Выбор насоса. Обоснование выбора

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Оглавление

Оглавление. 2

Введение. 3

Расчетная схема насосной установки. 5

1. Расчет и выбор насоса для заданной сети. 6

1.1. Определение физических параметров перекачиваемой жидкости. 6

1.2.Определение потребного напора. 6

1.2.1.Определение геометрической высоты подъёма жидкости. 6

1.2.2.Определение потерь напора. 6

1.3.Определение диаметров трубопровода во всасывающем и нагнетательном тракте. 7

1.4............... Определение режима течения жидкости в трубопроводах. 8

1.5.............................. Определение коэффициента сопротивления трения. 9

1.6........................ Определение коэффициентов местных сопротивлений. 10

1.7. Определение потерь напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений. 10

1.8.................................................... Определение потребного напора насоса. 11

2. Выбор насоса. Обоснование выбора. 11

3. Построение характеристики сети в масштабе характеристики насоса 12

4. Проверка на бескавитационную работу насоса. 15

5. Описание конструкции и принципа действия насоса. 15

Заключение. 17

Список использованной литературы.. 18

Введение

В современном мире насосы нашли широкое применение на нефтеперерабатывающих заводах.

Насосами являются устройства, предназначенные для перемещения жидкостей. На нефтеперерабатывающих заводах насосы служат для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, щелочей, кислот и работают в широких производительных, напорных и температурных диапазонах.

Целью данной работы является расчёт заданной технологической сети и выбор насоса, оптимально подходящего для проведения требуемого процесса перекачки бензина.

Выбор насоса происходит на основании рассчитанного потребного напора, который представляет собой совокупность геометрической высоты подъёма жидкости, пьезометрической высоты (потерь на преодоление разницы давлений в ёмкости и колонне) и скоростного напора. На основании рассчитанного потребного напора и заданной подачи воды, подбирается насос из стандартного ряда. Далее построением рабочих характеристик выбранного насоса и заданной сети определяется «рабочая точка». Затем для насоса определяется полезная мощность и коэффициент полезного действия, зависящий от объёмных, механических и гидравлических потерь. После чего, на основании полученных данных выбранный насос проверяется на бескавитационную работу.

Расчёт технологической сети сводится к определению оптимального соотношения между диаметрами всасывающего и нагнетательного трубопроводов и скоростями потока в них с учётом всех местные сопротивлений вентилей, обратного клапана, диафрагмы, а также теплообменника.

Рис.1 Расчетная схема насосной установки

Расчет и выбор насоса для заданной сети

1.1. Определение физических параметров перекачиваемой жидкости.

По заданию, определяем следующие показатели перекачиваемой жидкости:

Плотность бензина при t=80°С равна ρ=725 кг/м³

Кинематическая вязкость бензина при t=20°С равна

Определение потребного напора

1.2.1.Определение геометрической высоты подъёма жидкости (разности уровней жидкости в ёмкости и колонне):

Геометрическая высота подъёма жидкости определяется по формуле:

ΔZ = Z₂ – Z₁, (1)

где Z₁ - уровень жидкости в ёмкости Е-1, м

Z₂ - уровень жидкости в колонне К-1, м

ΔZ =30-1=29 м

1.2.2.Определение потерь напора.

Потери напора на преодоление разности давлений в приёмном и напорном резервуарах определяется по формуле:

(2)

где Р₂ - абсолютное давление нагнетания (избыточное) в колонне К-1, Па – по заданию;

Р₁ - абсолютное давление всасывания (избыточное) в ёмкости Е-1, Па – по заданию;

ρ - плотность перекачиваемой жидкости при заданной температуре, кг/м³.

1.3.Определение диаметров трубопровода во всасывающем и нагнетательном тракте

Зададимся рекомендуемой скоростью движения жидкости w для заданного материала перекачивания и его вязкости.

В нагнетательном трубопроводе принимаем среднее значение w_H =2 м/с [8, c. 21];

Во всасывающем трубопроводе принимаем среднее значение w _В =1 м/с [8, c. 21];

Определяем необходимый диаметр трубопровода, в соответствии с выбранной скоростью по формуле 3:

(3)

где d - диаметр всасывающего или нагнетательного трубопровода, м;

Q - расход перекачиваемой жидкости, м³ /с;

w - скорость течения жидкости, м/с.

Для дальнейшего расчёта диаметров, определяем секундный расход Q :

(4)

Диаметр нагнетательного трубопровода:

(5)

Для всасывающего трубопровода выбираем трубу с параметрами [8, с. 16-17].

Диаметр всасывающего трубопровода:

(6)

Для нагнетательного трубопровода выбираем трубу с параметрами [8, с. 16-17].

Уточняем скорость течения жидкости по стандартным внутренним диаметрам трубопроводов. Внутренний диаметр трубопровода d_BH определяется по формуле:

; (7)

где d - наружный диаметр трубопровода, мм;

S - толщина стенки трубопровода, мм.

Для трубопровода нагнетания:

; (7а)

Для трубопровода всасывания:

; (7б)

Затем производим уточнение скорости в трубопроводе:

(8)

Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе согласно формуле 8:

; (8а)

Это значение соответствует промежутку, из которого принята w_н. Условие выполнено, следовательно, скорость определена верно.

Скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе согласно формуле 8:

; (8б)

Это значение соответствует промежутку, из которого принята w_в. Условие выполнено, следовательно, скорость определена верно.

1.4. Определение режима течения жидкости в трубопроводах.

Для определения режима течения жидкости в трубопроводах применяют критерий Рейнольдса, Re, который определяется по формуле:

, (8)

где w - скорость течения жидкости, м/с;

d _вн - внутренний диаметр трубопровода, м;

v - кинематическая вязкость жидкости, м² /с.

Подставим известные значения и получим:

- Критерий Рейнольдса для трубопровода нагнетания:

; (8а)

- Критерий Рейнольдса для трубопровода всасывания:

; (8б)

Затем сравниваем число Re с значением зоны перехода от ламинарного режима течения жидкости к турбулентному, равное Re=2300. Число Re>2300, то это означает, что в трубопроводах - турбулентный режим.

1.5. Определение коэффициента сопротивления трения

Для турбулентного режима в пределах Re>2300 коэффициент сопротивления трения жидкости определяем по формуле Блазиуса:

(9)

где Re - критерий Рейнольдса.

Коэффициент сопротивления трения жидкости определяем для всасывающего трубопровода:

(9а)

Коэффициент сопротивления трения жидкости определяем для нагнетательного трубопровода:

(9б)

Определение длины трубопровода:

Длина нагнетательного трубопровода:

; (10)

где - данные из задания, м.

Длина всасывающего трубопровода:

∑ L_B = L =3м; (11)

где L - данные из задания, м.

1.6. Определение коэффициентов местных сопротивлений

Находим коэффициенты местных сопротивлений ξ по справочной литературе для элементов входящих, согласно заданию, во всасывающий и нагнетательный трубопроводы [8, c. 3-5] :

· одно сужение в районе перехода от ёмкости к трубе ξ_вх = 0,2;

· проходной вентиль ξ_В.П. = 5;

· одно колено с поворотом на 90° ξ_П. = 1;

· одно отверстие при входе жидкости в насос ξ_Н. = 0,64;

· одно расширение в районе перехода от трубы к емкости ξ_вых = 1;

· один обратный клапан ξ_О.К. =5;

· одно отверстие при выходе жидкости из насоса ξ_Н = 0,42;

· теплообменник ξ_Т = 50…100;

· Сопротивление диафрагмы примем ξ_Д= 225.

Таким образом, сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем трубопроводе будет равна: (12)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательном трубопроводе будет равна:

; (13)

1.7. Определение потерь напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений.

Потери напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений ΔН вычисляется по формуле:

, (14)

где L - фактическая длина трубопровода, м;

d - диаметр, м;

λ - коэффициент трения;

- сумма местных сопротивлений на рассматриваемом участке;

ω - скорость течения жидкости, м/с.

Суммарная потеря напора во всасывающем трубопроводе:

; (14а)

Суммарная потеря напора в нагнетающем трубопроводе:

; (14б)

1.8. Определение потребного напора насоса

Потребный напор определяют путём сложения рассчитанных составляющих, а именно, геометрической разницы уровней в ёмкости и в колонне, потерь на преодоление разницы давлений в ёмкости и в колонне, а также местных суммарных потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

(15)

где ΔZ - геометрическая высота подъёма жидкости; ΔН_р - потери напора на преодоление разности давлений в приёмном и напорном резервуарах; ΔН_В - суммарная потеря напора во всасывающем трубопроводе; ΔН_Н- суммарная потеря напора в нагнетательном трубопроводе.

Выбор насоса. Обоснование выбора

На современных типовых установках нефтеперерабатывающих заводов применяют, в основном, центробежные насосы. Они получили широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Центробежные насосы выпускаются нескольких типов. Наиболее широкое применение нашли насосы горизонтальные консольные одно- и двухступенчатые (тип К), горизонтальные межопорные секционные с осевым разъёмом корпуса (тип С) и горизонтальные межопорные секционные двухкорпусные (тип СД).

Насосы этого типа имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с другими насосами: равномерность подачи жидкости; малые габаритные размеры при большой производительности; удобство непосредственного соединения с двигателями (электромотором или турбиной); простота обслуживания и ремонта.

Наряду с перечисленными достоинствами, насосы этого типа обладают следующими недостатками:

· Отсутствие сухого всасывания. Перед пуском насос необходимо заполнять жидкостью, так как разрежение, создаваемое при вращении рабочего колеса в воздушной среде, недостаточно для подъёма жидкости во всасывающую полость насоса вследствие большей разности плотностей жидкости и воздуха.

· Зависимость напора от скорости вращения ротора. Невозможность варьировать производительность без изменения напора.

· Сравнительно невысокий КПД (для насосов небольшой производительности).

· Снижение КПД с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости.

Однако, благодаря отмеченным выше значительным достоинствам, центробежные насосы продолжают вытеснять поршневые, которые на многих нефтеперерабатывающих заводах уже отсутствуют.

Поэтому, следуя полученным и заданным параметрам работы Н м, Q м³/ч, подбираем нефтяной консольный насос, удовлетворяющий этим характеристикам ГОСТ 23447-79.

После выбора насоса подбирают необходимый двигатель по каталогам двигателей, удовлетворяющий требованиям по мощности:

N_дв > N_пол, где

(16)