Расчет водоотливной установки

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

“Кузбасского  государственного технического университета

имени Т.Ф.Горбачева” 
 

Кафедра стационарных и транспортных машин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Стационарные машины»

на тему: «Расчет водоотливной установки» 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил:

     студенки гр.ОЭц-081

         Сафоновой А.Л.

Проверил:

                Кобылянский Д. М. 
 
 
 
 

Кемерово 2012

     Содержание 

1. Расчет  и выбор насоса……………………………………………….2

2. Выбор коллектора…………………….……………………………Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1 

 Разраб.

Сафонова

 Провер.

Кобылянский 
 
 
 
 
 
 

Лит.

Листов

13

ОЭц-081

...4

3. Расчет  трубопровода и потерь в трубопроводе…………………....4

4. Определение  вакуумметрической высоты всасывания  и 

мощность  двигателя насоса…………………….……………………...9

5. Работа  установки и ее экономические  показатели……………….10

Список  литературы…………………….……………………………....13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

2

Исходные  данные: 

Высота подъема  воды      Н_ш = 140 м

Нормальный часовой  приток воды    Q_н  = 100 м³/ч

Максимальный  часовой приток воды    Q_max = 280 м³/ч

Срок службы водоотливной установки   Т = 10 лет

Длина трубопровода       L_тр = 1200 м

Время максимального  притока    t_д.мах = 42 сут

Количество поворотов  трубопровода на плане  n = 11 шт 

1. Расчет  и выбор насоса

 

   1.1 Определение производительности насосного агрегата. 

   Производительность  одного насоса и рабочей группы насосов  определять расчетом из условия, что  суточный максимальный приток следует  откачать не более чем за 20 часов. 
 
 

   где, Q_max – максимальный часовой приток воды, м³/ч. 
 
 

   1.2 Ориентировочный напор насоса. 
 
 

   где Н_г – геометрическая высота подъема воды, м 

   Значение  Н_г определяется как расстояние, измеренное по вертикали от нижнего уровня воды в водосборнике до уровня слива ее в самотечный коллектор или отводящую канаву на поверхности, тогда 
 

                

   где, Н_вс.ор = 3 м – ориентировочная высота всасывания, м;

           h_n = 1 м – превышение трубопроводом уровня дневной поверхности, м. 
 
 
 

   

   

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

3

1.3 Выбор типоразмера насоса. 

   Заданным  условиям удовлетворяет насос ЦНС  500-160…800 

   Характеристики  насоса ЦНС 500-160…800

   Таблица №1             

Насос	Zк, ед	Qопт,  м3/ч	Нк, м	Рабочая хар-ка м3/ч	η, ед	n, об/мин	Hв.доп. при  t= 25	Hк.о., м
ЦНС 500-160…800	2-10	500	80	380-640	0,73	1500	4,5	81,3

 

   Определяем  необходимое число рабочих колес (ступеней): 
 
 

   где, Н_к – напор, создаваемый одним рабочим колесом, при Q_ор, м 
 

   Принимаем z_к = 2.

   Определяем  число насосов в рабочей группе: 
 
 
 
 

   Т.к. выполняется  условие: , то принимаем n_р.гр = 1.

   Число насосов в резервной группе n_рез.гр принимать равному числу насосов в рабочей группе и добавить один насос, находящийся в ремонте.

   Определяем  общее число насосных агрегатов  водоотливной установки : 
 
 
 
 

   Определяем  оптимальный напор насоса:

    
 
 

   

   

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

4

Определяем  напор насоса  при нулевой подаче: 
 
 
 
 

   Устойчивость  режима работы оценивается выполнением  условия: 
 
 

    вариант  приемлем. 

   

2. Выбор коллектора

 
   

1.  Схемы коллектора.

 
 
 
 
 

   Принимаем трехтрубный коллектор.  

   Расход  трубопроводной арматуры в коллекторе

   Таблица №2          

Рисунок	ny	nт	За	Тр	От	Зн	Рд	Пд
1	3	2	6	3	4	2	2	1

 
   

3. Расчет  трубопровода и потерь в трубопроводе

 
   

1. Расчет  диаметра трубопровода.

 

   При расчете трубопровода водоотливной установки необходимо выбрать оборудование для всасывающего и нагнетательного  трубопроводов и определить их длину  из общей протяженности трубопровода. Приняв типовую насосную камеру, составляем схему трубопровода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   

   

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

5

Определяем  оптимальный диаметр  напорного трубопровода на участке 
 
 

   где, к  – коэффициент, зависящий от числа  напорных трубопроводов ( при трех трубопроводов К=0,752). 
 
 

   При данном диаметре трубопровода потери напора в нагнетающем трубопроводе составляют ,следовательно увеличиваем полученный диаметр и принимаем трубы с внутренним диметром       D = 299 мм.

   Для уменьшения гидравлических сопротивлений диаметр  всасывающего трубопровода следует  принимать больше расчетного значения на 25-50 мм больше: 
 
 
 

   Принимаем D=325 мм. 

   

2. Определение толщины стенки труб.

 

   Толщина стенки напорного трубопровода определяется из условия прочности по максимальному  давлению воды с учетом его срока  службы и интенсивности износа внутренней и наружной поверхностей.

   Определяем  давление для нижнего сечения  напорного трубопровода: 
 
 

   где, ρ  – плотность воды – 1020, кг/м³;

          g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²;

          H_ор – напор, создаваемый одним насосом при откачке притока, м. 
 
 

   Определяем  расчетную толщину стенки трубы: 
 
 
 

   где, k₁ – коэффициент, учитывающий прочностные свойства материала труб ( для стали 20 k₁=2,27);

          D – внутренний диаметр трубы, м ;

          Р – давление в нижней части  колонны труб, МПа;

          α₁ – скорость коррозионного износа наружной поверхности труб, мм/год (при ведении взрывных α₁=0,25);

   

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

6

      α₂ – скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб, мм/год (при нейтральных или щелочных водах α₂=0,1);

         Т – срок службы трубопровода,  лет;

          k_c – коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки (для труб обычной точности изготовления при толщине стенки более 15 мм k_с=15%). 
 

   Принимаем толщину стенки δ = 7,5мм. 

   Определяем  расход скорости воды для всасывающего трубопровода: 
 
 
 
 

   Определяем  расход скорости воды для всасывающего трубопровода: 
 
 
 
 

   Определяем  коэффициент гидравлического трения в подводящем трубопроводе: 
 
 
 
 
 
 

   Определяем  коэффициент гидравлического трения в напорном трубопроводе: