Типоразмер насоса - ?

Решение

1. Определяем скорость движения воды в трубопроводе из уравнения расхода

2. Из Приложения 7 находим величину удельного сопротивления для трубопровода диаметром d = 150 мм из асбестоцемента A = 39,54 с²/м⁶

3. Из Приложения 8 находим значение поправочного коэффициента k для υ = 1,415 м/с, k = 0,953.

4. Вычисляем потери напора на трение в трубе по формуле (4.2)

= 39,540,9531200(2510^-3)²=28,3 м.

Местными потерями при расчете гидравлически длинного трубопровода пренебрегаем, т.е. h_М=0

5. Находим величину потребного напора

= 10+28,3=38,3 м.

6. По приложению 9 для трубопровода с расходом Q = 25 л/с и H_ПОТР= 38,3м. выбираем центробежный насос типа 6К-8, у которого при подаче Q = 25 л/с, напор равен 39,5 м вод. ст.

Отличие между H_ПОТР и H_Н составляет

что в пределах допустимого отклонения.

Пример 10.

Может ли центробежный насос типа 6К-12 работать на водовод длиной 880 м и диаметром d = 180 мм. Геометрическая высота подъема воды H_Г = -9,8 м., расход равен Q = 50 л/с. Вид труб: пластмасса, тип Т.

Дано:

Q = 50 л/с

H_Г =-9,8 м

ℓ = 800 м

d = 180 мм

Вид труб: пластмасса, тип Т

Да - ? Нет - ?

Решение

1. Определяем скорость движения воды в водоводе из уравнения расхода жидкости

2. Из Приложения 7 находим величину удельного сопротивления для трубопровода диаметром d = 180 мм: A = 24,76 с²/м⁶

3. Из Приложения 8 находим значение поправочного коэффициента для υ = 2 м/с k = 0,855.

4. Вычисляем потери напора на трение в трубе по формуле (4.2)

=24,760,855800(5010^-3)² = 46,6 м

Местными потерями при расчете гидравлически длинного трубопровода пренебрегаем, т.е. h_М=0

5. Находим величину потребного напора

=-9,8 + 46,6 = 36,8 м

6. В Приложении 9 находим характеристику насоса типа 6К-12: у него при подаче Q = 50 л/с напор равен 18,5 м., что значительно меньше потребного напора водовода H_Н < H_ПОТР (18,5 м < 36,8 м). Следовательно, один насос типа 6К-12 для работы на этот водовод ставить нельзя.

7. Для работы с водоводом можно поставить два последовательно включенных одинаковых насоса типа 6К-12, которые при подаче Q = 50 л/с будут развивать суммарный напор H₁₊₂=2  18,5= 37 м. И тогда H₁₊₂≈H_ПОТР (37 м ≈ 36,8 м).

Задача 96 (рис.75). Вода при температуре t нагнетается насосом из колодца в водонапорную башню по вертикальному трубопроводу переменного сечения. До крана на первом участке диаметр нагнетательного трубопровода d₁, после крана на втором участке d₂.

Глубина установки насоса в колодце относительно основания башни H₀; высота башни H; высота уровня воды в баке h; длина участка трубопровода от насоса до крана h₀; его диаметр d₁; коэффициент сопротивления крана ζ_КР отнесен к диаметру d₁; показание манометра P_М; подача насоса Q.

Требуется:

1. Определить диаметр нагнетательного трубопровода на 2-ом участке d₂.

2. Выбрать центробежный насос и построить его характеристики: H_н=f(Q) и η=f(Q).

3. Рассчитать характеристику нагнетательного трубопровода H_сист=f(Q) и построить её на том же графике, что и характеристики насоса.

4. Определить параметры режимной точки.

5. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.

6. Определить мощность приводного двигателя.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 96.

Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно значениями d₂ в диапазоне, который указан в табл. 96.

Таблица 96

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q	л/с	6	15	40	30	5
Pм	кПа	250	190	140	165	180
H0	м	5	6	5,5	5	6
H	м	15	10	8	10	8
h	м	1	1,75	2	1,4	2,2
h0	м	3	3,5	2,75	2,9	3,8
d1	мм	80	100	200	125	75
ζКР		3	5	4,5	1,5	5,7
t	˚С	15	20	5	8	12
d2	мм	40…70	70… 90	150…190	90… 120	40…60
Виды труб		М1	М4	М2	М3А	Нм2

Исход-ные данные	Единицы измере-ния	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q	л/с	10	35	32	20	6
Pм	кПа	225	165	172	170	165
H0	м	5,7	5,0	6,8	6,5	5,5
H	м	13	8	8	6	9
h	м	1,9	1,6	2,4	1,5	1,8
h0	м	3,2	3,0	2,8	2,9	3,3
d1	мм	75	150	125	90	75
ζКР		3,5	4,0	2,0	1,7	3,8
t	˚С	9	7	14	11	13
d2	мм	50…80	100… 150	100… 125	80… 100	40… 75
Виды труб		М2	М5А	Нм1, кл. Вт3	М1	Нм2, тип Т

Задача 97 (рис.76). Из резервуара A животноводческого помещения сточные воды перекачиваются центробежным насосом по трубопроводу в общий резервуар-накопитель B, где сточные воды проходят биологическую очистку. Перепад горизонтов в резервуарах A и B составляет ∆Z. При условии, что заданы длины и диаметры всасывающей и нагнетательной магистралей, расход сети Q и другие данные требуется:

1. Выбрать типоразмер насосного агрегата и установить режим его работы на сети.

2. Вычислить мощность на валу насоса и приводящего двигателя.

3. Начертить схему параллельного подключения второго насоса на общий нагнетательный трубопровод и графическим способом определить, как изменится при этом расход сети.

Местными потерями в нагнетательной магистрали пренебречь.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 97.

Таблица 97

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q	л/с	30	12	8	25	20
∆z=-Hг	м	1,5	2,0	1,75	2,5	1,25
ℓН	м	130	700	1095	950	1060
dН	мм	100	100	100	150	125
ℓB	м	8	10	9	6,9	7,5
dВ	мм	150	125	125	175	150
∑ζВС	л/с	5	6,5	4,0	7,0	5,5
λ·10-2		4,29	3,5	3,7	4,1	2,9
Виды труб		М5А	М5Б	М3Б	М3А	Нм1

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q	л/с	30	40	60	20	12
∆z=-Hг	м	1,0	1,6	2,25	1,8	1,9
ℓН	м	420	730	1000	700	400
dН	мм	150	150	200	125	90
ℓB	м	9	8,7	12	15	11
dВ	мм	200	200	250	150	90
∑ζВС	л/с	6	8	5,2	6,7	4,5
λ·10-2		3,2	3,6	3,7	4,0	3,7
Виды труб		М5Б	М2	Нм1	М1	Нм2

Задача 98 (рис.77). Центробежный насос перекачивает воду из поверхностного водоисточника A в закрытый бак B водонапорной башни, поднимая её при этом на геометрическую высоту H_г. В баке поддерживается постоянный уровень воды и давления на свободной поверхности P_м. По условию задачи заданы длины и диаметры всасывающего и нагнетательного участков сети. Местные потери напора во всасывающей линии принять в размере 100%, а в напорной 10% от потерь на трение. Температура воды в водоисточнике tC.

Требуется:

1. Выбрать типоразмер насосного агрегата, представить его рабочие характеристики и графическим способом определить режим работы насоса на сети.

2. Вычислить мощность на валу насоса и приводящего двигателя.

3. Определить потребный напор, расходуемый в сети, при условии уменьшения подачи насоса методом дросселирования на 20%.

Коэффициент кинематической вязкости воды в зависимости от её температуры см. в Пр.1; абсолютную шероховатость стенок всасывающей трубы в зависимости от материала см. в Пр .2.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 98.

Таблица 98

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q·10-3	м3/с	30	15	50	40	50
PМ	кПа	150	350	200	150	60
HГ	м	15	10	8	8	20
ℓН	м	400	475	450	105	50
dН	мм	200	150	200	150	150
ℓB	м	13	12	10	9	8
dВ	мм	200	150	250	200	200
t	ºC	20	15	12	10	16
Виды труб		М3Б	М1	Нм1, кл. Вт12	М2	М5Б

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q·10-3	м3/с	12	15	12	8	15
PМ	кПа	250	130	400	130	200
HГ	м	25	13	25	8	25
ℓН	м	160	220	120	200	280
dН	мм	100	150	100	100	125
ℓB	м	6	11	13	14	15
dВ	мм	125	150	125	100	150
t	ºC	17	18	9	6	5
Виды труб		М5А	М3А	М3Б	Нм1 ВТ6	Нм1 ВТ3

Задача 99 (рис.78). Питательный раствор для подкормки растений подается из резервуара A центробежным насосом по нагнетательному трубопроводу в стеллажи гидропонной теплицы Д. С целью перемешивания раствора в резервуаре A нагнетательная магистраль имеет в угловой точке C ответвление, по которому часть раствора Q/4 отводится обратно в резервуар A по трубе CE, длина которой и диаметр указаны на расчетной схеме и табл. исходных данных.

Подача питательного раствора в стеллаж Д составляет 3/4 Q. Всасывающая труба имеет длину ℓ_В, диаметр d_В, коэффициент гидравлического трения λ.

Требуется:

1. Найти дополнительное сопротивление ζ_КР, которое нужно задействовать на участке CE, чтобы обеспечить распределение Q на участках CД и CE в пропорции, указанной на расчетной схеме.

2. Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы на сети, представить его рабочие характеристики и графоаналитическим способом определить режим работы насоса.

3. Вычислить мощность на валу насоса и приводящего двигателя.

4. По какой схеме необходимо присоединить второй насос с целью увеличения напора? Начертить схему совместной работы насосов при их работе на один нагнетательный трубопровод.

Местные потери напора во всасывающей линии принять за 100% от потерь по длине.

Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k% от потерь по длине.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 99.

Таблица 99

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q·10-3	м3/с	6	8,6	15	24	25
HгД	м	5	7	15	7	6
-HгЕ	м	0,5	0,6	0,55	0,5	0,9
ℓВ	м	10	9	7,5	12	8
dВ	мм	100	125	150	200	150
ℓ	м	605	654	440	2650	390
dн	мм	80	100	125	200	150
λ·10-2		3,5	4,1	3,1	3,7	3,8
k	%	5	7	9	11	15
Виды труб		М1	М2	Нм1 ВТ3	Нм1 ВТ9	М3Б

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q·10-3	м3/с	7	11	9	22,5	15
HгД	м	8	10,5	13	8,9	8
-HгЕ	м	0,8	3	0,75	0,95	1,0
ℓВ	м	6	7	9	11	5
dВ	мм	110	100	125	200	140
ℓ	м	370	1300	570	2100	750
dн	мм	90	100	100	175	140
λ·10-2		3,6	4,3	2,9	3,5	4,4
k	%	14	12	10	15	6
Виды труб		Нм2	М5А	М1	М2	Нм2

Задача 100 (рис.79). Насосная станция перекачивает воду в количестве Q по горизонтальному трубопроводу длиной ℓ и диаметром d из подземного водоисточника в водонапорную башню.

Требуется:

1. Подобрать насос для работы насосной станции.

2. Определить мощность на валу насоса, учитывая только потери напора на трение.

3. Указать, где и какой мощности надо установить станцию подкачки, чтобы по тому же трубопроводу пропускать увеличенный расход Q₁ и обеспечивая по всей длине трубопровода свободный напор h_СВ. Считать, что при увеличении расхода напор насосной станции в соответствии с характеристикой насоса уменьшится на b%.

4. Для обоих значений Q построить пьезометрические линии.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 100.

Таблица 100

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q	л/с	12	18	19	10	24
Q1	л/с	18	27	28,5	15	36
ℓ	м	600	1825	1175	1150	1375
d	мм	80	100	125	100	125
Zmax	м	20	25	15	18	21
Zmin	м	5	5	5	6	5
b	%	20	17	13,6	10,7	32
hcв	м	5	6	7	4	10
Виды труб		М2	М3А	М4	M5A	Нм1

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q	л/с	30	18	14	10	16
Q1	л/с	45	26	20	14	28
ℓ	м	620	850	1130	1170	665
d	мм	150	150	125	125	100
Zmax	м	18	16	18	20	13
Zmin	м	6	5	6	5	6
b	%	13,5	10,5	22,0	15	19,2
hcв	м	8	8	10	10	9
Виды труб		M1	М3Б	Hм2	М5Б	Нм1

Задача 101 (рис.80). Центробежный насос, расположенный на уровне с отметкой B перекачивает воду из открытого резервуара с уровнем A в закрытый резервуар с уровнем C и избыточным давлением на свободной поверхности, равном P₀.

Требуется:

1. Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы водонасосной установки.

2. Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.

3. Вычислить мощность на валу насоса и приводящего двигателя.

4. Как изменится подача, напор и мощность насоса, если частоту вращения рабочего колеса изменить с n до n₁?

При определении потребного напора системы местные потери напора в нагнетательной магистрали не учитывать, а во всасывающей – принять во внимание наличие обратного клапана с сеткой ζ_ОК.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 101.

Таблица 101

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
A	м	2	1,5	8,5	2	8
B	м	4	5,1	10,1	12	8,2
C	м	8	17,5	24	20	13
Рм	кПа	215	275	295	260	175
Р0	кПа	120	110	125	115	95
ℓв	м	8	5	10	12	7
dв	мм	100	90	175	150	150
ℓн	м	60	60	40	100	100
dн	мм	80	80	125	125	125
λ·10-2		2,5	3	2,7	2,2	2
ζок		4,5	5	4	5	4,5
n	об/мин	2900	2900	2900	1450	1450
n1	об/мин	2420	2420	2520	1670	2175
Виды труб		М2	М1	М3Б	М3Б	Нм1

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
A	м	1	7,5	2	4	2
B	м	2	8	10,2	9	8
C	м	10	18	21	22	20
Рм	кПа	162	225	240	250	245
Р0	кПа	20	100	90	75	95
ℓв	м	9	7	9	10	12
dв	мм	100	150	200	150	200
ℓн	м	70	90	75	80	90
dн	мм	90	125	150	125	175
λ·10-2		2,4	2,8	2,5	2,2	2,6
ζок		5	5	5,5	4	5
n	Об/мин	2900	2500	1450	1450	1450
n1	Об/мин	2500	2150	1650	1650	1290
Виды труб		Нм2	Нм1	М4	М5А	М3Б

Задача 102 (рис.81). Центробежный насос подает воду одновременно в два резервуара Е и Д, служащих для накопления воды. Резервуары Е и Д находятся на разных высотах относительно свободной поверхности водоисточника, соответственно Hг_Е и Hг_Д. Участки нагнетательного трубопровода СД и СЕ имеют одинаковые длины и диаметры.

1. Определить величину дополнительного сопротивления ζ_КР, которое необходимо задействовать на участке СД, с целью обеспечения равенства объемов воды, поступающей в резервуары Д и Е.

2. Выбрать типоразмер насоса.

3. Построить суммарную характеристику потребного напора для сложного трубопровода.

4. Установить параметры режимной точки выбранного насоса, построив на одном и том же графике в одинаковых масштабах напорную характеристику насоса и нагнетательного трубопровода.

5. Местные потери напора во всасывающей трубе принять за 100% от потерь по длине.

Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k% от потерь по длине.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 102.

Таблица 102

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4		5
Q	л/с	9,4	30,6	10,2	5,5		47,2
HгД	м	13,5	2	4	5	7
HгЕ	м	18	5	5,5	8	10
ℓВ	м	10	9	13	6	14
dВ	мм	100	200	125	90	250
ℓ	м	44	42	38	45	110
dН	мм	100	150	100	90	250
λ·10-2		4,1	3,4	3,88	4,6	3,7
k	%	5	7	9	5	6
Виды труб		М1	М2	М4	Нм2 Тип Т	Нм1, кл. Вт12

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q	л/с	72	14,2	15,4	17,2	40
HгД	м	3	2,5	2,0	2,5	12
HгЕ	м	7	5,8	5,5	6,3	16
ℓВ	м	12	8	7	10	15
dВ	мм	300	125	150	150	250
ℓ	м	45	100	300	100	122
dН	мм	250	100	150	125	200
λ·10-2		3,9	3,8	3,6	3,6	4,2
k	%	15	5	13	10	12
Виды труб		М5Б	М2	М4	М2	М3Б

Задача 103 (рис. 82,а). Насос подает воду в накопительный резервуар на высоту Н_Г. Всасывающий трубопровод имеет длину ℓ_В и диаметр d_В, напорный трубопровод соответственно ℓ_Н и d_Н. Суммарные коэффициенты местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно равны ζ_ВС и ζ_Н. Коэффициент сопротивления трения во всасывающем трубопроводе λ (рис. 82,а).

Требуется:

1. Выбрать типоразмер насосного агрегата, обеспечивающего подачу воды Q.

2. Графоаналитическим способом установить режим работы выбранного насоса.

3. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки и приводящего двигателя.

4. Определить графоаналитическим способом параметры режимной точки, если два одинаковых насоса будут работать параллельно на общий нагнетательный трубопровод с теми же данными. Начертить схему подключения насосов.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 103.

Таблица 103

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q	л/c	4,8	5,5	9	5	8,5
Hг	м	15	8	12	10	16
ℓН	м	750	725	710	1200	880
dН	мм	75	80	100	80	100
ℓВ	м	8	10	15	12	7,5
dВ	мм	80	80	125	90	100
λ·10-2		4,4	4,4	3,88	4,3	3,8
ζВС		10,5	9,8	11,3	10,9	9,5
ζН		1,2	1	1,4	1,3	1,05
Виды труб		М2	М4	М5Б	М1	Нм1, кл. Вт3

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q	л/c	5,7	8	8,6	5,2	7,5
Hг	м	9	14	17	5	7
ℓН	м	560	420	700	400	540
dН	мм	80	100	100	75	90
ℓВ	м	9	11	12,5	13	15
dВ	мм	100	100	125	90	110
λ·10-2		4,1	4,1	3,88	2,12	2,12
ζВС		10	11,5	10,9	12	10,4
ζН		1,35	1,1	1,55	1,4	1,3
Виды труб		М2	М5А	М3А	Нм2	Нм2

Задача 104 (рис. 82,б). Центробежный насос поднимает воду на высоту Hг по всасывающей и нагнетательной магистралям. Размеры магистралей, в том числе диаметры и длины указаны в таблице исходных данных.

Требуется:

1. Определить подачу насоса Q_Н и мощность на валу N при частоте вращения рабочего колеса n = 900 об/мин.

2. Определить мощность, потребляемую насосом, при уменьшении его подачи на 25% дросселированием задвижкой.

3. Пересчитать главные параметры насоса: подачу, напор и мощность при изменении частоты вращения рабочего колеса с n до n₁ по формулам подобия (6.8) – (6.10).

Исходные данные к задаче приведены в табл. 104.

Задачу следует решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно Q из графика характеристики насоса, приведенной на рис. 82б. Задача считается решенной, если при ориентировочном значении Q, напор насоса Н_н (график) и потребный напор Н_СИСТ в сети (расчет) будут равны между собой или расхождение между ними будет не более 10%.

Таблица 104

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Hг	м	6	2	10	9,4	3,5
ℓВ	м	20	10	12	15	16
dВ	мм	200	150	150	200	200
ℓН	м	100	135	80	75	80
dН	мм	150	125	125	150	180
λ·10-2		2,0	2,5	1,8	4,3	1,8
n1	об/мин	1350	760	1420	750	1350
Виды труб		М4	М1А	М3А	Нм1	Нм2, тип Т

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Hг	м	2,4	5	2	2,5	3
ℓВ	м	11	15	14	16	18
dВ	мм	150	250	150	200	225
ℓН	м	100	150	85	105	75
dН	мм	125	200	125	175	200
λ·10-2		3,2	3,1	2,4	2,1	1,75
n1	об/мин	750	750	1350	1420	1350
Виды труб		М2	М5А	М5Б	М3Б	Нм2

Задача 105 (рис. 83). Вода подается насосом из водоема в приемный резервуар на высоту h. Всасывающая труба снабжена обратным клапаном с сеткой и имеет длину ℓ_вс.

Требуется:

1. Подобрать диаметры трубопроводов обоих участков сети водонасосной установки.

2. Выбрать типоразмер центробежного насоса и построить его характеристики H = f₁(Q) и  = f₂(Q) по справочным данным.

3. Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.

4. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.

5. Определить мощность приводящего двигателя.

Местные потери напора в нагнетательном трубопроводе принять равными 10% от потерь на трение.

Диаметры труб системы подобрать, руководствуясь указаниями, приведенными в теме 4 на стр. 56, а также оптимальными значениями скоростей:

во всасывающей трубе 0,7…1,1м/с;

в нагнетательном трубопроводе в зависимости от материала труб по данным

Диаметр всасывающей трубы водонасосной установки, как принято в практике их эксплуатации, принимают несколько большим по сравнению с диаметром нагнетательного трубопровода или равным ему.

Исходные данные к задаче приведены в табл.105.

Таблица 105

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		1	2	3	4	5
Q.10-3	м3/c	16,5	47,5	28,5	50	40
h	м	45	23	12	17	30
ℓвс	м	10	8	12	10	15
ℓн	м	95	120	130	100	140
*10-2		2,1	1,8	1,9	1,82	2
Виды труб		М1	Нм2	М4	Нм3	М2

Исходные данные	Единицы измерения	Значения для вариантов
		6	7	8	9	10
Q.10-3	м3/c	25	14	48	42	35
h	м	50	24	29	55	23
ℓвс	м	14	9	11	13	7,5
ℓн	м	150	125	180	110	145
*10-2		1,88	1,85	2,2	2,25	1,85
Виды труб		М5А	Нм1	М3А	М3Б	М4

Рис. 75…82 к задачам темы 6

Рис. 75	Рис. 77
Рис. 76
Рис. 78	Рис. 79
Рис. 80	Рис. 83
Рис. 81
а	б
Рис. 82