Министерство науки и образования РФ Название министерства другое

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Гидрогазодинамика трубопроводных систем и гидромашины»

Курсовая работа
«Расчет и регулирование режимов работы центробежного насоса»

по дисциплине «Насосы и компрессоры»
Выполнил: ст.гр. МТз-20-01 Митин В.А. ___________

(подпись, дата)

Проверил: к.т.н доцент кафедры Токарев А.П. ___________

(подпись, дата)

Уфа

2023
1 Подбор ЦБН и определение режима

Определим потребный напор для следующей схемы:



Рисунок 1.1 – Принципиальная схема насосной установки
Определим потери напора во всасывающем трубопроводе:

Выберем скорость в пределах от 1 до 3 м/с.

Зададимся скоростью потока = 2 м/с,



В соответствии с ГОСТ примем D_вс=615 мм, δ= 7 мм



Пересчитаем скорость :



Пересчитанная скорость входит в рабочий диапазон скоростей

Определим число Re:



Определим критические числа Re:

Для этого возьмем cтальные трубы сварные с незначительной коррозией,
Таблица 1.1 - Значения эквивалентной шероховатости труб

Материал труб	kэ, мм
Новые тянутые трубы из стекла и цветных материалов	0,0010,001 0,005
Новые бесшовные стальные трубы	0,020,05 0,03
Новые стальные сварные трубы	0,030,1 0,05
Новые стальные сварные трубы	0,030,1 0,05
Стальные трубы сварные с незначительной коррозией	0,100,80 0,15
Стальные трубы сварные старые, заржавленные	0,801,50 1,00
Новые оцинкованные стальные трубы	0,100,20 0,15
Новые чугунные трубы	0,200,50 0,30
Старые чугунные трубы	до 3,00
Новые асбоцементные трубы	0,050,10 0,085

Зона смешанного трения, т.к. . Воспользуемся формулой Альтшуля:





Суммарные потери во всасывающем трубопроводе равны



Определим потери на нагнетательной линии:

Задаемся диаметром тем же, что и на линии всасывания:

D_наг=615 мм, δ= 7 мм ;

;

Расчеты будут полностью идентичные.



Определим потребный напор:



Как именно у Вас получилось 595,854 м??? Возьмите больший диаметр и пересчитайте. Приведите расчеты с подставленными значениями, а не только результат.

Зададимся несколькими значениями расхода Q и определим величины потребного напора в соответствии с уравнением:


Таблица 1.1 – Результаты расчетов при заданных подачах

Q, м^(3)/ч	Vвс, м/с	Re	λ	hвс, м	hнаг, м	Hп, м
0	0	0	0	0	0	52,93367
252	0,246876	6182,195	0,03589	0,019518	16,74554	69,69873
504	0,493753	12364,39	0,030399	0,067287	56,7341	109,7351
756	0,740629	18546,58	0,027662	0,139301	116,1604	169,2333
1008	0,987505	24728,78	0,025919	0,233953	193,4956	246,6633
1260	1,234382	30910,97	0,024677	0,350298	287,8426	341,1266
1512	1,481258	37093,17	0,023731	0,487704	398,6013	452,0226
1764	1,728134	43275,36	0,022978	0,645718	525,3403	578,9197
2016	1,975011	49457,56	0,022361	0,823998	667,7349	721,4926
2268	2,221887	55639,75	0,021843	1,022277	825,5322	879,4881
2520	2,468763	61821,95	0,021401	1,240343	998,5303	1052,704
2772	2,71564	68004,14	0,021017	1,478024	1186,565	1240,976
3024	2,962516	74186,33	0,020681	1,735175	1389,5	1444,169

По полученным результатам строим кривую потребного напора



1.3 Подбор основых ЦБН
По заданной подаче Q = 2520 м³/ч и потребному напору Н_потр= 1052,7 м подбираем ЦБН. 2 насоса, указанные Вами, не смогут обеспечить данный напор.

Выберем 2 насоса серии НМ 3600-230 с диаметром рабочего колеса 430 мм и частотой вращения n = 3000 об/мин. Подбор подпорного насоса произведен далее.



Рисунок 1.3 – Характеристики насоса НМ 3600-230
1.4 Описание и паспортная характеристика ЦБН. Аналитический расчет паспортной характеристики
НМ 3600-230 рассчитан на номинальную подачу 3600 м³/ч и напор Н=230 м. Частота вращения вала насоса n=3000 об/мин. Имеет допускаемый кавитационный запас равный 40 м. КПД насоса составляет 87%. Мощность насоса составляет 2500 кВт.

Насос типа НМ – центробежные горизонтальные с двусторонним подводом жидкости к рабочему колесу и двухзавитковым спиральным отводом жидкости от рабочего колеса.

Марка основных насосов определяется так: НМ 3600-230 − насос магистральный, оптимальная подача Q₀= 10000 м³/ч, и напор Н₀=210 м.

Корпуса насосов рассчитаны на предельное рабочее давление 7,4 МПа (75 кгс/ см2.

1.4.1 Строение насоса НМ 3600-230


Рисунок 1.3 Нефтяной магистральный спиральный насос;

1,3 - корпус; 2 - вал; 4,5 - разделительные втулки; 6 - рабочее колесо; 7- уплотнения рабочего колеса щелевого типа; 8 - подшипники скольжения; 9 - радиально-упорный подшипник; 10 - уплотнения ротора


1.4.2 Характеристики перекачиваемой среды НМ 3600-230

• 
  Плотность при 20⁰С – ( 830 – 900) кг/м³.
  
• 
  Кинематическая вязкость – (5 -300) мм²/с
  
• 
  Температура перекачиваемой жидкости - (- 10 ; +50)⁰С
  
• 
  Массовая доля механических примесей - не более 0,05 %
  
• 
  Максимальный линейный размер твердых частиц - 0,4 мм
  

1.4.3 Конструктивные особенности НМ 3600-230:

• 
  Насосы типа НМ – горизонтальные насосы с рабочим колесом двухстороннего входа и двухзавитковым спиральным отводом.
  
• 
  Насосы допускают применение сменных роторов на различные производительности с сохранением максимально возможной эффективности.
  
• 
  Радиальные нагрузки воспринимаются опорными подшипниками скольжения, остаточные осевые – сдвоенными радиальноупорными шарикоподшипниками SKF.
  
• 
  Концевые уплотнения вала насоса одинарные механические торцовые блочного типа с дополнительным уплотнением со стороны атмосферы.
  
• 
  Крутящий момент от электродвигателя передается с помощью пластинчатых муфт.
  

1.4.4 Аналитический расчет паспортной характеристики НМ 3600-230

Выполним аналитический расчет паспортной характеристики насоса:





Для НМ 3600– 230:

= 325,6 м, а=0, b= ;

, ,




В таблицу 2 занесем полученные значения напора и подачи.
Таблица 1.2 - Аналитический расчет паспортной характеристики НМ 10000-210

Q, м^(3)/ч	H, м	КПД, %	Nв, кВт
0	325,6	0	2500,123
315	324,8697	0,189425	3229,54
630	322,6788	0,231501	3754,93
945	319,0273	0,272227	4330,94
1260	313,9153	0,311604	4763,41
1575	307,3426	0,349632	5116,15
1890	299,3093	0,38631	5410,74
2205	289,8155	0,421638	5666,83
2520	278,8611	0,455617	5833,06
2835	266,446	0,488247	5992,52

Рисунок 1.4 – Паспортная напорная характеристика НМ 3600-230



Рисунок 1.5 – Паспортная характеристика КПД (в долях) НМ 3600-230
1.5 Пересчет паспортной характеристики ЦБН с воды на перекачиваемую жидкость (нефть)
1.5.1 Пересчет паспортной характеристики по ГОСТ 6134 – 2007.
Параметры насоса на нефть для оптимального режима могут быть определены как

Q_н =

H_н =

η_н =

Коэффициенты пересчета , K_H, K_η являются функциями числа Рейнольдса.



где – эквивалентный диаметр.

мм,

где - ширина лопатки рабочего колеса на внешнем диаметре;

k^’- коэффициент стеснения лопатками.

Определяем коэффициенты пересчета: , K_H = 1, K_η = 1.



Рисунок 1.6 – Номограмма для определения коэффициентов для пересчета.

Для примера при Q = 2520 м³/ч:

Пересчет мощности:


Таблица 1.3 – Пересчитанные характеристики НМ 3600-230 с воды на перекачиваемую жидкость по ГОСТ 6134-2007

Q	H	КПД	Nв, кВт
0	325,6	0	2077,602
315	324,8697	0,187139	2683,748
630	322,6788	0,228087	3120,347
945	319,0273	0,267506	3599,011
1260	313,9153	0,305418	3958,394
1575	307,3426	0,341843	4251,521
1890	299,3093	0,376802	4496,325
2205	289,8155	0,410312	4709,136
2520	278,8611	0,442391	4847,273
2835	266,446	0,473059	4979,784

---

1.5.2 Пересчет паспортной характеристики методом Аитовой -Колпакова
Пересчет для НМ 3600-230:

Коэффициент быстроходности:



где i=2 – число входов в рабочее колесо, j=1 – число ступеней насоса.

Переходное значение числа Рейнольдса:



Значение числа Рейнольдса для насоса:



_{где D2 – внешний диаметр рабочего колеса}

Так как Re_н > Re_пер, то присутствует автомодельный режим и пересчет Q и H не требуется. Выбираем коэффициенты, которые учитывают гидравлические и дисковые потери α и А:

, где - коэффициент зависящий от числа Re, 0.045, A- коэффициент дисковых потерь, зависящий от n_s, А= 150


При Q = 2520 м³/ч:



Пересчет мощности:


Значения характеристик приведены в таблице 1.4

Таблица 1.4 – Пересчитанные характеристики НМ 3600-230 с воды на перекачиваемую жидкость

Q	H	КПД	Nв
0	325,6	0	1000
315	324,8697	0,1871392	1102,31616
630	322,6788	0,2280866	1562,07688
945	319,0273	0,2675059	2113,08184
1260	313,9153	0,3054181	2653,46584
1575	307,3426	0,3418434	3189,85798
1890	299,3093	0,3768016	3718,52134
2205	289,8155	0,4103116	4240,86829
2520	278,8611	0,4423915	4706,56462
2835	266,446	0,4730589	5170,41629

---

По данным таблицы 1.3 и 1.4 строим графики для сравнения методик:



Рисунок 1.8 – Cравнение напорных характеристик


Рисунок 1.9 – Cравнение эффективных характеристик




Рисунок 1.10 – Cравнение мощностных характеристик
1.6 Расчет всасывающей способности ЦБН. Подбор подпорного насоса
Кавитацией называют процесс нарушения сплошности потока жидкости в результате образования в нем пузырьков пара или газа при снижении абсолютного давления ниже давления насыщенного пара. При дальнейшем перемещении в зону высокого давления пузырьки начинают схлопываться, образуя ударную волну, то есть происходят точечные гидроудары.

В ЦБН кавитация возникает на тыльной стороне лопатки у входной кромки.

Для расчета бескавитационных условий всасывания насосов составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2



Кавитационный запас:



Δh_доп = 65 м.

Так как Δh_доп>Δh, следовательно, работа насоса без возникновения кавитации не обеспечивается.

Установим параллельно два подпорных насоса НПВ 1250 – 110.

НПВ 1250 – 110 рассчитан на номинальную подачу Q =1250 м³/ч и напор H = 110 м с ротором 640 мм. Частота вращения вала насоса 1500 об/мин. Он имеет допускаемый кавитационный запас равный 5 м. КПД насоса составляет 85,5%, имеет массу 16700 кг и мощность 2000 кВт.


Рисунок 1.10 - Характеристика насоса НПВ 1250-110.


1.6.1 Конструкционные особенности НПВ 1250-110:

Рисунок 1.11 - Строение насоса типа НПВ;

1 - стакан; 2 - спиральный кор­пус; 3 - переводной канал; 4, 7 - напорные секции; 5 - крестовина; 6, 9 - подшипники скольжения; 8 - напорная крышка; 10 - сдво­енные радиально-упорные шарико­подшипники; 11 - фонарь; 12 -

---

торцовые уплотнения; 13 - вал; 14, 18 - подводы; 15, 17 - предвключенные колеса; 16 - рабочее колесо
1.6.2 Аналитический расчет паспортной характеристики НПВ 1250-110:
Выполним аналитический расчет паспортной характеристики насоса:

Для НПВ 1250-110: =151,9 м, а=0, b=1,33· ;

, , 3,81 ;





В таблицу 1.5 занесем полученные значения напора и подачи.

Таблица 1.5 - Аналитический расчет паспортной характеристики НПВ 1250-110

Q	H	КПД	Nв
0	151,9	0	903,3
156,25	151,8675	0,091482	1079,47
312,5	151,7701	0,144003	1238,9
468,75	151,6078	0,194664	1360,05
625	151,3805	0,243463	1475,6
781,25	151,0882	0,290402	1595,2
937,5	150,7311	0,33548	1724,7
1093,75	150,3089	0,378697	1882,5
1250	149,8219	0,420053	2045,2
1406,25	149,2699	0,459548	2202,4

---

Рисунок 1.12 – Паспортная напорная характеристика насоса НПВ 1250-110


Рисунок 1.13 – Паспортная эффективная характеристика насоса НПВ 1250-110


Рисунок 1.14 – Паспортная мощностная характеристика насоса НПВ 1250-110
Пересчитаем напорную характеристику подпорного насоса с воды на нефть методом Аитовой-Колпаковой:

Определим коэффициент быстроходности насоса:



Определим переходное значение числа Рейнольдса:



Определим значение числа Рейнольдса для насоса:



, то присутствует автомодельный режим и пересчет Q и H не требуется.
, где - коэффициент зависящий от числа Re, 0.04, A- коэффициент дисковых потерь, зависящий от n_s, А= 500



Рисунок 1.16 – Графики для определения А и α.
При Q = 625 м³/ч:



Пересчет мощности:


Таблица 1.6 - Пересчитанные характеристики НПВ 1250-110 с воды на перекачиваемую жидкость

Q	H	КПД	Nв
0	151,9	0	803,9
156,25	151,8675	0,0909215	978,5
312,5	151,7701	0,1426142	1138,4
468,75	151,6078	0,1921253	1263,4
625	151,3805	0,2394927	1382,4
781,25	151,0882	0,2847528	1503,07
937,5	150,7311	0,3279407	1630,13
1093,75	150,3089	0,3690902	1779,7
1250	149,8219	0,4082336	1929,28
1406,25	149,2699	0,4454019	2002,4

---

Смотрите также файлы

• Тема Стратегия компании и управление проектами.docx

• Семинар ткізілетін кні 10. 02. 2023 ж. оянды 2 ауылыны жоббм.docx

• Методические указания и задания к занятиям семинарского типа, контрольной и самостоятельной работе по дисциплине история экономики.docx

• Практическая работа Построение простой компьютерной модели.docx

• 69210.pdf