1 Гидравлический расчет трубопровода  и построение его характеристики

      Дано:

      Q = 0,025 м³/с = 90 м³/ч

      t^o = 45^oC

      H = 12м

      (p₁-p₂) = 0.13МПа = 0,13ˑ10⁶Па

      L = 300м

      n = 5

      k = 3

      е = 0,3мм 

      Формула для определения потребного напора H_потр: 

               

где  - потери в нагнетательном трубопроводе.

      Скорость  в нагнетательном трубопроводе принимаем равной v = 0,9 м/c.

      При данной скорости и заданной подаче диаметр нагнетательного трубопровода определяется по формуле: 

       .      

     По  ГОСТ 3262-75 выбираем трубопровод с d = 200 мм.

     После подбора диаметра по ГОСТ уточним  реальную скорость воды в трубопроводе:

     

     Для определения коэффициента Дарси необходимо определить режим движения жидкости в трубопроводе. Число Рейнольдса определяется по формуле:

               

     Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода будет равно:

 

       ,     

     Первое  граничное число Рейнольдса определяется по формуле:

 

       ,        

где k_э - коэффициент шероховатости труб: k_э = 0,3 × 10^-3.

     Первое  граничное число Рейнольдса для трубопровода равно: 

      

     Второе граничное число Рейнольдса:

 

              

     Второе  граничное число Рейнольдса трубопровода равно: 

       ,     

     Так как  выполняется, то для трубопровода коэффициент Дарси рассчитывается по формуле: 

       

      Определим коэффициент Дарси для нагнетательного трубопровода:

,    

     Потери в нагнетательном трубопроводе определяются как:

 
 

      

, 

где  - сумма местных потерь, складывается из потерь в отводах = 0,5 и потерь в задвижках = 2. Тогда:

               

      

.               

     Потребный напор определяется при подстановке  в формулу вычисленных значений:

 

      Для построения характеристики трубопровода рассчитаем напор для нескольких значений расхода.

     При нулевом расходе скорость в трубопроводе также равна нулю, потери в трубопроводе отсутствуют поэтому: 

      

 

      При Q = 30 м³/ч:  

,

, 

     Так как  выполняется, то коэффициент Дарси рассчитывается по формуле:

,      

 

      Найдем  потери на нагнетании:

     Определим потребный напор:

 

 

      При Q = 60 м³/ч:  

,

, 

     Так как  выполняется, то коэффициент Дарси рассчитывается по формуле:

,      

 

      Найдем  потери на нагнетании:

     Определим потребный напор:

 

 

      При Q = 90 м³/ч:  

,

, 

     Так как  выполняется, то коэффициент Дарси рассчитывается по формуле:

,     

 

      Найдем  потери на нагнетании:

     Определим потребный напор:

 

      Результаты  расчетов приведены в таблице 1.

      Таблица 1 - Зависимость потребного напора от подачи

 

      Мощность  привода насоса

      

      2 Подбор насоса 

      По  потребному расходу Q = 90м³/ч и потребному напору H_потр = 25,4 м, по каталогу выбираем подходящий нам насос: марки К100-65-200б, у которого Q_o = 100 м³/ч, H_о = 32 м, N=15 кВт.

      Эскиз насоса:

1 - Корпус  насоса,  2 - рабочее колесо, 3 - корпус уплотнения, 4 - уплотнение (сальниковое или торцовое), 5 - крышка уплотнения, 6 - кронштейн, 7 - вал, 8 - муфта.

     3 Совмещенная характеристика трубопровода и насоса 

     Строим совмещенную характеристику трубопровода и насоса, которая изображена на рисунке.

      Рисунок. Совмещенная характеристика трубопровода (1) и насоса (2) 

       На  пресечении линии характеристики насоса и линии характеристики трубопровода найдем рабочую точку.

Параметры рабочей  точки: Н = 28 м, Q = 102 м³/ч. 

4 Материальное  оформление насоса

       Таблица 1 - Материальное оформление насоса марки 4Х-6А-1б:

 

       5 Расчет на прочность плоской  крышки 

       Расчетный диаметр крышки D_P = 180 мм.

       Коэффициент, учитывающий тип закрепления  фланца К = 0,4.

       Коэффициент ослабления К_О = 1, т.к. отверстия, помимо отверстий болтов, отсутствуют.

       Толщина стенки крышки находится по формуле:

       

.

       

.

       Давление  Р = 0,13 МПа мало, поэтому примем рабочее давление Р_Р = 0,2 МПа.

       Давление  при гидроиспытаниях:

       

.

       Для материала крышки Сталь 25Л-1 .

       Допускаемое напряжение материала:

       

,

       

       

.

       

,

       

.

       

.

       Допускаемое напряжение при гидроиспытаниях:

       

,

       где .

       

. 

       Коэффициент прочности сварных швов для автоматической сварки под флюсом .

       

.

       При скорости коррозии П = 0,1 мм/год и сроке годности аппарата прибавка к расчетной толщине равна .

       

.

       

.

       Допускаемое внутреннее избыточное давление:

       

.

       

;

       

;

       Допускаемое внутреннее избыточное давление при  гидроиспытаниях:

       

;

       

;

       

.

       Условия, при которых расчеты толщины  стенки верны выполняются, следовательно, расчет произведен правильно.