Определение рабочего режима и количества насосов
Выбор типа насоса и определение числа рабочих колес
Определяем минимальную подачу насоса:
м3/ч
где Qmin – минимальная подача насоса, м3/ч.
Необходимый напор насоса определяется по зависимости:
;
где Нг – геометрический напор, г;
Нг =Нш+Нвс= 355+3 = 358 м
где Нш – расстояние по вертикалу от уровня околоствольного двора до сечения вытекания воды из нагнетательного трубопровода, м; Нвс – принятая геометрическая высота всасывания, (3...7) м; L – длина нагнетательного трубопровода, определяется по формуле:
м
где α – угол наклона ствола, град; - 900; l1 – длина труб в насосной камере от приемного устройства наиболее удаленного насоса до трубного ходка; l2 – длина труб в трубном ходке – 15 м; l3 – длина труб на поверхности от ствола к месту слива – 15 м; і – оптимальный гидравлический уклон, принятый в интервале значения от 0,025 до 0,05; ∑lэкв – эквивалентная длина всех местных сопротивлений трубопровода, определенная по зависимости:
м м
где: Sx – сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопроводов – 20.
Определим минимальный и максимальный напоры насоса (Н'min и H'max):
Минимальный напор (Н'min) при і=0,025.
м
Максимальный напор (H'max) при і=0,05.
м
По графикам рабочих зон шахтных центробежных насосов принимаем насос ЦНСД 900…1000
Необходимое число ступеней (рабочих колес) может быть найдено соответственно зависимости:
где Нk – напор, создаваемый одним рабочим колесом при Q'min; Нk= 136 м
Соответственно этой зависимости принимаем число рабочих колес Z = 3
Проверка устойчивости работы насосов
Для устойчивой работы насоса необходимое соблюдение условия:
Нг≤0,95Нко.Z;
где Нко – напор, создаваемый одним рабочим колесом при закрытой задвижке, Нко = 130 м
358 ≤ 0,95 130 3; 358 ≤ 370
Проведенный расчет показывает, что условие устойчивой работы насосов выполняется.
Определение оптимального диаметра нагнетательного трубопровода
Расчет диаметра нагнетательного трубопровода выполняется по оптимальной скорости движения в нем воды.
Определяем среднечасовой приток воды в шахту:
м3/ч
Относительный приток:
где Qнн – номинальная подача насоса.
Принимаем значение оптимальной скорости воды 2,5 м/с
По принятому значению оптимальной скорости определяем расчетный оптимальный диаметр нагнетательного трубопровода:
м
где - оптимальная скорость воды, м/с.
Принимаем для напорного трубопровода стальные бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78, из марок стали: Ст.4сп, с временным сопротивлением разрыва 420 МПа.
Для определения толщины стенок трубы рассчитываем ее на прочность и учитываем коррозийный износ за время его эксплуатации.
Расчет на прочность делаем по давлению, которое составляет 1,25 от рабочего по зависимости:
МПа
где Рр – расчетное давление, МПа; ρ≈1000 – плотность шахтной воды, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Соответственно ГОСТУ 3845-75 необходимая минимальная толщина стенки трубы определяется по уравнению:
м
С учетом коррозийного износа толщина стенок стальных труб, которые прокладываются в вертикальных стволах, определяется по формуле:
мм
где δ' – расчетная толщина стенок, мм; δкн – скорость коррозии внешней поверхности материала трубы, ≈0,25 мм/год.; δкв– скорость коррозии внутренней поверхности материала трубы, 0,1 мм/год; КД – коэффициент, который учитывает минусовый допуск толщины стенки, %.
По ГОСТ 8732-78 принимаем диаметр трубы: d = 351 мм; толщину стенки δ = 10 мм; внутренний диаметр d = 331 мм.
Определение рабочего режима и количества насосов
Для определения рабочего режима насосов строим в одном масштабе и в общей координатной сетке напорные характеристики насосов и трубопроводов.
Уравнение напорной характеристики для принятого диаметра трубопровода:
Н = Нг+аQ2
Квадрат расходной характеристики определяется по формуле
м3/с
Гидравлическое сопротивление трубопровода при расчете определяется по зависимости:
с2/м5
Тогда
Н = Нг+аQ2 = 723 + 0,0000284 Q2
Подставляя значение расхода от 0 до 900 м3/ч в уравнение напорной характеристики трубопровода, получим данные для построения его графика. Расчетные данные приведены в таблице
Расчетные данные напорной характеристики трубопровода
Напорную характеристику и КПД насоса строим по его паспортным данным. Точка пересечения напорных характеристик насоса и сети определяют рабочий режим каждого из насосов, который характеризуется следующими параметрами:
- подача насоса: Qр= 880 м3/ч;
- рабочий напор Нр= 380 м;
- ККД насоса: ηр= 0,76 ;
- допустимая вакуумметрическая высота всасывания 5,4.
Проверяем рабочий режим насоса на экономичность по условию:
ηp≥0,85 ηmax
0,76 ≥ 0,85 0,76
0,76 > 0,64
Неравенство показывает, что рабочий режим экономичный.
В соответствии с "Нормами технического проектирования угольных и сланцевых шахт" при одновременной работе 1 насоса необходимо иметь 1 в резерве и 1 – в ремонте. Всего – 3 насоса.
Выбор диаметра всасывающего трубопровода и проверка рабочего режима накавитацию
Принимаем диаметр всасывающего трубопровода насоса равняющимся диаметру нагнетательного.
Безкавитационная работа насоса обеспечивается при выполнении неравенства:
;
где Нвак – расчетная вакуумметрическая высота всасывания.
Определим расчетную вакуумметрическую высоту всасывания:
м
где lв – длина всасывающего трубопровода наиболее отдаленного от приемного колодца насоса, г; lв=10 м; ∑ lэкв.в – эквивалентная длина всех местных сопротивлений всасывательного трубопровода, м.
Так как неравенство выполняется, то насос работает без кавитации.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|