Центробежный насос

СОдержание 

 
 

 

ВВЕДЕНИЕ 

      Насосы  представляют собой гидравлические машины, предназначенные для преобразования механической энергии приводного двигателя  в гидравлическую энергию потока жидкости. Насосы передают жидкости энергию. Жидкость, получившая энергию от насоса, поднимается на определенную высоту, перемещается на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости, или циркулирует в какой либо замкнутой системе.

      Первоначально насосы предназначались исключительно для подъёма воды. В настоящее время область их применения широка и многообразна.

      В нефтегазовом деле насосы применяются, например, для транспорта нефти и  нефтепродуктов, в системе промывки и цементирования скважин при бурении, в системах сбора и подготовки нефти к транспорту, в системах обустройства нефтегазопромыслов.

        Важнейшие параметры работы насоса - напор H и подача Q.

      Напор насоса H- энергия, приходящаяся на единицу веса, которую получает жидкость, проходящая через насос.

      Подача  насоса Q - объемное количество жидкости, которое за единицу времени проходит через насос. Подача насоса равна расходу жидкости в трубопроводе, присоединенном к насосу.

      Величины  H и Q для каждого насоса между собой взаимосвязаны. Зависимость H= f(Q) называется напорной характеристикой насоса.

      Один  и тот же насос может быть включен  в различную гидравлическую сеть.

      Гидравлическая  сеть - система трубопроводов, резервуаров, регулирующих устройств и других элементов, по которым перемещается жидкость.

  Дополнительная энергия, которая передается жидкости в насосе, расходуется в гидравлической сети на совершение работы по подъему жидкости, на преодоление гидравлических сопротивлении при движении жидкости и на другие цели. Величина энергии, необходимой для перемещения жидкости, зависит от вида и характеристик гидравлической сети. Зависимость потребной удельной энергии H_потр. от расхода Q жидкости в системе называется характеристикой гидравлической сети:

      Таким образом, в каждом конкретном случае необходимо совмещать параметры работы насоса и гидравлической сети, то есть решать систему уравнений:

      Решение этой системы уравнений представляет собой параметры рабочей точки К насоса (Q_k , H_k ) в заданной гидравлической сети.

      К основным задачам расчета трубопроводов  с насосной подачей жидкости

относятся: определение  параметров рабочей точки насоса, подбор двигателя для насоса, регулирование  подачи насоса в сеть, расчет всасывающей  линии насоса.

      Эти  задачи и решаются в данной курсовой работе. 

1. Постановка  задачи

     Насос 1 пеpекачивает жидкость из закpытого pезеpвуаpа 2 в гидроцилиндр, имеющий  диаметp D. Hа поршень гидроцилиндра действует внешняя нагрузка R. Жидкость поступает в трубопровод через приёмную коробку 4 с обратным клапаном и сеткой. На напорном трубопроводе имеется вентиль 5. Схема установки изобpажена на pис.1.

     Основные  величины, необходимые для pасчета, пpиведены в таблице 1.

      Таблица1

 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1. Схема  установки 

      Задание:

1. Опpеделить  pабочие паpаметpы (Qp-Hp) cистемы насосная станция -трубопpовод.

2. Произвести  кавитационный расчет всасывающей  линии насосной установки.

3. Провести  мероприятия, позволяющие уменьшить  производительность насоса на 20%.

• определить коэффициент сопротивления крана x_кр;
• найти число оборотов вала насоса n₂.

Определить  мощность электродвигателя, приводящего  в действие центробежный насос при двух способах регулирования.

      Указания:

1. Используется  насос Д-320 при n=2950 об/мин.

2. Физические  свойства жидкости определяются  по справочной литературе.

3. Трубопровод  изготовлен из стальных труб, подверженных коррозии.

4. В  начальном положении кран открыт.

5. Если  во всасывающей линии насоса  кавитация, то необходимо найти  минимальный диаметр всасывающей линии (d_min) из условия отсутствия кавитации, увеличить его до ближайшего большего по ГОСТу и уточнить положение рабочей точки. 
 

Характеристика насоса 

      D Q - область номинальных подач при работе насоса, где к.п.д. близок к максимальному.

Рис.2.  Характеристика центробежного насоса Д-320 при n=2950 об/мин. 

 

2. Теоретические основы расчета 

2.1. Некоторые сведения о насосах

      По  принципу действия насосы подразделяют на гидродинамические и  объемные.

      Центробежные   насосы. Из гидродинамических насосов на практике чаще всего используется центробежный насос, схема которого представлена на рис. 3.

1 - подвод, 2 - рабочее колесо, a - задний (ведущий) диск рабочего колеса, б - передний (ведомый) диск рабочего колеса, в - лопатки рабочего колеса, 3 - спиральная камера (отвод), 4 - диффузор.

Рис. 3. Схема  центробежного насоса.

      Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов - подвода 1, рабочего колеса 2 и спиральной камеры 3. По подводу жидкость подается в насос из подводящего (всасывающего) трубопровода.

      Рабочее колесо 2 состоит из заднего а и переднего б дисков, между которыми находятся криволинейные лопатки в, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Ведущим задним диском рабочее колесо крепится на валу. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии и, далее, по отводу 3 отводится к напорному патрубку.

      При вращении рабочего колеса появляется центробежная сила, которая отбрасывает жидкость от центра к периферии, освобождая при этом объём на входе в насос. Увеличение объёма приводит к понижению давления в жидкости (вспомним: давление - напряжение сжатия, сжатие жидкости уменьшается - давление падает). Создается разность давлений между уровнем жидкости в приемном резервуаре и входом в насос и непрерывное движение жидкости через насос.

      Назначение  рабочего колеса 2 - передача жидкости энергии от приводного двигателя.

      Механическая  энергия, подводимая к валу насоса от приводного двигателя, преодолевает момент реактивных сил со стороны жидкости и приводит колесо во вращение. Лопатки  рабочего колеса насоса при своем вращении оказывают силовое воздействие на жидкость, в результате чего растет давление в ней и происходит движение жидкости с расходом Q. При этом, согласно закону сохранения энергии, механическая энергия приводного двигателя превращается в гидравлическую энергию потока жидкости.

      1 - насос, 2 - всасывающий трубопровод, 3 - нагнетательный трубопровод, 4 - вакуумметр, 5 - манометр, 6 - регулировочный вентиль (кран), 7 - обратный клапан, А - приёмный резервуар, Б - напорный резервуар.

Рис.4. Трубопровод  с насосной подачей жидкости.