Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети
Рудневым С.С. предложено следующее уравнение для определения высоты всасывания центробежных насосов:
 | (40) |
где 
– эффективная (допустимая) статическая высота всасывания, отнесенная к горизонтальной оси рабочего колеса, м;
- давление на свободную поверхность сверх упругости паров, м;
– давление на свободную поверхность, равное атмосферному давлению, если жидкость поступает в насос из открытого резервуара (рис. 5), и давлению в резервуаре, если жидкость поступает в насос из закрытого резервуара (рис 6.), м;
– давление насыщенных паров жидкости при данной температуре, м (рис. 18, 19[8]);
– число оборотов вала насоса в минуту;
Q – подача (расход) насоса (для колеса с двусторонним входом Q принимается равным половине расхода), м3/с;
Скр – коэффициент, зависящий от удельной быстроходности насоса (табл.6).
Таблица 6
 | 50-70 | 70-80 | 80-150 | 150-220 |
| Скр | 600-750 | 800-1000 | 1000-1200 |
Положительное значение обозначает вакуум, отрицательное значение – подпор:
 | (41) |
где 
– геодезическая высота всасывания, м;
– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.
Для определения всасывающей способности центробежного насоса уравнение (40) следует представить в виде
 | (42) |
Чем меньше 
, тем лучше всасывающая способность насоса и тем больше может быть геодезическая высота всасывания .
При перекачке горячих нефтепродуктов жидкость находится под давлением собственных паров, т.е. в состоянии равновесия с давлением паров, и, следовательно, 
и 
Уравнение (42) в этом случае принимает такой вид:
 | (43) |
Т.е. для работы насоса необходим подпор . Учитывая потери насоса во всасывающем трубопроводе, очевидно, будем иметь геодезический подпор, равный 
Однако для горячих нефтепродуктов величину геодезического подпора не следует принимать менее 2 м ввиду возможности газообразования в насос. При определении абсолютного давления на поверхности жидкости в резервуаре следует иметь в виду, что барометрическое (атмосферное) давление изменяется во времени, колеблясь около среднего значения в зависимости от высоты местности над уровнем моря (табл. 7).
Таблица 7
| Высота местности над уровнем моря, м | Среднее барометрическое (атмосферное) давление | |
| мм рт.ст. | м вод.ст. | |
| 10,3 10,1 9,8 9,6 9,4 9,2 8,6 8,1 7,2 5,7 |
При проектировании насосной установки и выборе насоса должны быть выполнены также условия бескавитационной работы насоса. В связи с этим в сети, непосредственно у входного патрубка насоса, полная удельная энергия жидкость должна быть больше упругости ее паров, т.е. сеть должна обладать определенным кавитационным запасом, величина которого должна превышать допускаемый кавитационный запас насоса, указанный на его характеристике.
Для нормальной бескавитационной работы насоса в сети должно выполняться условие
 | (44) |
где 
- кавитационный запас в сети у входного патрубка насоса, м;
- допускаемый кавитационный запас насоса, определяемый по его характеристике, м;
0,5 – гарантирующий от наступления кавитации запас давления, м.
Величина кавитационного запаса напора сети может быть найдена из уравнения Д.Бернулли, составленного для двух сечений, одно из которых взято по свободной поверхности жидкости в питающем резервуаре, а второе – у входного патрубка насоса (рис. 5 и 6).
 | (45) |
Рис.5 Рис.6
Если уровень жидкости в питающем резервуаре ниже оси вала насоса и плоскость сравнения (О-О) выбрана так, что она совпадает с горизонтальной осью вала насоса, то применительно к выбранным сечениям (рис. 5) будем иметь: 
– величина максимально возможного снижения уровня в питающем резервуаре в процессе насоса (геодезическая высота всасывания); 
абсолютное давление на свободной поверхности жидкости в резервуаре, из которого ведется откачка жидкости; 
- абсолютное давление в приемном патрубке насоса; 
– давление паров перекачиваемой жидкости при температуре перекачки; 
– кавитационный запас давления в сети перед входным патрубком насоса; 
– гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе.
Разницей скоростных напоров в выбранных сечениях, как правило, пренебрегают вследствие ее малости и тогда решение уравнения (45) относительно запаса напора сети будет иметь вид
 | (46) |
В том случае, когда уровень жидкости в питающем резервуаре выше оси насоса (рис. 6), то решение уравнения (45) приводит к выражению
 | (47) |
где – максимально возможное в процессе работы насоса снижение уровня жидкости в питающем резервуаре.
В случае перекачки вязких жидкостей допускаемый кавитационный запас должен быть пересчитан по формуле:
 | (48) |
где 
- коэффициент пересчета, определенный по графику на рис. 103 [8].
Последовательность расчетов в данном разделе должна быть следующая:
1. Определяется – давление насыщенных паров жидкости при данной температуре по графику (рис.7) и переводится в Па
2. Давление на свободную поверхность и давление насыщенных паров переводятся в метры перекачиваемой жидкости по формулам HВ = PВ/g, Ht = Pt/g.
3. Вычисляется давление на свободную поверхность сверх упругости паров по формуле .
4. По формуле 
рассчитывается коэффициент быстроходности, где Q - подача насоса при максимальном к.п.д., n - число оборотов вала насоса в минуту, H - напор при максимальном к.п.д.
5. Согласно таблице 6 находится коэффициент, зависящий от удельной быстроходности насоса.
Рис. 7 Кривые упругости паров углеводородов
6. По уравнению (40) рассчитывается высота всасывания.
7. По уравнению (47) рассчитывается 
8. Для нормальной бескавитационной работы насоса в сети должно выполняться условие (44).
Подбор электродвигателя
Мощность на валу насоса определяется по формуле
 | (49) |
где ɣ - удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м3;
Q – заданная подача насоса, м3/с;
Н – напор насоса в режимной точке, м;
η – полный коэффициент полезного действия насоса в режимной точке.
Мощность электродвигателя определяется из выражения
 | (50) |
где к – коэффициент запаса, выбираемый в зависимости от мощности (табл.7)
Таблица 7
| Мощность на валу насоса N, кВт | До 20 | 20+50 | 50+300 | Свыше 300 |
| Коэффициент запаса мощности, К | 1,25 | 1,2 | 1,15 | 1,1 |
В пояснительной записке должно быть обоснованно исполнение электродвигателя. Так, например, если насосно – силовые агрегаты работают в условиях нефтеперерабатывающих или нефтехимических заводов, то электродвигатели необходимо выбрать во взрывозащитном исполнении.
Описание насосной установки
После окончания курсовой работы необходимо подробно описать насосную установку, указать ее комплектность. Отметить характерные особенности ее эксплуатации, условия пуска. Оценить достоинства и недостатки работы спроектированной установки в данных условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Забиров Ф.Ш., Филадельфов Т.П. Методические указания по оформлению текстовых документов, выполненных студентами в учебном процессе в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. – Уфа: Изд. УНИ. 1977. – 38с.
2. Дриацская З.В. и др. Нефти СССР справочник - М: Химия, 1975.-88с.
3. Справочник по специальным работам. Технологические трубопроводы промышленных предприятий. Часть 1./Под. Ред. Е.А.Николаевского и С.Д.Стерлина. – М.: 1964. – 784с.
4. Справочник по гидравлическим расчетам под редакцией П.Г.Киселева. 4-е изд. Перераб. И доп. – М.: Энергия, 1972. – 312с.
5. Соколов А.И. Методические указания по подбору центробежных насосов для химических производств. – Уфа: Изд. УНИ, 1981. – 38с.
6. Нефтяное оборудование. Каталог – справочник. Компрессоры и насосы. Т 1. – М.: Гостоптехиздат, 1958. – 236с.
7. Гаррио Н.А. Методическое руководство к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод» для студентов дневного отделения механического факультета специальности 0516 «Машины и аппараты химических производств». – Уфа: Изд. УНИ, 1978. – 25с.
8. Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. – М.: Гостоптехиздат, 1957. – 364с.
9. Елин В.И., Солдатов К.Н., Соколовский С.М. Насосы и компрессоры. – М.: Гостоптехиздат, 1960. – 398с.
10. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Н. Насосы и насосные станции. – М.: Стройиздат, 1976. – 297с.
11. Ашихмин В.И. Центробежные насосы. Методические указания к курсовому проекту и курсовой работе. – Грозный: Изд. ГНИ, 1978. – 29с.
12. Насосы: Каталог – справ./сост.Азарх Д.Н. – М.: Машгиз, 1958. – 424с.
13. Насосы. Каталог – справочник. 3-е изд. – М.: Машгиз, 1960. – 551с.
14. Бадеке К. и др. Насосы: Справочное пособие/Пер. с нем. В.В.Малюшенко, М.К.Бобка. – М.: Машиностроение, 1979. – 502с.
15. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. – М.: Машгиз, 1960. – 464с.
16. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. – М.: Энергия, 1977. – 424с.
17. Абдурашитов С.А. и др. Насосы и компрессоры. – М.: Недра, 1974. – 296с.
18. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М.: Машностроение, 1970. – 504с.
19. Лопастные насосы/Под редакцией Л.П.Грянко и А.Н.Папира. – Л.: Машиностроение, 1975. – 432с. С илл.
Приложение 1
Подача нефти в колонну
1– резервуар; 2 – насос; 3 – задвижка; 4 – фильтр; 5 – диафрагма; 6 –регулирующий клапан; 7 – теплообменники; 8 – трубопровод всасывающий; 9 – трубопровод нагнетательный; 10 – колонна.
| № варианта | Q, м3/ч | t,  | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | Рк, МПа | К-во теплообмен. | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| Н, м | К, м | ||||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. | 0,43 0,42 0,41 0,40 0,39 0,16 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,30 | -1 -2 |
Примечания.
1. Сопротивление фильтра 
2. Потеря давления в диафрагме 
3. Потеря давления в регулирующем клапане 
4. Сопротивление одного теплообменника 
Приложение 2
Подача нефти из колонны К-1 в колонну К-2
1 – колонна К-1; 2 – насос; 3 – задвижка; 4 –диафрагма; 5 –регулирующий клапан; 6 –печь; 7 –колонна К-2; 8 – трубопровод всасывающий; 9 – трубопровод нагнетательный;
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | Рк1, МПа | Рк2, МПа |  Рпечи, МПа | Отметки | lвс, м | lнасн, м | |
| К1, м | К2, м | |||||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. | 0,42 0,45 0,48 0,51 0,39 0,35 0,32 0,30 0,32 0,27 0,17 0,12 | 0,80 0,55 0,60 0,70 0,42 0,37 0,55 0,20 0,45 0,44 0,42 0,30 | 0,6 0,3 0,9 0,7 0,8 0,5 1,0 1,0 1,1 0,4 1,2 0,8 |
Примечания:
1. Потеря давления в диафрагме
2. Потеря давления в регулирующем клапане 
Приложение 3
Перекачка нефти
| n |
| Н |
| Рат. |
| Рат. |
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| n, м | H, м | ||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. | -2 -2 -5 -4 -3 -1 |
Приложения:
1. Сопротивление фильтра 
2. Потеря давления в диафрагме 
Приложение 4
Подача нефти в колонну
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | lвс, м | lнасн, м | Отметки | PE, МПа | PК, МПа | |
| Е, м | К, м | ||||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. | 0,14 0,13 0,14 0,13 0,14 0,12 0,15 0,16 0,19 0,16 0,17 0,20 | 0,53 0,55 0,52 0,58 0,50 0,66 0,62 0,55 0,45 0,30 1,0 0,40 |
Примечания:
1. Сопротивление фильтра 
2. Потеря давления в диафрагме 
3. Потеря давления в регулирующем клапане 
Приложение 5
Перекачка нефти в резервуары склада
| n |
| Н |
| Рат. |
| Рат. |
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| n, м | H, м | ||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. | -1 -2 -3 -4 -3 -2 -5 -2 -3 -1 -3 -2 -2 -1 |
Примечания:
1. Сопротивление фильтра
2. Потеря давления в диафрагме 
Приложение 6
| n |
 |
 |
| Н |
| электродегидратор |
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | Р2, МПа | К-воподогрев. | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| n, м | H, м | ||||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. | 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,2 0,3 |
Примечания:
1. Сопротивление одного подогревателя 
2. Сопротивление электродегидратора 
3. Потеря давления в диафрагме
Приложение 7
Установка стабилизации нефти
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | Р1, МПа | Р2, МПа | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| n, м | А, м | ||||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. | 0,1 0,3 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,1 0,3 | 1,2 0,8 1,1 0,9 1,1 0,7 0,9 0,8 1,2 0,6 0,5 0,4 1,0 1,3 |
Примечания:
1. Сопротивление холодильника 
2. Сопротивление регулирующего клапана 
Приложение 8
Перекачка керосина в резервуары склада
| № варианта | Q, м3/ч | t, | Уд.вес ɣt, Н/ м3 | Р1, МПа | lвс, м | lнасн, м | Отметки | |
| n, м | H, м | |||||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. | 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,05 0,10 0,12 0,12 0,12 |
Примечания:
1. Сопротивление регулирующего клапана 
2. Сопротивление фильтра 
3. Потеря давления в диафрагме
Приложение 9
 | Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г.Стерлитамаке Кафедра «Оборудование нефтехимических заводов» |
ЗАДАНИЕ
на выполнениекурсовой работы по дисциплине
«Нагнетательные машины»
Студенту _______________________________________ группы _____________
1 ЗАДАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Спроектировать насосную установку для перекачки жидкости при исходных данных, приведенных в приложении ___ вариант ___
2 ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Реферат
Содержание
Введение
1 Расчет характеристики сети
1.1 Обработка исходных данных
1.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий
1.3 Определение истинных скоростей движения жидкости
1.4 Определение расчётного сопротивления сети и построение характеристик сети
2 Выбор насоса
2.1 Выбор типа и марки насоса
2.2 Комплексная характеристика центробежного насоса
2.3 Пересчет характеристик насоса с воды на вязкую жидкость
2.4 Регулирование работы насоса
2.5 Техническая характеристика насоса
2.6 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети
2.7 Подбор электродвигателя
2.8 Описание насосной установки
Список использованных источников
3 ОБЪЕМ ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
1 Схема насосной установки
2 Характеристика сети
3 Сравнение характеристик альтернативных насосов
4 Комплексная характеристика центробежного насоса
5 Конструкция выбранного центробежного насоса
Дата выдачи курсовой работы __________
Срок сдачи курсовой работы __________
Консультант, преподаватель ______________ К.Е. Бондарь
Зав. кафедрой, д.т.н. ______________ С.П. Иванов
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения 3
2. Расчет характеристики сети 3
2.1 Обработка исходных данных 3
2.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий 5
2.3 Определение истинных скоростей движения жидкости 5
2.4. Определение расчётного сопротивления сети и построение характеристики сети 6
3. Выбор насоса, уточнение его характеристики 10
3.1 Выбор типа и подбор по каталогу марки насоса 10
3.2 Комплексная характеристика центробежного насоса 12
3.3 Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую жидкость 12
3.4 Регулирование работы насоса 14
3.5 Техническая характеристика насоса 17
3.6 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети 17
3.7 Подбор электродвигателя 21
3.8 Описание насосной установки 22
ЛИТЕРАТУРА 23
ПРИЛОЖЕНИЯ 24
4.
Редактор Халимова А.М.
Подписано в печать 08.02.2016. Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16. Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная.
Тираж 50. Заказ №34/1
Издательство ИП Журавлев А.Н.
Адрес издательства:
450062, Республика Башкортостан, г.Стерлитамак, пр.Октября, 9.
Адрес типографии:
450062, Республика Башкортостан, г.Стерлитамак, пр.Октября, 9.