Файл: Образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный технический университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 65
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
H – Q характеристика для диаметра 920х10
Расчёты показали, что при использовании трубопровода 920х10 удовлетворяются требования по начальному напору и гидравлическому уклону, следовательно, принимаем в качестве расчётного диаметр 920х10.
Расчетные диаметры имеют значения, представленные на рисунке 6.
Рисунок 6 – Результаты предварительного расчета
4 Подбор насоса
Подберем насос, который удовлетворяет по условиям напора 271,36_м и расхода 3610_м3/ч. Используя приложения, где представлены основные характеристики насосов НМ, выберем те насосы, которые подходят для наших условий:
Таблица 8 – Характеристики насосов
Построим зависимости (рисунок 7) H–Q для насосов c учетом геометрического напора и кавитационного запаса и H–Q характеристику для 1–го участка.
Зависимость дифференциального напора от подачи представляют в виде полинома второй степени:
Н = a0 + a1 ∙ Q + a2 ∙ Q2 + zн +Нк; (12)
где Н – напор на выходе из насоса, м;
Q – подача насоса, м3/ч.
По данной формуле произведем расчет геометрического напора Н каждого насоса в зависимости от его расхода. Полученные данные внесем в таблицу 9.
Таблица 9 – Геометрические напоры насосов
Построим график (рисунок 7) расходно-напорных характеристик насоса и трубопроводной системы.
Рисунок 7 – Расчет рабочего расхода и напора по системе
На линии пересечения расходно-напорных характеристик насоса и трубопроводной системы отыщем рабочий расход и начальный полный напор. Подберем такой насос, для которого рабочий расход и начальный полный напор окажется удовлетворяющим условиям для обеспечения заданного расхода по системе.
Выбираем насос №1, рабочий расход составит 3790 м3/ч, напор насоса с учетом кавитационного запаса и геодезической высоты составит 271,36м.
На основании рассчитанных данных можем построить пьезометрический график (рисунок 8).
Рисунок 8 – Пьезометрический график
Фактические значения давления в конечных пунктах:
p1=0,4 МПа; Q1=1150 м3/ч; p2=0,2 МПа; Q2=870 м3/ч; p3=0,2 Мпа; Q3=1200 м3/ч.
Изначально мы полагали, что полный начальный напор будет 290 м, а минимальная подача составит 3220 м3/ч. Фактически имеем рабочий расход 3790 м3/ч (превышение от заданного составляет 570 м3/ч, 15%) и начальный напор 271 м (ниже рассчитанного вначале на 19 м). Такая ситуация возникла из-за того, что при подборе диаметров мы использовали трубы стандартных размеров, которые имеют дискретный характер, а для обеспечения заданного расхода и требуемых потерь давления приходится применять трубы, которые дают заведомо лучшие характеристики по гидравлическим потерям, чем требуется. В связи с этим необходимо выполнить поверочный расчет и определить фактический гидравлический режим работы системы.
5 Выполнение поверочного расчета работы
Построим зависимость i = f(Q) (рисунок 9) для всех участков на основании данных, которые мы рассчитали при определении предварительных диаметров.
Таблица 10 – 1 участок, диаметр 920х10
Таблица 11 – 2 участок, диаметр 630х8
Таблица 12 – 3 участок, диаметр 820х10
Таблица 13 – 4 участок, диаметр 630х8
Таблица 14 – 5 участок, диаметр 630х8
По данным таблицы построим график (рисунок 9).
Рисунок 9 – Величина гидравлического уклона в зависимости от расхода и линии тренда в виде полинома второй степени для трубопроводов разного диаметра
Выполним поверочный расчёт, когда диаметр первого участка составляет 920х10. Зависимость гидравлического уклона от расхода имеет вид, представленный на рисунке 9.
Определим величину напора в конце 1-го участка. Начальный напор составляет 271 м, расход 3790 м3/ч. Зная значение расхода, по графику определим значение величины гидравлического уклона на 1-ом участке. Значение гидравлического уклона равно 0,00258 м/м. Определим фактическое значение полного напора в конце 1-го участка:
| Q, м3/ч | 3610 | 3860 | 4110 | 4360 | 4610 | 4860 |
| V,м/с | 1,576 | 1,685 | 1,795 | 1,904 | 2,013 | 2,122 |
| Re | 118220 | 126407 | 134594 | 142781 | 150968 | 159154,9 |
| λ | 0,017063 | 0,01678 | 0,016519 | 0,016277 | 0,016051 | 0,015841 |
| i, м/м | 0,002401 | 0,002699 | 0,003013 | 0,003341 | 0,003683 | 0,00404 |
| Hн, м | 271,3608 | 278,823 | 286,6567 | 294,8563 | 303,4163 | 312,3317 |
Расчёты показали, что при использовании трубопровода 920х10 удовлетворяются требования по начальному напору и гидравлическому уклону, следовательно, принимаем в качестве расчётного диаметр 920х10.
Расчетные диаметры имеют значения, представленные на рисунке 6.
Рисунок 6 – Результаты предварительного расчета
4 Подбор насоса
Подберем насос, который удовлетворяет по условиям напора 271,36_м и расхода 3610_м3/ч. Используя приложения, где представлены основные характеристики насосов НМ, выберем те насосы, которые подходят для наших условий:
Таблица 8 – Характеристики насосов
| п/н | Насосы | Коэффициенты | кав. за-пас, м | геод выс z, м | ||
| a0 | a1 | a2 | ||||
| 1 | НМ 3600-230 1,25 Qн ротор 470 | 303,36 | 2,92E-03 | -6,27E-06 | 40 | 12 |
| 2 | НМ 7000-210 0,5 Qн ротор 450 | 248,61 | -3,55E-03 | -3,10E-06 | 50 | 12 |
| 3 | НМ 7000-210 0,7 Qн ротор 475 | 235,21 | -9,74E-03 | -3,22E-06 | 48 | 12 |
| 4 | НМ 10000-210 0,5 Qн ротор 475/455 | 272,70 | 2,04E-03 | -6,06E-06 | 40 | 12 |
Построим зависимости (рисунок 7) H–Q для насосов c учетом геометрического напора и кавитационного запаса и H–Q характеристику для 1–го участка.
Зависимость дифференциального напора от подачи представляют в виде полинома второй степени:
Н = a0 + a1 ∙ Q + a2 ∙ Q2 + zн +Нк; (12)
где Н – напор на выходе из насоса, м;
Q – подача насоса, м3/ч.
По данной формуле произведем расчет геометрического напора Н каждого насоса в зависимости от его расхода. Полученные данные внесем в таблицу 9.
Таблица 9 – Геометрические напоры насосов
| Q | 3220 | 3320 | 3420 | 3520 | 3620 | 3720 | 3820 | 3920 |
| H1 | 299,74 | 295,93 | 291,99 | 287,93 | 283,75 | 279,43 | 275,00 | 270,43 |
| H2 | 267,05 | 264,67 | 262,23 | 259,72 | 257,15 | 254,53 | 251,83 | 249,08 |
| Н3 | 230,50 | 227,43 | 224,28 | 221,08 | 217,81 | 214,47 | 211,07 | 207,61 |
| Н4 | 268,44 | 264,68 | 260,80 | 256,80 | 252,67 | 248,43 | 244,06 | 239,58 |
Построим график (рисунок 7) расходно-напорных характеристик насоса и трубопроводной системы.Рисунок 7 – Расчет рабочего расхода и напора по системе
На линии пересечения расходно-напорных характеристик насоса и трубопроводной системы отыщем рабочий расход и начальный полный напор. Подберем такой насос, для которого рабочий расход и начальный полный напор окажется удовлетворяющим условиям для обеспечения заданного расхода по системе.
Выбираем насос №1, рабочий расход составит 3790 м3/ч, напор насоса с учетом кавитационного запаса и геодезической высоты составит 271,36м.
На основании рассчитанных данных можем построить пьезометрический график (рисунок 8).
Рисунок 8 – Пьезометрический график
Фактические значения давления в конечных пунктах:
p1=0,4 МПа; Q1=1150 м3/ч; p2=0,2 МПа; Q2=870 м3/ч; p3=0,2 Мпа; Q3=1200 м3/ч.
Изначально мы полагали, что полный начальный напор будет 290 м, а минимальная подача составит 3220 м3/ч. Фактически имеем рабочий расход 3790 м3/ч (превышение от заданного составляет 570 м3/ч, 15%) и начальный напор 271 м (ниже рассчитанного вначале на 19 м). Такая ситуация возникла из-за того, что при подборе диаметров мы использовали трубы стандартных размеров, которые имеют дискретный характер, а для обеспечения заданного расхода и требуемых потерь давления приходится применять трубы, которые дают заведомо лучшие характеристики по гидравлическим потерям, чем требуется. В связи с этим необходимо выполнить поверочный расчет и определить фактический гидравлический режим работы системы.
5 Выполнение поверочного расчета работы
Построим зависимость i = f(Q) (рисунок 9) для всех участков на основании данных, которые мы рассчитали при определении предварительных диаметров.
Таблица 10 – 1 участок, диаметр 920х10
| Q, м3/ч | 3520 | 3220 | 3320 | 3610 | 3860 | 4110 |
| i, м/м | 0,002297174 | 0,00196559 | 0,0020737 | 0,002401 | 0,002699 | 0,003013 |
Таблица 11 – 2 участок, диаметр 630х8
| Q, м3/ч | 1150 | 1250 | 1350 | 1450 | 1550 | 1650 |
| i, м/м | 0,001994 | 0,002308 | 0,002640 | 0,002992 | 0,003363 | 0,003751 |
Таблица 12 – 3 участок, диаметр 820х10
| Q, м3/ч | 2590 | 2360 | 2460 | 2560 | 2660 | 2760 |
| i, м/м | 0,002349596 | 0,001997 | 0,002147 | 0,002302 | 0,002462 | 0,002626 |
Таблица 13 – 4 участок, диаметр 630х8
| Q, м3/ч | 870 | 970 | 1070 | 1170 | 1270 | 1370 |
| i, м/м | 0,001224 | 0,001481 | 0,001758 | 0,002056 | 0,002373 | 0,002709 |
Таблица 14 – 5 участок, диаметр 630х8
| Q, м3/ч | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 | 1700 |
| i, м/м | 0,002149 | 0,002472 | 0,002814 | 0,003175 | 0,003555 | 0,003953 |
По данным таблицы построим график (рисунок 9).
Рисунок 9 – Величина гидравлического уклона в зависимости от расхода и линии тренда в виде полинома второй степени для трубопроводов разного диаметра
Выполним поверочный расчёт, когда диаметр первого участка составляет 920х10. Зависимость гидравлического уклона от расхода имеет вид, представленный на рисунке 9.
Определим величину напора в конце 1-го участка. Начальный напор составляет 271 м, расход 3790 м3/ч. Зная значение расхода, по графику определим значение величины гидравлического уклона на 1-ом участке. Значение гидравлического уклона равно 0,00258 м/м. Определим фактическое значение полного напора в конце 1-го участка: