характеристики насоса с пересчитанным
рабочим колесом
| |
точка |
Q |
H |
N |
? |
|
1 |
10 |
28.4 |
3.7 |
8.99 |
|
2 |
20 |
30.2 |
4.4 |
40.37 |
|
3 |
30.1 |
30.2 |
5.2 |
56.98 |
|
4 |
40.1 |
30.2 |
5.9 |
68.42 |
|
5 |
50.1 |
29.3 |
6.7 |
69.71 |
|
6 |
60.1 |
27.5 |
6.7 |
74.60 |
|
7 |
70.2 |
25.7 |
7.4 |
72.06 |
|
8 |
80.2 |
22.2 |
7.4 |
70.17 |
|
9 |
90.2 |
17.7 |
7.4 |
64.92 |
|
10 |
100.2 |
16 |
8.1 |
60.47 |
|
| |
|
|
|
|
|
7. Выбор
электродвигателя
Мощность электродвигателя
определяют по формуле:
где K - коэффициент
запаса. Принимаем К=1.25.
кВт.
По величине подбираем
ближайший больший по мощности электродвигатель.
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
АО 2-51-2, мощность 10кВт.
НАСОС К90/35.
МАССА НАСОСА 102 кг.
МАССА АГРЕГАТА 295
кг.
Заключение
В ходе курсовой
работы были произведены гидравлические
расчёты насосной установки, а также был
подобран центробежный насос по полученным
результатам.
Для получения конечного
результата данной курсовой работы - выбора
центробежной гидравлической машины,
были произведены вычисления сопротивлений
на трение по длине трубопровода и местных
сопротивлений, возникающие из-за перемещения
жидкости по системе к точкам потребления
по трубопроводам.
Затем был выбран
участок с наибольшим потребным напором
путем сравнения всех трех вариантов.
Базовая ветвь - третья.
Величины потребных
напоров на трех заданных ветвях имеют
существенные различия (напор на первой
и третьей ветви различаются почти в два
раза). Так как третья ветвь является базовой
и определяет напор насоса, то две другие
ветви могут быть пересчитаны на меньшие
номиналы диаметров труб с целью оптимизации
трубопровода по его стоимости, исходя
из условия:
Нполн1=Нполн2=…=Нполнn
Но в большинстве
случаев такой пересчет не осуществляют,
а выполнение этого условия может быть
достигнуто за счет создания дополнительного
местного сопротивления на входе соответствующего
участка путем установки регулирующего
вентиля.
Из графической характеристики
полученного насоса видно, что требуемый
режим работы насоса попадает в рабочую
область. Рассчитанное рабочее колесо
D2/=153.5 мм обеспечивает напор в рабочей
точке А H/ =27.5м.
Погрешность между
H/ и Нтреб составляет 18%.
Список используемой литературы
1. Учебно-методические указания
к выполнению курсовой работы по дисциплине
" Насосы и компрессоры" для студентов
специальности 17.05 - Дзержинск. НГТУ, 1995.
2. МУ Выбор насоса для
заданной технологической схемы
для студентов специальности 17.05
- Дзержинск. ГПИ, 1989.
3. Методические указания
к дипломному проектированию "Расчет
гидравлического сопротивления
трубопроводов" для студентов
специальности 0516 всех форм обучения
- Дзержинск. ГПИ, 1985.
4. Центробежные консольные
насосы с осевым входом для
воды К и КМ. Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,
1985.
5. Черкасский В.М. Насосы,
вентиляторы, компрессоры. Учебник
для теплоэнергетических специальностей
вузов. - Москва.: Издательство "Энергия",
1977.