Реферат: Расчет и подбор центробежного насоса

1.РАСЧЕТ И ПОДБОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Последняя цифра

P1

МПа

Q

л/с

Z1

м

Z2

м

to

°C

a

м

b

м

c

м

d

м

L3

м

L4

м

L5

м

L6

м

5

0.11

27

10

62

75

1.6

1.2

6

350

85

75

125

80


Р/>
ассчитываем систему трубопроводов.

И подбираем центробежный насос для откачки воды с температурой toиз резервуара, находящегося под давлением Р1, в резервуар связанный с атмосферой, при производительности Q. Определяем уровень воды в резервуаре, обеспечивающий самотечную непрерывную подачу воды в резервуар при действительной подаче насоса. По результатам насоса строим график распределения давления вдоль самотечного трубопровода. Вычерчиваем чертеж рабочего колеса.

Скорость воды υ1 = 0.56 во всасывающем трубопроводе

Диаметр всасывающего трубопровода />

Скорость воды υ1 = 0.86 в нагнетательном трубопроводе

Диаметр нагнетательного трубопровода />

Для построения характеристики трубопровода, подбора насоса и последующего определения рабочей точки при работе центробежного насоса на данную систему трубопроводов определяем манометрический напор Hм.

/>

где

Сумма гидравлических сопротивлений

/>


Дополнительные данные.

P2

МПа

g

м/c²

ρ

кг/м³

ν 10-6

м²/с

ζ вх

ζ пов

ζ вт

ζ кол

0.1

9.8

972

0.390

0.5

0.15

5

0.5



Для нахождения гидравлического сопротивления находим:

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающей линии трубопровода.

/>

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии трубопровода.

/>

Определяем коэффициент Дарси, для чего находим число Рейнольдса на всасывающей и нагнетательной линии трубопровода.

/>

/>

/>

/>

Длинны всасывающего и напорного трубопроводов.

/>

/>

/>
/>
Задаваясь значениями Q определяем значение манометрического напора

Q

0

5

10

15

20

25

30

Hм

72

72.12

72.48

73.04

73.93

75.02

76.35



Марка насоса

Подача л/с

Напор м ст. жидкости

Частота об/мин вращения

Мощность двигателя кВт

4К-6

24.5

87

2920

55
Выбираем марку насоса 4К-6


График зависимости H от Q


/>


Находим площади сечений трубопроводов.

/>

/>

/>

Находим скорость потока.

/>

/>

Определяем напор H

/>

Предварительно находим сумму местных сопротивлений.

/>

/>

/>

/>
Для построения графика распределения потерь напора по длине трубопровода подсчитываем потери напора на каждом из его участков отдельно.

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>


2 Расчет ступени центробежного компрессора.

Исходные данные:

Pн, МПа

Рк, МПа

tн, °C

Vн, м3/с

0.2

0.4

10

7


Дополнительные данные:

Ср

С1

R

k

Cv

1.005·103

110

287

1.4

718



Понижение температуры при адиабатическом расширении вследствие увеличения скорости воздуха от С=0 ди С1

/>

Температура на входе в рабочее колесо.

/>

Давление при входе на лопатки рабочего колеса.

/>

Задаваясь величиной политропического КПД находим

ηпол=0.84

/>

Из уравнения />находим показатель политропы.

n=1.57

Температура воздуха в конце процесса сжатия.

/>

Работа политропического сжатия

/>

Принимаем газодинамический КПД />

Принимаем угол лопаток на входе в рабочее колесо />

Угол лопаток при выходе из рабочего колеса />/>

Принимаем число лопаток />

Принимаем коэффициент расхода для лопаточного диффузора />

Число лопаток.

/>

где: />

/>

/>

Коэффициент закручивания при бесконечном числе лопаток.

/>

Коэффициент циркуляции по формуле Стодолы.

/>

Коэффициент напора.

/>

Эффективная работа ступени.

/>

где: />

Окружная скорость рабочего колеса на выходе.

/>

Окружная скорость рабочего колеса на входе.

/>

Относительная скорость входа.

/>

Уточняем скорость потока при выходе на лопатки рабочего колеса.

/>

/>

Расчет выполнен верно.

Отношение удельных объёмов.

/>/>

/>

Принимаем величину />, а утечки />

/>

Диаметр входа в колесо.

/>

Принимаем />

/>


Наружный диаметр колеса.

/>

Частота вращения нагнетателя.

/>

Диаметр втулки.

/>

Диаметр вала в самой тонкой его части.

/>

Соотношение рабочей и критической частоты вращения.

/>

где />/>число ступеней.

Принимая толщины концов лопаток />определим коэффициенты стеснения сечений.

/>


/>

Элементы треугольника скоростей выхода.

/>

/>

/>

Скорость выхода из колеса.

/>

Угол выхода.

/>

Внутренний КПД.

/>

где />

/>

Отношение удельных объемов.

/>


где />

/>

Ширина лопаток на входе, радиальный вход />

/>

Ширина лопаток на выходе.

/>

Проверка:
/>

Радиус лопатки рабочего колеса.

/>

Радиус начальной окружности.

/>

Углы раскрытия канала:

На радиусе R1

/>

На радиусе R2

/>


Определение основных размеров лопаточного диффузора.


Без лопаточные диффузоры применимы при />и />/>а

лопаточные диффузоры при />и />

принимаем без лопаточные.

Начальный и конечный диаметры диффузора:

/>/>/>

Осевая ширина диффузора.

/>

Входной угол лопаток

/>

где />

Приняв угол лопаток на выходе из диффузора />вычисляем число лопаток диффузора.
/>

где />/>

Радиус кривизны лопаток диффузора.

/>
Углы раскрытия канала:

На радиусе R3

/>

На радиусе R4

/>

Отношение удельных объёмов (определяется из уравнения />)

/>

Коэффициент стеснения сечения.

/>

Скорость воздуха на выходе из диффузора.

/>
Определение основных размеров без лопаточного диффузора.
Соотношение диаметров />

Ширина диффузора принимается постоянной и близкой к ширине рабочего колеса.

/>

Угол раскрытия />эквивалентного конического диффузора (в град) определяется из соотношения.

/>

Коэффициент потерь в без лопаточном диффузоре.

/>

Расчетная величина потерь.

/>

Задаемся отношением плотностей с последующей проверкой.

/>

Скорость на выходе из диффузора.

/>

Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на выходе из диффузора определяются из параллелограмма скоростей.

Степень повышения давления в диффузоре.

/>

Определяем показатель политропы сжатия из уравнения.

/>

откуда получаем n = 1.03

Проверяем принятое соотношение />

Приведенное давление.

/>/>

Температура реального газа после диффузора.

/>

где z — коэффициент сжимаемости.
Политропический КПД диффузора.

/>

Зависимость между радиусом улитки />и углом поворота сечения />при />

/>

где начальный радиус улитки />/>

Задаваясь рядом значений />строим график />по которому затем определяем />. Начало разворота улитки />

/>

9.51

10.9

12.6

17.9

21.7

22.09

38.6

58.6

76.36

107.9

145.2

185

/>

1

1.009

1.01

1.025

1.035

1.04

1.08

1.12

1.15

1.2

1.25

1.3

/>

0.039

0.044

0.049

0.064

0.072

0.079

0.119

0.159

0.189

0.239

0.289

0.339

Мощность на валу нагнетателя.

/>

где />/>

/>

/>ч


3.Расчет ступени паровой турбины
.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

/>/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

бар




кДж/кг

бар

бар

кг/с

м

мм

м

1.55

0.97

5

0.66

0.1

70

1.7

370

2.7


Методика расчета.

Для получения наилучшего КПД зададимся углом выхода потока из сопел нижнего яруса />

Тогда площадь выходного сечения нижнего яруса:

/>

/>

Площадь выходного сечения верхнего яруса:

/>

Из условия заданной максимальной окружной скорости

/>/>

/>

С учетом разницы выходных высот сопел и лопаток принимаем диаметр по верхнему сечению сопел: />величина перекрытия />[по условию].

Определим высоту и средний диаметр верхнего яруса и средний диаметр яруса.

/>

/>

/>

Угол выхода потока из сопел верхнего яруса определяется из выражения.

/>

отсюда />

Действительный расход пара:

/>

где:

/>и />параметры торможения, перед соплами, определяются по />диаграмме.
------------------------

Предполагая, что при значительных теплоперепадах в верхнем и нижнем ярусах в горле возникает критическая скорость, площади проходных сечений сопел верхнего и нижнего ярусов подсчитывают по формуле;
/>

где:

/>и />параметры торможения, перед соплами, определяются по />диаграмме.
Площадь выходного сечения верхнего яруса:

/>

Площадь выходного сечения нижнего яруса:
/>

Угол выхода потока из сопел нижнего яруса определяется из выражения:

/>

/>
Из условия заданной максимальной окружной скорости

/>/>

/>

С учетом разницы выходных высот сопел и лопаток принимаем диаметр по верхнему сечению сопел: />величина перекрытия />[му 1695]

Определим высоту сопел верхнего яруса и средний диаметр верхнего яруса.

/>

/>

/>

Угол выхода потока из сопел верхнего яруса определяется из выражения.

/>

отсюда />
Расчет нижнего яруса.

Начальная скорость пара при входе в 2-х ярусную ступень.

/>[му 1695]

где:

/>кинетическая энергия пара при входе в ступень.[по условию]

Примем, что давление пара за соплами равно критическому.

/>

где:

/>

Аналогично принимаем.

/>

Далее по />диаграмме находим теплоперепад в рабочей решетке />

Степень реактивности.

/>

Значение />также находим по />диаграмме.

Теоретическая скорость на выходе из сопловой решетки.

/>

Действительная скорость.

/>

где:

/>коэффициент скорости сопловой решетки, вычисляемый по соотношению:

/>/>коэффициент потерь в сопловой решетке.

/>NBBBBBBBBBBBB

Определим потерю в соплах.


/>

/>

/>/>

/>/>

/>

Строим входной треугольник скоростей [см приложения].

Относительная теоретическая скорость выхода.

/>

Действительная скорость выхода.

/>

где:

/>коэффициент скорости рабочих лопаток, />

/>коэффициент потерь рабочей решетки .


Площадь выходного сечения рабочей решетки.

/>

где:

/>-расход пара через нижний ярус.

/> — удельный объём пара на выходе из рабочей решетки (по диаграмме).

/>

Из соображений технологии нижний ярус рабочей лопатки желательно выполнить постоянной высоты. Исходя из этого следует принять величину перекрыши />высоту лопатки.

/>откуда б

Угол />находится из выражения.

/>

/>

Потери в рабочей решетке:

/>

Строим выходной треугольник скоростей см приложения

Осевая составляющая выходной скорости:

/>

/>

/>

/>

Потери с выходной скоростью:

/>

Предполагаем, что в следующей ступени используется часть кинетической энергии пара, покидающего рабочую решетку нижнего яруса:

/>

Располагаемая энергия потока для нижнего яруса ступени.

/>/>

/>Коэффициент полезного действия на лопатках.

/>

КПД яруса с учетом потери от влажности пара находится по формуле:

/>

где:

/> — степень сухости пара после сопел определяем по диаграмме.


Потери от влажности:

/>
Расчет верхнего яруса.

Давление за соплами верхнего яруса />принимаем равным 0.16 бар, оно должно быть ниже чем />

По />диаграмме находим располагаемые теплоперепады в соплах />и в рабочей решетке />


Степень реактивности.

/>

Угол отклонения струи в соплах:

/>

где:

/>удельный объём пара при давлении />по диаграмме

/>удельный объём пара при давлении />по диаграмме


/>

Теоретическая скорость на входе в верхний ярус:

/>

Действительная скорость:

/>
Определяем потерю в соплах:
/>
Строим входной треугольник скоростей.

/>

/>
По относительной скорости входа пара в рабочую решетку и давлению перед ней находим параметры изоэнтропного торможения потока в относительном движении.

/>/>/>
Тогда для рабочей решетки критическое давление равно:

/>

Критическая скорость в каналах рабочей решетки:

/>

где:

/> — критический теплоперепад в рабочей решетке по диаграмме.


Площадь выходного сечения рабочей решетки верхнего яруса.

/>

где:

/>удельный объём пара при давлении />

/>

Принимаем величину перекрытия

/>

/>

Угол выхода потока из рабочей решетки верхнего яруса.

/>

/>

где(см выше):

/>

Относительная теоретическая скорость выхода:

/>

Действительная скорость:

/>

Угол отклонения струи в рабочей решетки.

/>

где:

/>удельный объём пара при давлении />

Потери в рабочей решетке:

/>

Далее строим выходной треугольник скоростей.

Потери с выходной скоростью:

/>

Располагаемая энергия потока для верхнего яруса ступени:

/>

где:

/>[по условию]

Коэффициент полезного действия на лопатках:


/>

Коэффициент полезного действия яруса с учетом потери от влажности пара.

/>

где:

/>/>степень сухости пара после сопел второго яруса при давлении />/>/>

Потери от влажности:

/>

Внутренняя мощность двухъярусной ступени

/>

Расчёт последней ступени.

Принимаем, что давление за соплами равно критическому.

/>

где:

/>давление изоэнтропического торможения перед соплами с учётом использования в последней ступени кинетической энергии потока, покидающего предыдущую ступень.

Тогда по h-S диаграмме находим теплоперепады.

/>/>/>


Степень реактивности.

/>

/> — удельный объём пара при изоэнтропическом торможении при давлении />.

/>

Задаемся средним диаметром />и высотой сопла />( из соображения плавности проточной части ) и находим угол выхода потока из сопел нижнего яруса.

/>

/>

мм

м

370

2.7


/>

/>

Определяем потерю в соплах.

/>

Находим теоретическую и действительную абсолютные скорости на входе.

/>

/>

/>

/>

Строим входной треугольник скоростей.


Относительная теоретическая скорость выхода пара из рабочей решетки:

/>

Действительная скорость.

/>

Критическая скорость находится по критическому теплоперепаду.

/>

Площадь выходного сечения рабочей решетки.

/>

Угол выхода потока из каналов рабочей решетки ( предварительно задаемся длинной лопатки />и диаметром />определяем.

/>

/>

Угол отклонения струи в рабочей решетке.

/>

Строим выходной треугольник скоростей.

Потери и КПД на лопатках последней ступени.

/>

/>

Располагаемая энергия потока для верхнего яруса ступени.

/>

Коэффициент полезного действия на лопатках.

/>

Внутренний КПД ступени.

/>

Потеря от влажности пара.

/>

Внутренняя мощность двухъярусной ступени.

/>