Гидравлический расчет трубопровода с насосной подачей жидкости - Курсовая работа

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. 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. Напор насоса H-энергия, приходящаяся на единицу веса, которую получает жидкость, проходящая через насос.Насос 1 перекачивает жидкость из закрытого резервуара 2 в гидроцилиндр, имеющий диаметр D. Ha поршень гидроцилиндра действует внешняя нагрузка R. Жидкость поступает в трубопровод через приемную коробку 4 с обратным клапаном и сеткой. Схема установки изображена на рис.1. Основные величины, необходимые для расчета, приведены в таблице 1.Характеристика центробежного насоса Д-320 при n=2950 об/мин, DQ - область номинальных подач при работе насоса, где к.п.д. близок к максимальному.По подводу жидкость подается в насос из подводящего (всасывающего) трубопровода. Создается разность давлений между уровнем жидкости в приемном резервуаре и входом в насос и непрерывное движение жидкости через насос. 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. На рис.4 изображена система, в которой жидкость поступает в насос через обратный клапан 7 из открытого приемного резервуара А, расположенного ниже оси установки насоса. При движении через насос давление жидкости увеличивается и на выходе из насоса становится больше атмосферного.Один и тот же насос может работать с различными гидравлическими сетями, как показано на рис.8. На схеме “а” насос поднимает жидкость на высоту h; на схеме “б” перемещает жидкость по горизонтальному трубопроводу; на схеме “в” поднимает жидкость в цилиндр, на поршень которого действует сила R; на схеме “г” перемещает жидкость в закрытый резервуар, расположенный ниже оси насоса с избыточным давлением на свободной поверхности. Очевидно, что в разных схемах для перемещения жидкости требуется различная энергия (напор), в то же время зависимость напора насоса от подачи определяется его напорной характеристикой. Для любой насосной трубопроводной системы закон сохранения энергии имеет вид: ен Нпотр = ек hн-к ,(11) где ен - удельная (на единицу веса) энергия жидкости в начальном сечении н-н , ек - удельная (на единицу веса) энергия жидкости в конечном сечении к-к , Нпотр-потребный напор насоса, а hн-к - потери удельной энергии на преодоление гидравлических сопротивлений. Потери энергии hн-к представляют собой сумму потерь энергии на трение по длине и местных гидравлических сопротивлений: (14) где J-скорость движения жидкости в трубопроводе, коэффициенты местных сопротивлений xi определяются по справочным данным, а коэффициент гидравлического трения l по следующим формулам: l=64/Re - ламинарный режим (15) l=0,11(68/Re Dэ/d)0,25 - турбулентный режим (16)При движении жидкости в потоке появляются силы трения, направленные против движения, и на работу по их преодолению затрачивается часть энергии. Если энергия потока меньше, чем работа сил трения, то поток не сможет преодолеть работу этих сил и остановится. Местные потери напора hm определяются по формуле Вейсбаха: hm = x?J2/2g,(20) где x - безразмерный коэффициент, зависит от вида и конструктивного выполнения местного сопротивления, приводится в справочной литературе (Приложение 9); Потери энергии на единицу веса (потери напора) по длине потока определяются по формуле Дарси-Вейсбаха: ,(21) где l-длина потока, J-средняя скорость в сечении потока, dг - гидравлический диаметр, для круглых труб он равен диаметру трубы. Этот коэффициент зависит от режима движения жидкости (числа Re) и состояния поверхности трубопровода.Сечение н-н проходит по свободной поверхности жидкости в резервуаре 2, а сечение к-к - под поршнем в цилиндре 3. Применяем в общем виде закон сохранения энергии для сечений н-н и к-к с учетом того, что жидкости добавляется энергия в насосе, равная потребному в данной сети напору Нпотр: (26) Если сечение расположено выше плоскости 0-0, отметка берется со знаком плюс, если ниже - со знаком минус. zн=0; zk=H1 H2. рн, рк - абсолютные давления в центрах тяжести сечений. Если на жидкость в сечении действует сила, передаваемая через поршень, то давление определяется из условия равновесия поршня и равно: рк = R/S рат ., где S=p?D2/4 - площадь сечения поршня. Потери напора hн-к при движении жидкости от сечения н-н к сечению к-к складываются из потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, причем в каждом трубопроводе потери разделяются на потери по длине и местные: hн-к = h1 h2= hдл.1 hф hпов.1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Постановка задачи

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА

2.1 Некоторые сведения о насосах

2.2 Гидравлическая сеть

2.3 Определение потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений

2.4 Кавитационные расчеты всасывающей линии насоса

3.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение рабочей точки центробежного насоса и мощности приводного двигателя

3.2 Определение минимального диаметра всасывающего трубопровода из условия бескавитационной работы

3.3 Определение рабочей точки насоса из условия бескавитационной работы

3.4 Регулирование подачи насоса в гидравлическую сеть

3.4.1 Расчет коэффициента сопротивления регулировочного крана

3.2.2 Регулирование подачи путем изменения частоты вращения вала насоса

3.2.3 Сравнение способов регулирования

ВЫВОДЫ

Библиографический список