|
 м0,7
|
|
|
|
м
|
1,1
|
|
м
|
0,6
|
|
Углы α, β колен
|
градус
|
50;35
|
|
Отношение
R/d отводов
|
__
|
5
|
|
Степень
h/d открытия задвижки
|
__
|
0,4
|
|
Отношение
So/S площадей диафрагмы
|
__
|
0,3
|
|
Коэффициент
сопротивления охладителя
|
__
|
___
|
|
Материал
и состояние труб
|
__
|
Стальные
бесшовные
|
|
Назначение
трубопровода
|
__
|
Для
жидких химических продуктов
|
Порядок проведения расчета
1 Величины расходов Q, м3/з, высоты НГ,
м, подъема жидкости и длины L2, м, нагнетательного трубопровода
следует принять равными:
где n - число из двух последних цифр
номера зачетной книжки (n=53);
длина всасывающего участка
трубопровода.
где n - число из двух последних цифр
номера зачетной книжки.
Ориентировочные значения допустимых
скоростей течения жидкости в трубопроводе для жидких химических продуктов
3,0-5,0.
2 Определяем диаметр труб для участков системы:
Принимаем d1=65 мм и d2=50
мм.
3 Уточняем величины истинных скоростей течения
жидкости в трубах:
.
4 Суммарные потери на всех участках системы
определяем с учетом режима движения жидкости, материалов и состояния
поверхностей труб, характера местных сопротивлений.
Значения чисел Рейнольдса вычисляем по формуле:
где ν=0,7·10-6 м2/с
- кинематический коэффициент вязкости для воды при температуре 40°С.
Режим движения жидкости на участке -
переходной, поскольку 
.
Режим движения жидкости на участке -
турбулентный, так как 
.
Коэффициент λi потерь на
трение можно определить по графику зависимости λ от Re для
шероховатых труб: 
и 
.
где 
- значение абсолютной шероховатости
для бесшовных стальных труб, принимаем 
.
При Re1=2832 - λ1=0,029.
При Re2=369286 - λ2=0,0283.
Потери напора на отдельных участках при движении
жидкости по трубам вычисляем по формуле:
где g=9,81 м/с2 -
ускорение свободного падения тел.
5 Выбираем коэффициенты местных сопротивлений на
всасываемом участке:
где коэффициенты местных
сопротивлений:
всасывающего клапана с сеткой 
при 
коэффициент сопротивления колена 
при 
6 На нагнетательном участке:
коэффициент сопротивления задвижки
при 
коэффициент сопротивления диафрагмы
при 
;
коэффициент сопротивления
охладителя;
коэффициент сопротивления обратного
клапана (при 
);
коэффициент сопротивления
"выход из трубы";
коэффициент сопротивления колена при
;
- коэффициент сопротивления отвода.
.
7 Требуемый напор Н насоса определяем по
формуле:
где 
разность уровней свободных
поверхностей жидкости в баке и резервуаре,
плотность воды при температуре 
.
.
Для значений подачи 0; 0,25; 0,5;
0,75; 1; 1,25 рассчитываем напор насоса.
Таблица 1.2 - Результаты
гидравлического расчета системы для разных значений подачи
|
         
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
15,96
|
|
9,125
|
0,0076
|
1,3
|
706
|
928571
|
0,036
|
0,0285
|
0,00003
|
4,66
|
|
18,25
|
0,0153
|
2,6
|
1421
|
185714
|
0,032
|
0,0285
|
0,00013
|
18,64
|
34,6
|
|
27,38
|
0,0229
|
3,88
|
2126
|
277143
|
0,0295
|
0,0285
|
0,0003
|
41,52
|
57,48
|
|
36,5
|
0,0305
|
5,17
|
2832
|
369286
|
0,0285
|
0,0285
|
0,0005
|
73,65
|
89,6
|
|
45,63
|
0,0381
|
6,46
|
3538
|
461429
|
0,0285
|
0,0285
|
0,0008
|
115,1
|
131,06
|
где n- число из двух последних цифр номера
зачетной книжки студента (n=53);
V- вариант задания (V=7)
Рисунок 1.2 - Характеристика сети и насоса
8 По каталогам [3] выбираем насос для значений
Q=36,5 м3/ч и H=89,6м. Наиболее подходящим является насос
центробежный многоступенчатый секционного типа ЦНСг. Насос 1ЦНСг40-88 .
Таблица 1.3 - Технические данные 1ЦНСг40-88 .
|
Допустимые
перекачиваемые жидкости
|
предназначен
для перекачивания воды, имеющей водородный показатель рН 7...8,5 с
температурой не более 378 К (105°С), с массовой долей механических примесей
не более 0,1%
|
|
Подача,
[м3/ч]
|
40
|
|
Напор,
[м]
|
88
|
|
Частота
вращения, [об /мин]
|
2950
|
|
Максимальная
потребляемая мощность, [кВт]
|
17
|
|
Масса
насоса, [кг]
|
257
|
Таблица 1.4 - Данные электродвигателя насоса
1ЦНСг40-88
|
Частота
сети, [Гц]
|
50
|
|
Номинальное
напряжение, [В]
|
3
~ 400
|
|
Потребляемая
мощность, [кВт]
|
5,5
|
На рис. 1.2 точка 1 - рабочая точка сети
трубопровода, её расход соответствует точке 2 на напорной характеристике
насоса.
При заданном значении подачи Q=36,5 м3/ч
выбранный насос обеспечивает напор H=98 м
Из рис. 1.2 видно, что при рабочих
параметрах сети выбранный насос имеет следующие технические данные:
- подача - Q=36,5 м3/ч
- КПД - 
мощность - 
. Определим требуемую мощность
электродвигателя с учётом запаса по возможным перегрузкам по формуле:
,
где 
- коэффициент запаса
электродвигателя.
,
что не превышает мощности двигателя,
которым комплектуется выбранный насос.
. Потери мощности при использовании
данного насоса:
Потери мощности, выраженные в
денежном эквиваленте:
,
где Т=7000ч - время эксплуатации в
год;
с=0,75грн. - стоимость 
энергии.
Полученные данные свидетельствуют о потерях
энергии при работе насоса.
16. Среди методов повышения эффективности гидравлической
системы можно предлагать:
усовершенствовать способ регулирования работы
насоса с помощью
изменения частоты вращения насоса или
периодическими отключениями;
уменьшить сопротивления сети трубопровода
(местные и по длине трубопровода) за счёт увеличения диаметра труб, уменьшения
количества отводов, колен;
повысить КПД насоса за счёт точной балансировки
рабочих колёс и замены уплотнений;
оптимизировать нагрузку насоса.
трубопроводный сеть компрессор
2. Определение
энергоэффективности системы сжатого воздуха
2.1 Задание и исходные данные
Рассчитать приведенную на схеме (рис. 2.1) сеть
и подобрать компрессор на потребление сжатого воздуха с рабочим давлением Р0=0,5МПа
в ремонтном цехе промышленного предприятия.
Длины 
, м участков AB, BC, CD, CF, BE
вычислять как:
, 
,
где n - число из двух последних цифр
номера зачётной книжки (n=53);- вариант задания (V=7);=1,…,5 - порядковый номер
участка.
В соответствии со схемой в сети
имеются семь колен (поворотов потока), два тройника и пять вентилей. Количество
потребителей сжатого воздуха, места их присоединения, а также расход воздуха на
единицу оборудования приведены в табл. 2.1.
Рисунок 2.1 - Схема компрессорной сети
В соответствии со схемой в сети имеются семь
колен (поворотов потока), два тройника и пять вентилей. Количество потребителей
сжатого воздуха, места их присоединения, а также расход воздуха на единицу
оборудования приведены в табл.2.1.
Таблица 2.1- Количество и характеристика
потребителей сжатого воздуха
|
Точка
присоединения
|
Потребитель
|
Расход
воздуха на единицу оборудования, 102 Qуд, м3/с
|
Количество
|
|
D
|
Молоток
пневматический КЕ-16
|
1,6
|
1
|
|
E
|
Подъемник
пневматический
|
4,5
|
1
|
|
Пистолет-пульверизатор
ПУ-1
|
0,03
|
1
|
|
Пылесос
для производственного мусора ПП-3
|
1,3
|
2
|
|
F
|
Молоток
для зачистки сварочных швов МЗС
|
0,6
|
3
|
|
Машина
шлифовальная ШР-2
|
2,8
|
1
|
|
Гайковерт
ручной ГП-14
|
0,5
|
2
|
|
Лом
пневматический ПЛ-1М
|
2,0
|
1
|
.2 Расчёт компрессорной сети, выбор компрессора
,
,
- порядковый номер участка (i=1,…,5)
Вычисленные длинны участков сети
приведены в табл.2.2.
|
Участок
|
AB
(1)
|
BC
(2)
|
CD
(3)
|
CF
(4)
|
BE
(5)
|
|
Длинна
L, м
|
495,6
|
991,2
|
1486,8
|
1982,4
|
2478
|
1 В качестве магистрали выберем участок ABCD и
определим его длину:
(м).
2 Определим расчетный расход воздуха на
участках, где присоединены потребители:
,
где 
- число потребителей на i-м участке
трубопровода (i=3,…,5);
-удельный расход воздуха.
,
,
.
.
3 Определим расчетный расход компрессора Q(р),
суммируя расходы по участкам:
,
.
4 Определим потребный расход на участках:
,
где 
-коэффициент одновременности работы
(учитывает уменьшение расхода воздуха при периодической остановки отдельных
видов оборудования). В зависимости от числа потребителей z ориентировочно можно
принять при z<10 
;
- коэффициент утечки ( 
).
,
,
,
.
Определим потребный расход
компрессора как сумму потребных расход на участках:
,
.
По условию донного задания потребный
расход компрессора Q будет расходом на участке АВ магистрали.
5 Определим ориентировочно диаметры di
на каждом из участков трубопровода:
,
,
,
,
,
.
Значения диаметров трубопроводов на
каждом из участков сети (округляем до ближайших стандартных значений) приведены
в табл. 2.3.
Таблица 2.3 -Диаметры трубопроводов на участках
сети.
|
Номер
участка, i
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
d,
мм
|
50
|
40
|
15
|
25
|
25
|
6 Определим приведенные
длинны 
участков
сети:
,
где 
-длинна i-го участка;
- эквивалентная длинна i-го участка,
которая определяется по формуле:
,
где m- количество местных
сопротивлений определенного вида;
- удельная характеристика местных сопротивлений
определенного вида( табл.Б,5 [1]).
Определим
,
,
,
,
тогда
,
,
,
,
.
Определим приведенную длину
магистрали:
,
.
Определим действительные потери
давления 
с помощью
номограммы (рис.П.4.3 [1]), зная ее ключ, также величины 
для каждого из характерных участков
сети. Действительные потери давления для каждого участка сети
представлены в табл. 2.4.
Таблица 2.4- Действительные потери
давления на участках сети
|
Номер
участка, i
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Потери
давления ат0,170,20,270,090,1
|
|
|
|
|
|
Тогда определим потери давления по магистрали:
,
Потребное давление Р, развиваемое
компрессором, должно быть не менее
,
.
По основным параметрам
Q=9,7 
и P =0,96
МПа выбираем в каталоге компрессоров[4] тип и марку требуемого компрессора.
Технические характеристики выбранного компрессора приведены в табл.2.5.
Таблица 2.5- Технические характеристики компрессора
|
Тип
компрессора
|
ВКУ
75 -10
|
|
Производительность,
м3/мин
|
10,8
|
|
Конечное
давление, МПа
|
1,0
|
|
Масса,
кг
|
1300
|
|
Габариты,
мм
|
1900х1250х1700
|
|
Мощность
двигателя, кВт
|
75
|
9 Определим ориентировочно емкость W
воздухосборника
,
где 
-производительность компрессора;
м3
10 Определим потери
где Qk Qр -
производительность компрессора и расчетная производительность соответственно;k
Pр - конечное давление компрессора и расчетное соответственно;
ηk -
коэффициент полезного действия компрессора;
Т- расчетное время работы
компрессора ;
С-стоимость 1кВт электроэнергии
(С=0,75 грн.).
Полученные данные свидетельствуют о
довольно больших потерях энергии при работе компрессора. Для уменьшения потерь
можно предложить следующие мероприятия по энергосбережению в системе сжатого
воздуха:
.1 Увеличение диаметра нагнетающих
воздуховодов на отдельных участках даёт экономию до 6%.
.2 Уменьшение количества отводов
приведёт к уменьшению местных сопротивлений в сети, что сократит потери
давления, а соответственно уменьшит потребление электроэнергии.
.3 Так как нагрузка компрессора не
постоянна по времени, то его продуктивность должна контролироваться и
управляться.
.4 Снижение нагрузки путём
отключения пневмоинструмента, который не используется.
.5 Регулярная очистка всасывающего
фильтра на входе в компресор.
.6 Усовершенствование системы
управления работой сети компрессора для достижения оптимальной приоритетности
процессов включения и выключения.
.7 Вероятно, в отдельных случаях
есть смысл изучить возможность замены пневмоинструмента, например, инструментом
с электроприводом. Его эксплуатация на 90% дешевле. Заменим пневматические
подъёмники электрическими, что обеспечит экономию в 3-4 раза.
.8 Можно эффективно использовать
тепло от компрессоров системы сжатого воздуха для отопления производственных
помещений, а также для подогрева воды на технологические нужды. Это увеличит
энергетический КПД компрессора на 4-5%.
.9 Воздух для сжатия необходимо
брать из сухого, чистого, прохладного места.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине «Гидравлика и
гидропневмосистемы» /Составитель Н.И. Волков. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2003. -
41с.
2.
Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної випускної роботи бакалавра
/Укл.: А.О. Євтушенко, С.В. Сапожніков. - Суми: Вид-во СумДУ,
2004. - 22 с.
.
Каталог насосов http://www.espa.com.ru/catalog/pumps.php?id=726
.
Каталог компрессоров http://www.akroprom.ru/vku.php