15 Работа насосов на сеть

15.1 (Вариант 12)  Центробежный насос, с заданной при n=1600 об/мин характеристикой, перекачивает воду по трубопроводу на высоту Нр. Давление по манометру  на уровне  задано. Схема насосной установки представлена на рис.1. Графические характеристики насоса показаны на рис.3.2.

Определить:

1) подачу насоса Qн; напор насоса Нн; потребляемую мощность насоса Nн;

2) частоту вращения насоса n1, об/мин, необходимую для увеличения подачи на 50%  и потребляемую при этом мощность.

Аналитические характеристики насоса: Нн=15+Q(458-72000Q) при n=1600 об/мин.Центробежный насос, с заданной при n=1600 об/мин характеристикой, перекачивает воду по трубопроводу на высоту Нр. Давление по манометру на уровне задано. Схема насосной установки представлена на рис.1. Графические характеристики насоса показаны на рис.3.2. Определить: 1) подачу насоса Qн; напор насоса Нн; потребляемую мощность насоса Nн; 2) частоту вращения насоса n1, об/мин, необходимую для увеличения подачи на 50% и потребляемую при этом мощность. Аналитические характеристики насоса: Нн=15+Q(458-72000Q) при n=1600 об/мин.

Таблица 1 — Исходные данные

Нр, мL1, мd1, ммΣζ1λ1
10910520,026

Продолжение таблицы 1

L2, мd2, ммΣζ2λ2М, кгс/см2
205550,0150,15

Ответ: Qн=9,7·10-3 м³/с; Нн=12,62 м, Nн=1201 Вт, n1=1908об/мин.

Варианты задачи: 13, 6.


15.2 Центробежный насос, характеристика которого задана (табл.2), подает воду на геометрическую высоту Нг. Температура подаваемой воды t=20ºC. Трубы всасывания и нагнетания соответственно имеют диаметр dв и dн, а длину lв и lн. Эквивалентная шероховатость Δэ=0,06 мм. Избыточное давление в нагнетательном резервуаре в процессе работы насоса остается постоянным и равно р0.

При построении характеристики насосной установки из местных гидравлических сопротивлений учесть плавные повороты труб с радиусами R=2d, сопротивление задвижки с коэффициентом местного сопротивления ξз и вход в резервуар.

Найти рабочую точку при работе насоса на сеть. Определить, как изменяются напор и мощность насоса при уменьшении задвижкой подачи воды на 20%.Центробежный насос, характеристика которого задана (табл.2), подает воду на геометрическую высоту Нг. Температура подаваемой воды t=20ºC. Трубы всасывания и нагнетания соответственно имеют диаметр dв и dн, а длину lв и lн. Эквивалентная шероховатость Δэ=0,06 мм. Избыточное давление в нагнетательном резервуаре в процессе работы насоса остается постоянным и равно р0.

Таблица 4

ВариантНг, мlв, мlн, мdв, ммdн, ммр0, кПаζз
10,04,5010,0402025,00,30

Ответ: На=10,483 м, QA=0,98·10-3 м³/с, ηА=68%, РA=148 Вт, QB=0,78 л/c, НВ=10,934 м, ηВ=62%, РВ=135 Вт.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


15.3 Центробежный насос поднимает воду на высоту h, по трубопроводу длиной l и диаметром d. Коэффициент гидравлического трения λ, суммарный коэффициент местных сопротивлений ∑ξ. Определить подачу, напор и мощность, потребляемую насосом.

Таблица 1

Вариантhг, мl, мd, ммλ.Σζ
71210002500,03012

Ответ: Q=88 л/c, Нпотр=32,0 м, η=72%, N=38,4 кВт.

Варианты задачи: 3.


15.4 Определить производительность и напор насоса (рабочую точку) при подаче воды в открытый резервуар из колодца на геоде­зическую высоту H по трубопроводу диаметром d, длиной l с коэффи­циентом гидравлического трения λ=0,03 и эквивалентной длиной мест­ных сопротивлений lэкв=8 м.

Как изменяется подача и напор насоса, если частота вращения рабочего колеса уменьшится на 10%?

Данные,   необходимые   для   построения   характеристики  центробежного насоса:

Q00,2Q00,4Q00,6Q00,8Q01,0Q0
H1,0H01,05H01,0H00,88H00,65H00,35H0

Таблица 2

ВариантН, мd, ммl, мQ0, м3/cH0, м
245100250,1150

Ответ: Q=0,243 м³/c, Нпотр=32,0 м, при уменьшении частоты вращения рабочего колеса на 10% потребный напор уменьшается, а производительность увеличивается.

Варианты задачи: 5.


15.5 Определить время заполнения пожарного водоема емкостью W, если заполнение производится из магистральной сети наружного водопровода с давлением рм по стальной трубе (не сильно прокорродированной) диаметром d, длина трубы l. Область трения жидкости принять автомодельной.Определить время заполнения пожарного водоема емкостью W, если заполнение производится из магистральной сети наружного водопровода с давлением рм по стальной трубе (не сильно прокорродированной) диаметром d, длина трубы l. Область трения жидкости принять автомодельной.Таблица 5 — Исходные данные

ВариантW, м3рм, МПаd, ммl, м
82100,1615047

Ответ: τ=0,64 ч.

Варианты задачи: 1.


15.6 При испытании центробежного насоса, всасывающий патрубок которого имеет диаметр d1=90 мм, а напорный d2=80 мм, получены следующие данные:

Показания манометра на выходе из насосар2=140 кПа
Показания вакуумметра на входе в насоср1=40 кПа
Вертикальное расстояние между входным и выходным сечениями насосаh=8 см
Превышение манометра над выходным сечением насосаа=14 см
Подача насосаQн=11 л/c
Вращающий момент насосаМ=14 Н·м
Частота вращения насосаn=1800 об/мин

Определить: напор насоса, потребляемую им мощность и к.п.д. насоса.При испытании центробежного насоса, всасывающий патрубок которого имеет диаметр d1=90 мм, а напорный d2=80 мм, получены следующие данные:  Определить: напор насоса, потребляемую им мощность и к.п.д. насоса.

Ответ: Нн=18,501 м, Nн=2,6 кВт, η=76,8%.


15.7 Центробежный насос с заданной при n=1600 об/мин характеристикой перекачивает воду из резервуара с отметкой ∇5 м в резервуар с отметкой ∇12 м по трубопроводам размерами l1=9 м, d1=90 мм, Σζ1=2, λ1=0,025, l2=35 м, d2=80 мм, Σζ2=13, λ2=0,027.

Определить:

1) подачу Qн, напор Нн насоса и потребляемую им мощность Nдв при n=1600 об/мин;

2) частоту  вращения n1 насоса, необходимую для увеличения его подачи на 45%.ентробежный насос с заданной при n=1600 об/мин характеристикой перекачивает воду из резервуара с отметкой ∇5 м в резервуар с отметкой ∇12 м по трубопроводам размерами l1=9 м, d1=90 мм, Σζ1=2, λ1=0,025, l2=35 м, d2=80 мм, Σζ2=13, λ2=0,027. Определить: 1) подачу Qн, напор Нн насоса и потребляемую им мощность Nдв при n=1600 об/мин; 2) частоту вращения n1 насоса, необходимую для увеличения его подачи на 45%.

Ответ: 1) НА=12,6 м, QA=9,7 л/c, N=1,7 кВт; 2) n2=1980 об/мин.


15.8 В насосной установке вода подается на высоту Нст=15 м центробежным насосом с заданной характеристикой при высоте всасывания hвс=2 м. Напорная и всасывающая трубы имеют диаметры dн=70 мм и dвс=90 мм.

Суммарный коэффициент сопротивления напорной трубы (без учета задвижки на выходе из насоса) ζн=21 и всасывающей трубы ζвс=5,5.

Определить наибольшую подачу насоса, допустимую по условиям всасывания им жидкости.

При каком наименьшем значении коэффициента сопротивления задвижки ζз будет достигнута эта подача?

Какую мощность будет потреблять насос на этом предельном режиме?

Указание: На характеристике приведена кривая Ндопвак допустимой вакуумметрической высоты всасывания. Точка пересечения этой кривой с кривой, выражающей вакуумметрическую высоту V перед насосом в данной установке при различных Qн определяет искомую наибольшую подачу. Зависимость V=f(Qн) определяется выражением:gidro_15.8.1

где   hп.всвс(υ²вс/2g)  — сумма потерь напора во всасывающей трубе.На характеристике приведена кривая Ндопвак допустимой вакуумметрической высоты всасывания. Точка пересечения этой кривой с кривой, выражающей вакуумметрическую высоту V перед насосом в данной установке при различных Qн определяет искомую наибольшую подачу. Зависимость V=f(Qн) определяется выражением:

Ответ: Нпотр=24,2 м, ζз=1,7, N=6,5 кВт.


15.9 Два последовательно соединенных одинаковых центробежных насоса перекачивают воду при n1=n2=1000 об/мин из водохранилища А с отметкой уровня ∇0 в бассейн В с отметкой ∇21 м по трубопроводу, состоящему из двух одинаковых участков длиной l=1 км и диаметром d=250 мм каждый (λ=0,025).

Пренебрегая местными потерями напора, определить подачу насосов и потребляемую каждым из них мощность двигателя.

Определить, как необходимо изменить частоту вращения одного из насосов, чтобы увеличить расход в трубопроводе на 22%. Характеристика насосов задана.Два последовательно соединенных одинаковых центробежных насоса перекачивают воду при n1=n2=1000 об/мин из водохранилища А с отметкой уровня ∇0 в бассейн В с отметкой ∇21 м по трубопроводу, состоящему из двух одинаковых участков длиной l=1 км и диаметром d=250 мм каждый (λ=0,025).  Пренебрегая местными потерями напора, определить подачу насосов и потребляемую каждым из них мощность двигателя.  Определить, как необходимо изменить частоту вращения одного из насосов, чтобы увеличить расход в трубопроводе на 22%. Характеристика насосов задана.

Ответ: QA=80,0 л/c, N=33,1 кВт, n2=1148 об/мин.


15.10 Центробежный насос, подающий воду из бака А в бак В на высоту Нст=28 м, снабжен обводной трубой, по которой часть его подачи возвращается на сторону всасывания.

Диаметр всасывающей и напорной труб d=110 мм, их общая приведенная длина L=l1+l2=280 м, коэффициент сопротивления трения λ=0,02. Диаметр обводной трубы d0=50 мм, ее суммарный коэффициент сопротивления (вместе с вентилем) ζ=27.

Определить, пользуясь характеристикой насоса при n=2900 об/мин:

1. Подачу в верхний бак, напор насоса и мощность, потребляемую насосом.

2. Какова будет мощность двигателя, если такую же подачу в верхний бак осуществлять при выключенной обводной трубе, прикрыв задвижку на линии нагнетания?Центробежный насос, подающий воду из бака А в бак В на высоту Нст=28 м, снабжен обводной трубой, по которой часть его подачи возвращается на сторону всасывания. Диаметр всасывающей и напорной труб d=110 мм, их общая приведенная длина L=l1+l2=280 м, коэффициент сопротивления трения λ=0,02. Диаметр обводной трубы d0=50 мм, ее суммарный коэффициент сопротивления (вместе с вентилем) ζ=27. Определить, пользуясь характеристикой насоса при n=2900 об/мин: Подачу в верхний бак, напор насоса и мощность, потребляемую насосом. 2. Какова будет мощность двигателя, если такую же подачу в верхний бак осуществлять при выключенной обводной трубе, прикрыв задвижку на линии нагнетания?

Характеристика насоса при

Qн, л/c0812162024283236
Нн, м525554524944383019
η, %05063717575705836

Ответ: 1) НА=37,5 м, и QA=28 л/c, N=13,2 кВт; 2) N=13,1 кВт.