Расчет водоснабжения поселка и расчет насосной установки

d – диаметр трубопровода, м;

Σzi – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Скорость движения воды для насосных станций определяется из соображений экономичности работы трубопровода и выбирается из таблицы ( 2, прил. [1]) .

По выбранной скорости и расходу определяют диаметр трубопровода по формуле:

.

Затем из ( 1, прил. [4]) выбирают ближайший стандартный диаметр трубы и уточняют действительную скорость движения воды:

.

Определяем потери напора на участке всасывания:

принимаем эк = 0,8 м/с согласно [2, прил. 1]:

 м

Выбираем ближайший диаметр:

стальные электросварные ГОСТ 10704–76 d = 200 мм , А = 6,959 с2/м6.

Уточняем действительную скорость: 

=0,788 м/с.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления трения.

Находим число Рейнольдса по формуле:

,

=120305,34

Т.к. Re > 2320 следовательно, режим турбулентный.

Определяем составной критерий:

,

где Δ –абсолютная шероховатость, м [2, прил.2].

для труб с незначительной коррозией Δ= 0,1 · 10-3 м ;

т.к. = 10...500, то для определения коэффициента гидравлического сопротивления трения используем формулу Альтшуля (переходная зона):

,

=0,01987.

Коэффициенты местных сопротивлений заменим их эквивалентными длинами [2, прил.4]:

для приёмного клапана с сеткой  = 37 м,

для плавного поворота трубы на 90о (колено) на линии всасывания = 0,6 м;

=0,228 м.

 

 

 

Определяем потери напора на линии нагнетания:

Принимаем эк = 1,4 м/с согласно [2, прил. 1].

 м,

Выбираем ближайший стандартный диаметр:

стальные электросварные ГОСТ 10704–76 d = 150 мм , А = 30,65 с2/м6.

Уточняем действительную скорость: 

 м/с.

Находим число Рейнольдса:

160534,35

Т.к. Re > 2320 следовательно, режим турбулентный.

Определяем составной критерий:

= 107,023

т.к. = 10...500, то для определения коэффициента гидравлического сопротивления трения используем формулу Альтшуля:

= 0,02

Эквивалентные длины местных сопротивлений [2, прил.4]:

обратный клапан  = 29 м,

регулировочная задвижка = 0,45 м.

= 2,464 м.

Потери напора:

h = hвс + hнаг  = 0,228 + 2,464 = 2,692 м.

Таким образом напор равен:

H = H0 + h = 22,077 + 2,692 = 24,769 м.

 

 

 

4. Выбор насоса для насосной установки

      Для выбора насоса необходимо: на сводный график полей насосов типа К и КМ (К – насос консольный, КМ – насос консольно-моноблочный) наносят координаты Q и H и находят точку их пересечения. Данная точка А должна лежать на одном из полей насосов, который и будет являться искомым.

QА = 89,184 м3/ч, HА = 24,769 м.

Выбираем насос: К 90/35а 2900.

Таблица 3. Технические данные центробежного насоса        

К 90/35а, DK =163, DB =100, п = 2900
Q, м3/ч	Н, м	N, кВт	η
14,4	32,5	4,3	28
28,8	33	5,5	45
43,2	32,5	6,6	60
57,6	32	7	69
72	30	8,2	74
86,4	28,6	8,8	72
101	24	9,2	68
115	18	9,9	60

 

5. Определение рабочей точки насоса

Рабочая точка насоса – точка пересечения характеристик трубопровода и насоса. Координаты точки пересечения определяют рабочий напор и максимальную производительность насоса при полном открытии задвижки и постоянном числе оборотов. Для определения рабочей точки строят совместный график характеристики выбранного насоса и суммарной характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов насосной станции. Характеристика насоса строится по данным [2, прил.5].

Определяем суммарную характеристику трубопроводов по следующей зависимости:

Н = Н0 + АН · Q2,

где  АН – удельное сопротивление трубопроводов (характеристика) насосной станции, с2/м5,

Q – расход, м3/с

.

Вычисляем удельное сопротивление трубопроводов:

=0,33853·10-3

Выбираем Q в диапазоне расходов характеристики насоса и определяем соответствующие им требуемые значения напоров для трубопроводов насосной станции .

Н1 = 22,077 + 0,33853 · 10-3 · 14,42= 22,147 м

Н2 = 22,077+ 0,33853 · 10-3 · 28,82= 22,36 м

и так далее находим все напоры по заданным расходам.

Таблица 4.

Q, м3/ч	14,4	28,8	43,2	57,6	72	86,4	101	115
H, м	22,15	22,36	22,71	23,2	23,83	24,6	25,53	26,55

Графики характеристики насоса и суммарной характеристики трубопроводов насосной станции пересекаются в точке Р, которая и является искомой рабочей точкой насоса.

Координаты рабочей точки QР = 98 м3/ч, HР = 25,3 м.

 

6. Определение параметров обточки

колеса и мощности насоса

Рабочая точка не совпала с расчётной. Переведём работу насоса из т.Р в т.А методом подрезания диаметра рабочего колеса.

 –коэффициент  обточки,

где D –действительный диаметр, Dоб –подрезанный диаметр,

.

Пределы обточки принимают в зависимости от коэффициента быстроходности насоса:

,

где п –число оборотов рабочего колеса [2, прил. 5],

Q –расход насоса, м3/ч,

Н –напор насоса, м.

Пределы обточки 11…15 %; соответственно Х = 1,124…1,176. Принимаем Х =1,15.

Определяем координаты точки 2:

Н2 = Х2 · На =1,152 · 24,769= 32,76 м,

Q2 = Х3 · Qа =1,153 · 89,174= 135,62 м3 /ч.

Строим прямую А-2 и определяем координаты точки 1.

Координаты точки 1: Q1 = 95,5 м3/ч, H1 = 25,95 м.

Находим значение коэффициента обточки:

,

Искомая величина коэффициента обточки:

Находим диаметр рабочего колеса после обточки:

 мм.

7. Выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя для привода с подрезанным колесом определим по формуле:

,

где k –коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,3;

ρ –плотность воды, кг/м3;

ηпер –КПД передачи от двигателя к насосу (0,98-1);

ηоб –КПД насоса с обточенным колесом, определяемым по формуле:

ηоб =1–(1–ηр )·х2,

где ηр –КПД насоса с нормальным колесом в рабочей точке, из графика определяем: ηр =69 %=0,69 .

ηоб =1–(1– 0,69)·1,02342= 0,675

= 11,82 кВт.

По мощности и частоте вращения подбираем асинхронный двигатель [2, прил.6] : АИРМ132М2 : Nдв =11 кВт, n = 3000 об/мин.

Мощность насоса можно определить графически.

 

Пересчитываем значения Q, H, N:

,  , .

Q, м3/ч	14,4	28,8	43,2	57,6	72	86,4	101	115
Qоб , м3/ч	13,43	26,87	40,3	53,74	67,2	80,6	94,2	107,3

 

H, м	32,5	33	32,5	32	30	28,6	24	18
Hоб , м	31,03	31,5	31,03	30,55	28,64	27,3	22,9	17,2

 

N, кВт	4,3	5,5	6,6	7	8,2	8,8	9,2	9,9
Nоб , кВт	3,8	4,9	5,88	6,2	7,3	7,84	8,2	8,8

По этим данным строим графики. 

Потребляемая мощность насоса – 8,1 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Палишкин  Н.А. Гидравлика и сельскохозяйственное  водоснабжение. –М.: Агропромиздат,1990. –351с.

2. Гидравлика.Расчет  водоснабжения поселка: Методические  указания / сост. Т.А. Кирсанова, В.Н. Куклин, М.А. Иванова. –Кострома: КГСХА, 2007.

3. Гидравлика.Расчет  насосной установки: Методические  указания / сост. Т.А. Кирсанова, В.Н. Куклин, М.А. Иванова. –Кострома: КГСХА, 2007.

4. Лепешкин  А.В., Михайлин А.А. Гидравлические  и пневматические системы / под  редакцией проф. Ю.А. Беленкова. –2-е  издание. –М.: Издательский центр  “Академия”, 2005. –336 с.