Определение внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

Задание 1

Для насосной установки, схема которой приведена на рисунке 4.1, необходимо:

1. Определить неизвестные величины.

2. Подобрать насос.

3. Построить совместную характеристику насоса и характеристику сети, а также характеристику η = f(Q).

4. Предложить способ регулирования для обеспечения необходимого расхода.

5. Определить потребляемую мощность насоса.

Рис. 1.1 – Схема насосной установки

Исходные данные:

Перекачиваемая жидкость – бензол.

Температура жидкости t = 70 °С.

Давление в приемном резервуаре р₂ = 2,0 ати.

Показания манометра р_м = 3,0 ат.

Диаметр трубопровода нагнетательной линии d_н2 δ₂ = 95 4 мм.

Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе v₂ = 2,2 м/с.

Высота всасывания h_вс = 3,5 м.

Высота нагнетания h_н = 8,0 м.

Длина всасывающей линии l₁ = 15,0 м.

Абсолютное давление в исходном резервуаре р₁ = 1,1 ат.

Высота установки манометра z_м = 0,5 м.

Неизвестные величины:

диаметр трубопровода всасывающей линии d_н1 δ₂;

длина нагнетательной линии l₂.

Решение:

Определение внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

Внутренний диаметр трубы определим из размеров трубы по следующей формуле:

, (1)

где d₂– внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– наружный диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– толщина стенки нагнетательного трубопровода, м.

.

Определение расхода жидкости в трубопроводах

Объемный расход жидкости в трубопроводах определим по формуле:

, (2)

где Q – объемный расход жидкости в трубопроводах, м³/с;

– скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с.

м³/с = 13,1 л/с.

Определение диаметра трубопровода всасывающей линии

Внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии определим по формуле:

, (3)

где – внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии, м;

– скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Примем скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе = 1,0 м/с, тогда внутренний диаметр трубопровода всасывающей линии будет равен:

.

Действительный диаметр трубы выбирают из ряда стандартных размеров труб выпускаемых промышленностью (приложение А [1]).

Выбираем стандартный размер всасывающего трубопровода d_н1 δ₁ = 133 7 мм. Тогда внутренний диаметр всасывающего трубопровода согласно формуле (1) будет равен:

.

Пересчитаем скорость жидкости во всасывающей линии:

.

Расчет коэффициента трения для нагнетательного и всасывающего трубопровода

Так как Re > 2320, коэффициент трения определяется по графику Г. А. Мурина или рассчитывается по формуле А. Д. Альтшуля:

, (5)

где – коэффициент трения;

– абсолютное значение эквивалентной шероховатости, м.

Выбираем для трубопровода стальные цельносварные трубы с незначительной коррозией. В этом случае согласно справочным данным абсолютное значение эквивалентной шероховатости составит Δ = 0,2 мм = 0,2 ∙ 10^–3 м (таблица А.4 [1]). Тогда коэффициент трения для всасывающего трубопровода равен:

;

для нагнетательного трубопровода:

.

Расчет потребного напора

Потребный напор определяется по формуле:

, (7)

где Н_потр– потребный напор, м;

Н_г– геометрическая высота подъема жидкости, м;

р₂– давление в напорном резервуаре, Па;

р₁– давление в исходном резервуаре, Па;

– потери напора в трубопроводе.

По условию абсолютное давление в исходном резервуаре р₁ = 1,1 ат = 1,0791∙ 10⁵ Па.

Избыточное давление в напорном резервуаре . Тогда абсолютное давление в напорном резервуаре .

Геометрическая высота подъема жидкости определяется как сумма высоты всасывания и высоты нагнетания:

, (8)

где – высота всасывания, м;

– высота нагнетания, м.

м.

Потери напора в трубопроводе определяются как сумма потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии:

. (9)

Тогда потребный напор, обеспечивающий заданный расход будет равен:

м.

Подбор насоса

Исходными параметрами для подбора насоса являются производительность (подача), соответствующая заданному расходу жидкости и потребный напор. Пользуясь, сводным графиком подач и напоров определяем марку насоса (приложение В). Для этого на график наносим точку с координатами Q_задан, Н_пот. Насос, в поле которого попала точка, принимают для данного трубопровода. Точка с координатами (13,1 л/с, 39,64 м) попадает в рабочее поле насоса 3К-6 с частотой вращения рабочего колеса n = 2900 об/с.

Задание 1

Для насосной установки, схема которой приведена на рисунке 4.1, необходимо:

1. Определить неизвестные величины.

2. Подобрать насос.

3. Построить совместную характеристику насоса и характеристику сети, а также характеристику η = f(Q).

4. Предложить способ регулирования для обеспечения необходимого расхода.

5. Определить потребляемую мощность насоса.

Рис. 1.1 – Схема насосной установки

Исходные данные:

Перекачиваемая жидкость – бензол.

Температура жидкости t = 70 °С.

Давление в приемном резервуаре р₂ = 2,0 ати.

Показания манометра р_м = 3,0 ат.

Диаметр трубопровода нагнетательной линии d_н2 δ₂ = 95 4 мм.

Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе v₂ = 2,2 м/с.

Высота всасывания h_вс = 3,5 м.

Высота нагнетания h_н = 8,0 м.

Длина всасывающей линии l₁ = 15,0 м.

Абсолютное давление в исходном резервуаре р₁ = 1,1 ат.

Высота установки манометра z_м = 0,5 м.

Неизвестные величины:

диаметр трубопровода всасывающей линии d_н1 δ₂;

длина нагнетательной линии l₂.

Решение:

Определение внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода

Внутренний диаметр трубы определим из размеров трубы по следующей формуле:

, (1)

где d₂– внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– наружный диаметр нагнетательного трубопровода, м;

– толщина стенки нагнетательного трубопровода, м.

.