Расчет центробежного насоса

1. Расчет центробежного насоса

Центробежный насос необходимо установить на высоте 5 м над уровнем открытого водоема для перекачки G, м3/ч воды в реактор, работающий под избыточным давлением Pизб, МПа.  Геометрическая высота подъема воды H, м. Температура воды t, °С. На линии нагнетания (Lн) расположены n1 отводов под углом 90° и n2 отводов под углом 110°, а также n3 нормальных вентиля и n4 прямоточных. На линии всасывания (Lвс) установлено n5 прямоточных вентилей и n6 отводов под углом 90°. Следует выбрать насос по напору и мощности.

Поскольку «Геометрическая высота подъема воды H, м» не заданы, то принимаю как в примере НГ=20м.

Решение

1.Выбор диаметра трубопровода проведем, приняв скорость воды во всасывающей и нагнетательной линиях одинаковой и равной 1,5м/с:

[pic 1]

Выбираем стальной трубопровод с незначительной коррозией.

2. Расчет потерь на трение и местные сопротивления.

Определим режим течения воды:

[pic 2]

Режим течения турбулентный.

Среднее значение абсолютной шероховатости стенок труб е=0,2мм [1,табл.XII]. Относительная шероховатость dэ/е=94/0,2=470. По графику 1.5 [1] находим значение коэффициента трения λ=0,0235.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии:

[pic 3]

где [pic 4] =0,5 – вход в трубу ( с острыми краями); [pic 5] - прямоточный вентиль ( для d=100мм и Re>3∙105); [pic 6]=A∙B=1,0∙0,11=0,11 – отвод под углом 900 [1, табл. XIII]

тогда

[pic 7]

[pic 8]

Потери напора на всасывающее линии:

[pic 9]

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:

[pic 10]

где [pic 11]=1,0 - выход из трубы; [pic 12]=А2∙В2=1,0∙0,11=0,11 – отвод под углом 900;

[pic 13]=А3∙В3=1,13∙0,11=0,12 – отвод под углом 1100; [pic 14] - нормальный вентиль ( при d=100мм); [pic 15] - прямоточный вентиль ( при Re>3∙105).

Тогда

[pic 16]

[pic 17]

Потери напора на нагнетательной линии:

[pic 18]

Общие потери напора:

[pic 19]

3 Выбор насоса.

Рассчитаем полный напор, развиваемый насосом:

[pic 20]

Полезная мощность насоса:

[pic 21]

Для центробежного насоса средней производительности принимаем η=ηпηдηн=0,6.

Тогда мощность, потребляемая двигателем насоса:

[pic 22]

По таблице 2.5[1] устанавливаем, что по заданным производительности и напору следует выбрать центробежный насос марки Х45/21, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=1,25∙10-2м3/с, напор Н=42м, КПД насоса 0,6. Насос снабжен двигателем АО2-62-2 номинальной мощностью 17кВт (ηд=0,88, частота вращения вала n=48,3об/с).

4. Предельная высота всасывания

Для центробежных насосов запас напора, необходимый для исключения кавитации, рассчитываем по формуле:

[pic 23]

По формуле

[pic 24]

где А – атмосферное давление, [pic 25] - давление насыщенного пара при соответствующей температуре.

[pic 26]

Здесь А=10,25 [1, табл. XIX], [pic 27]=0,335м при 250С [1, табл.2.2]

Таким образом, расположение насоса на высоте  5м над уровнем водоема вполне допустимо.

2. Расчет кожухотрубчатого теплообменника

Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для нагревания G2, т/ч вещества с начальной температуры t2н до конечной температуры t2к=tкип. Нагревание проводится водяным паром, давление которого ps, атм.