Расчет коэффициента сопротивления регулировочного крана

Определим коэффициент сопротивления крана , при котором расход жидкости в системе уменьшается на 20 %.

Расход жидкости должен быть равен: 84×10^-3×0,8 =67,2×10^-3м³/с.

Решение задачи заключается в вычислении коэффициента сопротивления крана. Затем из приложения 5 можно определить степень его открытия.

Последовательность решения задачи.

1). Определяем необходимый расход жидкости в системе и отмечаем на характеристике насоса новую рабочую точку при расходе = 67,2×10^-3 м³/с .

Войдите в Excel Лист 5, исправьте диаграмму по своему варианту. Далее скопируйте её в документ вместо Рис. 18.

Рис. 18. Определение потерь напора в кране.

2. Определяем по графику величину дополнительных потерь напора в кране при его закрытии: h_кр= 23м при Q = 67,2×10^-3.

3). Определяем коэффициент сопротивления крана при его закрытии из формулы Вейсбаха:

Откуда:

x_кр.=h_кр.×w₂²×2g/Q²=23×2×9,8×(3,14²×0,18⁴/16)/(67,2×10^-3)²=26

5). Используя приложение 5, определяем степень открытия n крана, при которой в данной сети будет проходить расход Q₂ . Для этого строим график зависимости x_кр=f(n). Из Рис.19 следует, что при x_кр =26 степень открытия n =0,23

Рис.19. Определение степени открытия крана.

Регулирование подачи

Путем изменения частоты вращения вала насоса

Изменение частоты вращения вала насоса вызывает изменение его характеристики и, следовательно, изменение рабочего режима. Для осуществления регулирования изменением частоты вращения для привода насоса необходимо использовать двигатели с переменным числом оборотов. Такими двигателями являются двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины и электродвигатели постоянного тока. Наиболее распространенные в технике электродвигатели с коротко замкнутым ротором практически не допускают изменения частоты вращения.

Регулирование работы насоса изменением частоты вращения более экономично, чем регулирование с помощью задвижки (крана). Даже применение сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя, связанное с дополнительной потерей мощности, экономичнее, чем регулирование с помощью крана.

Постановка задачи

Исходная рабочая точка насоса (рис.16) характеризуется следующими параметрами :

Q = 84× 10^-3м³/с, H = 52м, h =0,61

Определить:

Обороты вала насоса, при которых его подача уменьшится на 20 %.

Последовательность решения задачи

1). Определяем необходимую подачу насоса:

Q= Q₂ =84×10^-3× 0,8 =67,2×10^-3 м³/с.

Поскольку характеристика сети не меняется, получаем на характеристике сети новую рабочую точку насоса. Через эту точку должна пройти характеристика насоса. Координаты новой рабочей точки : Q₂ =67,2×10^-3 м³/с, H₂ =40м, h₂=0,72 (напор и к.п.д. можно определить по рис. 16).

2). Строим кривую подобных режимов по уравнению:

H = H₂ × Q² /Q ₂²=40× Q² / (67,2×10^-3)²

Войдите в Excel Лист2, введите свои исходные данные и скопируйте таблицу и график в документ.

Рис.19. Определение числа оборотов при уменьшении подачи

3. Определяем по графику абсциссу точки пересечения параболы подобных режимов и старой характеристики насоса : Q₁ = 79×10^-3 м³/с.

4. Определяем расчётное число оборотов вала насоса:

n₂ = n₁×Q₂/Q₁= 2950×67/79=2501 об/мин.

Сравнение способов регулирования

1.При регулировании степенью открытия крана (рабочая точка располагается на исходной характеристике насоса):

Q =67×10^-3 м³/с, H=65м, h=0,72 .

2. При регулировании оборотами (рабочая точка располагается на исходной характеристике сети):

Q =67×10^-3 м³/с, H=40м, h=0,72 .

Определяем мощность приводного двигателя.

· При регулировании степенью открытия крана:

N = 884×9,8×65×67×10^-3/0,72 = 48кВт

· При регулировании оборотами:

N = 884×9,8×40×72×10^-3/0,72 = 32кВт

При регулировании оборотами снижение мощности составляет:

DN/N =(48 - 32)/ 48=0,26 = 33%.

ВЫВОДЫ

1. Определена рабочая точка насоса D-320 при его работе в заданную гидравлическую сеть. Её параметры: Q=76×10^-3 м³/с, H=59м, h = 0,68.

2. Определен минимальный диаметр всасывающего трубопровода из условия бескавитационной работы. Он равен 160×10^{-3 м. Поскольку этот диаметр больше заданного (140мм), диаметр всасывающего трубопровода увеличен до 180мм (ближайший больший по ГОСТу).}

3. Определена рабочая точка насоса при условии отсутствия кавитации. Её параметры: Q=84×10^-3 м³/с, H=52м, h = 0,61.

4. Определена степень открытия крана, равная 0,23, при которой расход в системе будет равен 0,8Q.

5. Определены обороты двигателя, равные 2501 об/мин., при которых расход в системе будет равен 0,8Q .

6. Сравнение показало, что при регулировании оборотами выигрыш в мощности составляет 33 %.

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЯ