Подбор насоса на заданные параметры

Вода забирается насосом из реки и подаётся в бак водонапорной башни в количестве q=105 л/с согласно приведённой на рис. 1 схеме.

Из реки по самотечной линии из стальных труб диаметром d_c=500 мм и длиной l_c=85 м вода поступает в береговой водозаборный колодец, из которого по стальной всасывающей трубе диаметром d_вс=450 мм и длиной l_вс=60 м (с приёмной сеткой без клапана) подводится к насосу. Насосом вода по напорной линии из чугунных труб d_н=350 мм и l_н=1000 м подаётся в бак водонапорной башни. Отметка горизонта низких вод в реке Z_ГНВ=40 м, отметка выливного отверстия напорной трубы в баке водонапорной башни Z_ВБ=95 м.

Требуется определить напор и мощность насоса, а также мощность электродвигателя. Подобрать по каталогу насос. Вал насоса соединён с валом двигателя с помощью упругой муфты.

Решение. Напор Н, который должен развивать насос, определяется по формуле:

Н=Н_г+h_c+h_вс+h_н,

где Н_г – геометрическая высота подъёма воды насоса;

h_c, h_вс, h_н – потери напора в самотечной, всасывающей и напорной линиях.

Геометрическая высота подъёма Н_г воды насосом

Н_г=Z_ВБ-Z_ГНВ=95-40=55 м.

Потеря напора h_c в самотечной линии d_c=500 мм и l_c=85 м из стальных труб при расходе 105 л/с определяется по формуле:

h_c=1,1A_cK_cl_cQ²=1,1·0,04692·1,081·85·0,105²=0,05 м,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления;

A_c – удельное сопротивление самотечной линии; принимается в зависимости от диаметра и материала трубы по табл. 1, A_c=0,04692 для Q в м³/с;

K_c – поправочный коэффициент к значению A_c, учитывающий, что u_с¹1; принимается в зависимости от u_с=0,5 м/с (принять по таблицам Шевелёва) при расходе q=105 л/с и d_c=500 мм по табл. 2, K_c=1,081;

l_c – длина самотечной линии, l_c=85 м;

Q – расход в м³/с, Q=0,105 м³/с.

Потеря напора h_вс во всасывающей линии d_вс=450 мм и l_вс=60 м из стальных труб с приёмной сеткой без клапана при расходе 105 л/с определяется по формуле:

h_вс=1,1 A_всK_всl_всQ²+z_пр.сu²_вс/(2g)=

=1,1·0,08001·1,053·60·0,105²+3·0,62²/(2·9,8)=0,12 м,

где K_вс=1,053 (принимается по табл. 2) при u_вс=0,62 м/с (принять по таблицам Шевелёва);

z_пр.с – коэффициент гидравлического сопротивления приёмной сетки без клапана, принимается по табл. 3.

Потеря напора h_н в напорной линии d_н=350 мм, l_н=1000 м из чугунных труб при расходе 105 л/с.

h_н=1,05A_нK_нl_нQ²=1,05·0,2948·0,999·1000·0,105²=3,41 м,

где K_н=0,999 при u_н=1,01 м/с принимается по табл. 2.

Напор насоса

Н=Н_г+h_c+h_вс+h_н=55+0,05+0,12+3,41=58,58 м.

Мощность насоса определяется по формуле:

Где r - плотность воды, 1000 кг/м³;

Q – подача насоса, м³/с;

h_н – КПД насоса (при определении ориентировочно мощности насоса КПД принимается h_н»0,75).

Мощность двигателя, соединённого с насосом упругой муфтой (КПД передачи h_п=1,0, коэффициент запаса мощности К_з=1,12), определяется по формуле:

По каталогу (рис. 2) наиболее подходящим для заданных q и Н будет насос Д500-65, число оборотов которого n=1450 мин^-1.

Рис. 2. Сводные графики полей насосов типа К (КМ) и Д

 

 

Таблица 1

Значения удельных сопротивлений A при u=1 м/с для новых

стальных и чугунных водопроводных труб

Трубы стальные водогазопроводные	Трубы стальные электросварные	Трубы чугунные напорные
d, мм	А (для Q в м3/с)	d, мм	А (для Q в м3/с)	d, мм	А (для Q в м3/с)
					831,7
			624,8		276,1
			307,8		83,61
			119,8		34,09
			53,88		7,399
			22,04		2,299
			15,09		0,8336
			5,149		0,4151
			1,653		0,2085
	772,7		0,6619		0,1134
	360,1		0,2948		0,06479
	192,7		0,1521		0,02493
	60,65		0,08001		0,01111
	24,35		0,04692		0,005452
			0,01859		0,002937
			0,009119		0,001699
			0,004622
			0,002504
			0,001447
			0,0005651
			0,0002547
			0,0001776
			0,0001268

 

Таблица 2

Поправочные коэффициенты к значениям А

u, м/c	Значения К для труб
новых стальных	новых чугунных	асбестоцементных и железобетонных
0,2	1,244	1,462	1,308
0,25	1,198	1,38	1,257
0,3	1,163	1,317	1,217
0,35	1,138	1,267	1,185
0,4	1,113	1,226	1,158
0,45	1,095	1,192	1,135
0,5	1,081	1,163	1,115
0,55	1,067	1,138	1,098
0,6	1,057	1,115	1,082
0,65	1,046	1,096	1,069
0,7	1,039	1,078	1,056
0,75	1,029	1,062	1,045
0,8	1,021	1,047	1,034
0,85	1,016	1,034	1,025
0,9	1,011	1,021	1,016
1,1	0,993	0,988	0,986
1,2	0,986	0,965	0,974
1,3	0,979	0,951	0,963
1,4	0,972	0,938	0,953
1,5	0,968	0,927	0,944
1,6	0,965	0,917	0,936
1,7	0,961	0,907	0,928
1,8	0,958	0,899	0,922
1,9	0,954	0,891	0,916
	0,951	0,884	0,91
2,1	0,947	0,878	0,905
2,2	0,946	0,871	0,9
2,3	0,943	0,866	0,895
2,4	0,941	0,861	0,891
2,5	0,939	0,856	0,887
2,6	0,937	0,851	0,883
2,7	0,936	0,847	0,88
2,8	0,934	0,843	0,876
2,9	0,933	0,839	0,873
	0,932	0,836	0,87

 

Таблица 3

Значение коэффициента местного сопротивления

Вход в трубу без расширения z=0,5.	Плавно очерченный вход в трубу z=0,1.	Приёмная сетка без клапана z=2…3.
Приёмный клапан с сеткой z=5…8.	Обратный клапан z=1,7.	Колено с углом 90º z=0,5…0,6.
Колено с углом 45º z=0,1…0,5.	u1 u2     Переход суживающийся z=0,1	u1 u2     Переход расширяющий­ся z=0,25
Тройник в прямом направлении z=0,1	Тройник в направлении ответвления z=2,0	Тройник при ответвлении z=1,5
Задвижка	h/d		0,5	0,2	0,1
z

Таблица 4

Исходные данные по вариантам

Номер варианта

Пример

q, л/с

dc, мм

lc, м

dвс, мм

lвс, м

dн, мм

lн, м

ZГНВ, м

ZВБ, м