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"야로슬라블 주 기술 대학»

“화학기술공정 및 장치”학과

계산 작업

"화학 기술의 공정 및 장치" 분야에서

펌핑 설치 계산

작업을 완료했습니다.

학생 S.S. 코발추크

선생님

박사. 기술. 과학, 부교수

A.V. 숙악

소개

펌핑 장치는 모든 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 국민경제: 산업, 건설, 운송, 농업. 여기에는 지식이 포함됩니다. 이론적 기초유압 및 실무 수행 능력 유압 계산광범위한 전문가 과정을 위해.

과제는 "계산 펌핑 장치"수학 분야에서 가장 중요한 응용 계산의 복합체를 다루며 "화학 기술의 공정 및 장치" 과정을 공부하는 학생들이 실행하도록 권장됩니다.

작업 완료를 시작할 때 해당 내용을 주의 깊게 연구하고 과학, 기술 및 교육 문헌을 숙지해야 합니다.

계산 작업을 수행할 때 다음 방법론을 따라야 합니다.

1) 채택된 옵션에 따라 펌핑 설치 다이어그램을 그립니다.

2) 파이프라인 계산을 수행하고, 필요한 압력 H, 유체 흐름 V 등의 좌표로 네트워크의 설계 특성을 구성합니다.

3) 펌프를 선택하고 네트워크 특성을 나타내는 그래프에 펌프 특성을 플롯합니다.

1. 계산 작업

초기 데이터:

액체 물;

온도 t – 40C o;

유량 Vf – 10 l/s – 0.01 m 3 /s;

기하학적 머리 Ng – 25m;

탱크의 압력 - P 1 = 0.1 MPa, P 2 = 0.15 MPa;

총 파이프라인 길이 L – 150m.

파이프라인의 국부 저항 ξ:

흡입 라인에서:

흡기 장치 ( 체크 밸브보호망 포함) 1개 = 4.3;

부드러운 회전(후퇴) 2개=0.14*2=0.28;

압력 라인에서:

게이트 밸브(또는 밸브) 1개 = 0.5;

부드러운 회전(수축) 2개 = 0.14*2 = 0.28;

파이프 출구(장치 B로) 1개 = 1.

임펠러 속도 n = 3000rpm.

그림 1. 펌핑 설치 다이어그램.

2. 파이프라인의 유압 계산

2.1 파이프 직경 선택

파이프 직경은 공식을 사용하여 계산됩니다.

(1)

여기서 d – 파이프 직경(계산), m;

V - 지정된 액체 유량, m 3 / s;

W – 평균 유체 속도, m/s.

(1)에 따른 계산은 흡입 라인과 압력 라인에 대해 별도로 수행되며 W는 흡입 라인 0.8m/s, 압력 라인 1.5m/s에 대해 사용됩니다.

파이프의 실제 직경은 다음과 같습니다.

d 1 =159 x 5.0mm

d 2 =108 x 5.0mm

허용되는 파이프의 실제 직경을 기준으로 평균 유속이 지정됩니다.

2.2 펌프 설치 높이 결정(흡입 리프트)

허용되는 흡입 높이는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

허용되는 흡입 높이 m은 어디에 있습니까?

P 1 – 공급 탱크의 압력 설정 Pa;

Rn.p. – 주어진 온도에서 액체의 포화 증기압, Pa;

η - 액체 밀도, kg/m3;

흡입 라인의 압력 손실, m;

허용되는 캐비테이션 예비비, m.

허용 가능한 캐비테이션 예비 결정

중요 재고

여기서 V는 펌프 성능(지정된 유체 흐름), m 3 /s입니다.

n – 펌프 임펠러의 회전 속도, rpm.

허용 가능한 캐비테이션 예비력은 임계 캐비테이션 예비력에 비해 20...30% 증가합니다.

흡입 라인의 압력 손실 계산

계산은 압력 손실을 추가하는 원리에 따라 수행됩니다.

(5)

여기서 λ – 마찰 계수;

내가 1 – 흡입 라인 길이, m;

d 1 – 흡입관의 직경, m;

ξ arr.cl. ξ p.p.

– 국부 저항 계수;

w 1 – 흡입 라인의 유체 속도, m/s.

마찰 계수는 레이놀즈 기준 Re와 상대 거칠기에 따라 달라집니다.

λ = f(Re,E) (6)

(7)

레이놀즈 기준은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 ρ는 액체의 밀도, kg/m3입니다.

μ – 동적 점도 계수, Pa.s.

상대 거칠기(부드러움)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 e는 등가 거칠기의 값입니다.

레이놀즈 기준을 계산할 때 우리는 영역이 난류라는 것을 보여주었습니다. 이는 마찰 계수가 G.A 그래프에 따라 선택됨을 의미합니다. 무리나

공식 (5)를 사용하여 압력 손실을 계산합니다.

펌프 파이프라인 힘 전기 모터

할당에 따른 값 l 1은 특정 값 h all과 연관됩니다. . 따라서 계산은 연속 근사법으로 수행됩니다. 이렇게 하려면 다음이 필요합니다.

l 1c m 값을 설정하십시오.

h p.s를 결정합니다. ;

h 태양을 계산하십시오;

조건을 확인하세요 l 1 =h dc +3 m

편차가 10% 미만이므로 계산이 정확합니다.

2.3. 필요한 압력 곡선 구성(네트워크 특성)

여기서 Н g – 액체 상승의 기하학적 높이, m;

P 1, P 2 – 압력 및 공급 탱크의 압력 각각 Pa;

전체 파이프라인의 국부 저항 계수의 합입니다.

국부 저항의 합

여기서 ξ ob.kl – 흡기 장치(보호 메쉬가 있는 체크 밸브);

ξ p.p – 부드러운 회전(후퇴);

ξ 건물 – 밸브(또는 밸브);

ξ out – 파이프에서 나가기(장치 B로).

(1.9.)의 처음 두 항은 유량에 의존하지 않습니다. 이들의 합을 정압 N st라고 합니다.

(10)

난류 영역의 경우 2차 저항 법칙(λ=const)을 가정하면 다음 표현식은 상수로 간주될 수 있습니다.

(11)

이전 공식을 고려하면 필요한 압력에 대한 표현은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

필요한 압력 곡선을 구성하려면 주어진 유량보다 작거나 크거나 주어진 유량과 같은 여러 가지 액체 유량 값을 지정해야 합니다.

표 1 네트워크 특성

3. 펌프 선택

펌프를 선택하기 위한 초기 매개변수는 주어진 유체 유량과 필요한 압력 N 소비에 해당하는 성능입니다. 특정 회전 주파수는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 n은 펌프 임펠러의 회전 속도, rpm입니다.

펌프 유형은 특정 회전 주파수 n y에 의해 결정됩니다.

13…25 – 저속 원심분리

특정 유형의 펌프에 대한 유량 및 압력의 요약 일정을 사용하여 펌프 브랜드를 결정합니다. 이를 위해 좌표가 V ass, N 소모품인 점이 그래프에 표시됩니다.

유량 V = 0.01 m 3 / s 및 압력 N 소비 = 33.49, 펌프 브랜드 3K9 n = 2900 rpm.

펌프 브랜드를 선택한 후 주요 특징특성 네트워크에서 그래프로 전송되어야 합니다. 효율 곡선 ή = f(V)는 얻은 매개변수를 사용하여 동일한 그래프의 필드로 전달되며, 펌프 샤프트의 동력은 [kW]로 계산됩니다.

kW,

여기서 N in - 샤프트 동력, kW;

ρ – 액체 밀도, kg/m3;

V – 펌프 용량(지정된 액체 유량) m 3 /s;

2. 특징적인 네트워크가 구축되었습니다.

3. 특정 회전 주파수를 계산했습니다.

4. 특정 주파수에 따라 펌프 유형을 선택합니다.

5. 우리는 작동 속도 n = 2900rpm인 펌프 브랜드 3K9를 선택했습니다.

사용된 소스 목록

1. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. 프로세스 및 장치 과정의 예와 문제. – L.: 화학, 1981. – 560p.

2. 카사트킨 A.G. 화학 기술의 기본 공정 및 장치. – 모스크바 2005. – 750p.

3. 투르킨 V.V. 펌핑 설치 계산. - 야로슬라프. 공예 학교 정수. 야로슬라블, 1991. – 19p.

4. 펌핑 장치 계산

1. 펌프의 주요 매개변수 결정

1.1 펌프 성능 결정

펌프 성능은 다음 공식으로 결정됩니다.

여기서 Qmax. 날 - 마을 소비자의 일일 최대 물 소비량(소방용 소비량 제외), m 3 ;

T - 펌핑 장치의 작동 기간(물 소비 일정에 따라 결정), 시간.

1.2 압력 결정

펌핑 장치의 압력은 선택한 물 공급 방식에 따라 다릅니다.

그림 1. 펌핑 설치 다이어그램: 1 - 우물; 2 - 메시가 있는 흡기 밸브; 3 - 무릎; 4 - 펌프; 5 - 체크 밸브; 6 - 조정 밸브; 7 - 급수탑

WB의 물은 대기압하에 있으므로 다음 관계식을 사용하여 압력을 결정합니다.

여기서 H 0은 물 상승의 기하학적 높이, m입니다.

h - 흡입 및 배출 라인의 압력 손실, m.

기하학적 리프트 높이는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 Z k는 우물 수위의 측지 표시, m입니다.

Z b - WB 수준의 측지 표시, m.

수두 손실은 흡입 및 토출 라인의 수두 손실의 합으로 정의됩니다.

2. 머리 손실의 결정

파이프라인에 국부적 저항이 있기 때문에 손실 중첩 원리에 따라 파이프라인의 총 압력 손실은 국부적 저항의 압력 손실과 길이에 따른 손실의 대수적 합이며 다음 관계에 의해 결정됩니다.

유압 마찰 저항 계수는 어디에 있습니까? l - 파이프라인 길이, m; d - 파이프라인 직경, m; i는 국부 저항 계수의 합입니다.

파이프 직경이 250~800mm인 경우 흡입 라인의 이동 속도를 1m/s로 선택합니다.

유압 마찰 저항 계수는 다음 방법을 사용하여 결정됩니다.

다음 공식을 사용하여 레이놀즈 수를 찾습니다.

계수 동점도, m 2 /s., at

왜냐면 R e >

절대 거칠기는 어디에 있습니까, m

엘보 () - 0.8m, 메쉬 흡기 밸브 - 39m.

토출 라인의 압력 손실:

Vload=1.3…2.0m/s

선택한 속도와 유속에 따라 다음 공식을 사용하여 파이프라인의 직경을 결정합니다.

왜냐하면 R e > 2320(난류 모드)인 경우 복합 기준을 결정합니다.

절대 거칠기 m은 어디에 있습니까? (m.2, 16페이지, 부록 2)

= 10...500에서 계수는 Altschul 공식(전환 영역)에 의해 결정됩니다.

체크 밸브 32m.

배출 라인의 제어 밸브: leq=0.6 m

머리 손실: m

3. 펌핑 설치를 위한 펌프 선택

K 및 KM 유형 펌프 필드의 요약 그래프(K는 캔틸레버 펌프, KM은 캔틸레버 모노블록 펌프)에서 좌표 Q와 H를 플롯하고 교차점을 찾습니다. 이 지점회전 속도 n = 1450인 K160/30 펌프 분야에 있습니다.

K160/30, D K =168, D B =50, n =1450

4. 펌프 작동점 결정

작동점을 결정하기 위해 선택된 펌프의 특성과 펌핑 스테이션의 흡입 및 토출 파이프라인의 전체 특성을 결합한 그래프를 구성합니다. 펌프 데이터에 따라 펌프 특성을 구성하고 다음 관계식에 따라 파이프라인의 전체 특성을 구성합니다.

여기서 A N - 저항력 2 / m 5의 펌핑 스테이션 파이프 라인 (특성);

여기서 N a는 지점 A, m의 압력입니다.

Q a - 지점 A의 유속, m 3 /s.

5. 휠 회전 매개변수 및 펌프 동력 결정

펌프의 작동점은 계산된 작동점과 거의 일치하지 않습니다. 펌프 작동을 P 지점에서 A 지점으로 전환하기 위한 몇 가지 방법이 있습니다.

밸브로 펌프 출구의 물 흐름을 조절하여 파이프라인 특성의 기울기를 변경합니다. 밸브가 닫히면 Hc 곡선이 더 가파르게 됩니다.

펌프의 공장 특성 변경:

a) 회전 속도의 변화;

b) 임펠러 직경 절단

첫 번째 방법은 가장 간단하지만 설치 효율성이 떨어지기 때문에 효율성이 떨어집니다. 두 번째 방법 (a)는 속도 제어 시스템의 복잡성으로 인해 거의 사용되지 않습니다. 비동기 전기 모터원심 펌프를 구동하는 데 사용됩니다. 2(b)의 경우, 설비 재구축 비용을 최소화하면서 설비의 높은 효율을 유지하므로 이를 사용하겠습니다.

바퀴를 돌릴 때 펌프 매개변수를 계산하기 위해 유사성 이론을 사용합니다. 실제 직경과 절단 직경의 비율을 (회전 계수)로 표시하면, 즉 그러면 펌프의 주요 지표 간의 수학적 관계는 다음과 같습니다.

이 공식에 따르면 휠 직경이 감소함에 따라 펌프 특성은 공장 특성보다 낮아집니다. 특정 값에서 특성 중 하나가 T.A를 통과합니다. 작업은 가치를 찾는 것으로 귀결됩니다. 효율성 감소로 인해 휠을 과도하게 회전하는 것은 허용되지 않으며 펌프의 속도 계수 n S에 따라 회전 제한이 적용됩니다.

여기서 n은 임펠러의 회전수입니다.

Q - 펌프 유량, m 3 /s;

N - 펌프 헤드, m

n S는 120 ... 200 범위에 있으므로 회전 한계를 11 ... 15%로 선택합니다.

회전 계수의 값을 결정하기 위해 계수의 최대값을 1.2로 설정했습니다. 점 2의 좌표를 결정합니다.

X의 값은 H1과 Q1을 통해 결정될 수 있습니다.

우리는 X 1과 X 2 값의 산술 평균으로 회전 계수의 필요한 값을 얻습니다.

6. 전기 모터 선택

트림된 휠로 펌프를 구동하는 전기 모터의 동력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 k는 1.3과 동일한 파워 리저브 요소입니다.

물의 밀도, kg/m3;

전달 - 엔진에서 펌프로의 전달 효율(0.98-1);

rpm - 가공 휠이 있는 펌프의 효율은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 p는 작동점에서 일반 임펠러를 사용하는 펌프의 효율입니다(Met2 부록 5).

여기서 p는 작동점에서 일반 임펠러를 사용하는 펌프의 효율입니다.

가공된 휠이 있는 펌프의 Q, N 및 H 값.

전력 및 회전 속도를 기준으로 카탈로그에서 비동기 모터를 선택합니다. AIR 100 S2 Ndv=4 kW n = 3000 rpm

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