Электрический расчет насосной установки.

7.1.Основные характеристики эл. насосов.

Из всего многообразия насосов на промышленных объектах и в коммунальном хозяйстве используют в основном два вида насосов: поршневые и центробежные.

Поршневые насосы благодаря своей конструкции обладают постоянной подачей Q (м³/сек) и на напоре могут развивать давление до нескольких десятков МПА. Их применяют для осушки шахты, колодцев, технологических каналов и различного рода цистерн.

Главные недостатки поршневых насосов.

§ Сложность конструкции, наличие трущихся частей.

§ Обязательный элемент привода насоса – червячный редуктор.

Центробежные насосы обладают худшими гидравлическими характеристиками, однако, более просты в изготовлении, надежны в работе и не нуждаются в редукторе. Напор центробежного насоса Н (м) связан с частотой вращения вала и производительность Q (м³/сек). Поэтому для выбора насоса надо располагать его характеристикой Н=f(Q)

В центробежных насосах (ЦН), когда требуется постоянство напора Н, применяют ЦН с жесткой характеристикой (1). Это питательные насосы котлов, ПТУ и т.д. ЦН с мягкой характеристикой (2) применяются там, где постоянство напора не существенно и требуется лишь регулировка Q – циркулярные, охлаждающие насосы.

Рис. 7.1. Характеристики центробежного

Насоса: 1 – жесткая; 2 – мягкая.

7.2.Общие расчетные и технические данные.

Мощность на валу ЭД, необходимая для вращения насоса, определяется работой затрачиваемой на подъем и транспортировку жидкости.

(7.1.)

Q – подача насоса, м³/сек;

Н_СТ – статическая составляющая напора, м;

Р_нагн – давление насоса, ПА;

γ – удельный вес жидкости (для воды равен 9810 н/м³);

η_нас – КПД насоса;

η_об – коэффициент, учитывающий потери через не плотности сальников насоса или системы.

Для поршневых насосов КПД:

При Q ≤ 5,55 ∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,6 – 0,65

При Q = 5,55 - 16,7 ∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,65 – 0,75

При Q >16,7∙ 10^-3 м³/с η_нас = 0,75 – 0,8.

КПД центробежных насосов:

η_н = 0,6 – 0,75 для ЦН с Н более 39000 ПА.

η_н = 0,3 – 0,6 для ЦН с Н до 39000 ПА.

Для мелких насосов для осушки цистерн, емкостей, колодцев

Гидравлические системы по исполнению различают на открытые и замкнутые.

В открытых системах насосы перекачивают жидкость либо в резервуар, либо из резервуара. Q насоса определяется объемом (м³) резервуара и временем, за которое этот объем надо наполнить, либо осушить.

Замкнутые системы это, как правило, различного рода системы охлаждения.

Q насоса в этих системах определяется мощностью теплосъема Р (квт) и разностью температур:

(7.2.)

Р_Т.П. – мощность тепловых потерь технологического и иного оборудования, квт;

ρ_ох – плотность воды, кг/м³;

С_ох – удельная теплоемкость охлаждающей воды, кдж/кг∙к⁰

Напор Н насоса в открытых системах равен сумме статических высот нагнетания и всоса плюс сумме потерь напора в трубопроводах всоса и нагнетания ∆h.

Δh_тр - сопротивление трения в трубопроводе;

Δh_м.с. – местное сопротивление в изгибах и поворотах труб, арматуры.

В замкнутой системе:

Н ≥ h_в + h_н , где h_в = ∆h_тр.в + ∆h_м.с.в h_н = ∆h_тр.н + ∆h_м.с.н

Если замкнутая система состоит из нескольких параллельных ветвей, то при подборе насоса напор Н принимают равным сумме гидравлических потерь в кольце, обладающем наибольшим сопротивлением.

∆h_тр. – сопротивление трения в трубопроводе;

∆h_м.с – местное сопротивление в изгибах и поворотах труб и арматуре.

Для прямолинейного трубопровода

(7.3)

- коэффициент характеризующий сопротивление трения внутри трубопровода;

g - ускорение свободного падения, м/сек²;

- коэффициент сопротивления трубы;

- длина прямолинейного участка, м;

d_вн - внутренний диаметр трубы, м.

Значение зависит от режима течения жидкости (ламинарного или турбулентного). О характере течения судят по величине числа R_е (Рейнгольдса)

- динамическая зависимость жидкости, Па ∙ с;

- плотность жидкости, кг/м³.

Если - режим течения ламинарный

Если , то режим переходит в турбулентный

где - коэффициент местного сопротивления выбирается из таблицы 7.1.

Таблица 7.1.

Участок трубопровода
1.Вход из резервуара в трубопровод без расширителя. 2. Приемный клапан без сетки с сеткой ( 3. Обратный клапан. 4. Колено или отвод (угол 900) 5. Переход с сужением с расширением 6. Тройник под угол 900 в направлении ответвления. 7. Вентиль. 8. Задвижка параллельная 9. Калач (отвод под угол 1800) 10. Кожухотрубный много ходовой испаритель или конденсатор	0,5   2 – 3 5 – 8 2,0 0.5 – 0,6 0,1 0,25 1,5 5,0 0,5 1,0   8 – 10

Технические данные насосов (консольных) при Н_вс=60 КПА=6м.в.ст. подпор=0,2МПА=2 кг/см². п_вр=2900 об/мин=48,4 с^-1).

Таблица 7.2.

Марка насоса	Q, м3/час	Полный напор, КПА		Рдв КВт
1,5 К-8/19 б 1,5 К-8/19 а 1,5 К-8/19 2К-20/18 б 2К-20/18 а 2К-20/18 2К-20/30 б 2К-20/30 а 2К-20/18 3К-45/30 а 3К-45/30 4К-90/20 а 4К-90/120	9,4 10,0 10,8 16,6 18,0 19,8 19,8 22,4 23,4 39,6 50,4 65,0 83,0			0,6 0,9 1,0 0,8 1,1 1,6 1,8 2,5 2,8 3,1 5,5 4,5 6,3

КПД отдельных ЦН ЦН.

Таблица 7.3.

Q H	6,68	33,4	66,8	133,6			ηнас
29,4	0,2 0,5	0,5 0,65	0,55 0.68	0,55 0,70	0,60 0,72	0,65 0,750	- -

Расчет трубопроводов.

Зная Q и v определяем F_тр , (м²)

.Скорость истечения воды принимаем по таблице 7.4.

Таблица 7.4.

Сортамент стальных водопроводных труб в таблице 7.5.

Таблица 7.5.

			δст., мм	1 П.м/кг
	12,6 15,7 21,2 27,1 35,9 41,0 53,0 63,5 80,5 93,3 105,0 131,0	0,125 0,193 0,362 0,576 1,11 1,32 2,21 3,16 5,08 6,85 8,65 13,45 19,10	2,2 2,8 2,8 3,2 3,2 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5	0,8 1,28 1,66 2,39 3,09 3,84 4,88 7,05 8,34 9,6 12,15 15,04 17,81

Основные размеры водяной арматуры.

Пример 7.1.

Рассчитать и выбрать ЭД к центробежному насосу.

Дано. Объем резервуара на рис.7.2. - 60 м³, необходимо заполнить резервуар за 3 часа. Н_вс = 3 м, Н_н= 12 м, Н_б = 12 м. Всасывающий патрубок выполнен с фильтрующей сеткой. ℓ₂ = 800м, п_н =2900 об/мин

1. Выполним технологическую схему.

Рис.7.2.

2. Определить производительность насоса

3. По таблице 3 выбираем

4. Сечение всасывающего и напорного трубопровода:

Выбираем трубопровод: на всос - ДУ – 90 d=0,093 м

на напор – ДУ – 80. d=0,08 м

5. Находим напор (статический)

6. Находим гидравлические потери на всосе

Находим

μ = 0,105∙10^-2 ПА∙С – динамическая постоянная

7. Находим гидравлические потери на напоре

8. Находим полный напор

9. Находим мощность на валу ЭД

10. По каталогу выбираем ЭД с КЗР 4А100S, N_ном = 4 кВт, n₀ = 3000 об/мин.

Пример 7.2.

Дано. Система охлаждения индукционных печей ИТП 1 ИТП 2, мощностью

Напряжение сети 750 В.

Рим.7.3. Система охлаждения индукторов тигельных индукционных печей ИТП₁ и ИТП₂.

Длина трубопроводов охлаждения согласно технологической схеме рис. 7.3

Температура на входе ВВХ t₁= 70⁰C, на выходе t₁= 30⁰C.

Рассчитать и выбрать ЭД к центробежному насосу замкнутой системы охлаждения.

Основные расчеты.

1. Определяем производительность центробежного насоса:

2. Выбираем скорость воды на всосе и напоре ЦН из таблицы 7.4.

v_вс = 0,8 м/с ; v_н = 1,1 м/с.

3. Рассчитываем сечение всасывающего и нагнетательного трубопроводов и выбираем стандартные трубы из таблицы 7.5.

Выбираем из таблицы трубу на всосе Д_У – 50; d=53мм

на напоре Д_У – 40; d=41мм

4. Рассчитываем скорость воды на всосе и нагнетании, с учетом стандартных сечений трубопроводов

5. Определяем активное сопротивление индукторов обоих печей, предварительно задавшись максимальным j=8 A/мм²

6. Сечение меди индукторов

Удельное сопротивление проводниковой меди принимаем ρ=0,02 Ом мм²/м; (ρ чистой меди = 0,0175 Ом мм²/м)

7. Определяем длину индукторов

Из формулы

8. Определяем сечение нагнетающего патрубка каждого индуктора, средняя скорость истечения воды в каждом будет:

Количество охлаждающей воды, необходимое на первый индуктор

на второй индуктор

Сечение водяного канала первого индуктора

9. Сравнивая сечение и длину водяных каналов индукторов, определяем, что большим гидравлическим сопротивлением обладает индуктор ИТП 2 S_и2 = 0,77 ∙ 10^{-3 м2}, ℓ₂ = 932.

10. Находим гидравлическое сопротивление индуктора ИТП 2:

S_и2 = 0,77 ∙ 10^{-3 м2}, d_2и = 0,03м

- местное сопротивление выбираем равным 10.

11. Находим гидравлические потери в основном трубопроводе. Уточненные v_вс = 0,61 м/с, v_н=1,02м/с.

12. Полный напор, развиваемый насосом

Н=Δh_н+ Δh_вс+ Δh_2и=1,29+0,73+27=29,02 м=290,2 кПА

13. Мощность на валу ЭД

k₃ – выбираем 1,5; N_ЭД=Р_ЭД∙∙ k₃=1,345∙1,5=2,02 квт

14. Выбираем АД серии 4АХ 80 в2У3 N_н = 2,2 квт; п_н = 2850 об/мин; η_н =0,83; cosφ=0,87; I_н = 4,6 А; I_п / I_н = 6,5; М_макс / М_н = 2,2; М_мин / М_н = 1,2; М_пуск / М_н = 2,0

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: