Всасывающий трубопровод насосной установки допустимая высота всасывания. Основные технические показатели насосов

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М. В. Ломоносова.

Кафедра процессов и аппаратов

химической технологии

Расчет центробежного насоса

Вариант 8

Выполнила: студентка группы

Преподаватель:

Москва 2008

Задание.

Центробежный насос перекачивает этанол при температуре t = 20 0 C из резервуара с давлением р о = 1,4 ата в резервуар с давлением р 1 = 2,1 ата по трубе длиной l = 50 м и диаметром d = 100 мм. Уровни жидкости в сосудах находятся на расстоянии h г = 5 м по вертикали. На трубе имеется n k = 1 колен, n o = 0 отводов под углом 90 0 , n c = 2 сужений (отношение сечений 2:1), n p = 1 расширений (отношение сечений 1:2) и n в = 3 полностью открытых прямоточных вентилей. Число оборотов насоса в минуту – n = 590 об/мин.Частная характеристика задана сопряжением значений напоров Н (м), расходов ν (м3/ч) и КПД η н (%):

30/0/0; 35/15/60; 32/30/62; 25/43/47; 20/57/31

Найти рабочую точку центробежного насоса, а также предельную геометрическую высоту всасывания и мощность.

При расчете принять, что длина всасывающего трубопровода составляет 15% от его полной длины.

Дано:

этанол, t = 20 0 С

р о = 1,4 ата = 137340 Па

р 1 = 2,1 ата = 206010 Па

n = 590 об/мин = 9,8 об/с

Частная характеристика:

30/0/0; 36/15/60; 32/30/62; 25/543/47; 20/57/31

Решение

Определение рабочей точки центробежного насоса.

Насос при работе с заданным трубопроводом должен развивать напор, равный сопротивлению этого трубопровода. Поэтому рабочую точку центробежного насоса можно определить как точку пересечения характеристик насоса (Н – ν ) и характеристики сети. При этом центробежный насос обеспечивает производительность, при которой сопротивление в трубопроводе равно напору, создаваемому насосом. Характеристику сети найдем по формуле:

Для определения характеристики сети необходимо знать значения местных сопротивлений ζ и коэффициент λ г.

Местные сопротивления найдем по табл.13:

Колено: ζ = 1,1

Расширение (отношение сечений 1:2): ζ = 0,25

С



ужение (отношение сечений 2:1): ζ = 0,25

ВычислениеRe будем производить по формуле: , где

Значения ρ и μ для этанола при t = 20 0 С можно найти по табл. 19, откуда

ρ = 789 кг/м 3 и μ = 1,19·10 -3 Па·с.

Величину λ г найдем после вычисления Re для данных точек.

Так как режим течения ацетона получился турбулентным и Re = 10 4 –3,4·10 5 , то используем формулу Никуразде для расчета λ г:

Σnζ = 5·n к + 0,15·n о + 0,25·n с + 0,25n р + 4,1·n в =5·1+0,25·2+0,25·1+4,1·3=18,05

Подставив все величины в формулу для Н тр, получим характеристику сети.

Все вычисленные значения Re, λ г и Н тр сведем в таблицу:

					Н тр

По полученной таблице строим график, по которому определим рабочую точку центробежного насоса.

По графику найдем координаты рабочей точки:

Н = 20 м; V = 0,016м 3 /с

Найдем величины Re и λ г в рабочей точке:

λ г = 0,0032 + 0,221 Re -0,237 = 0,0032 + 0,221·135138,9 -0,237 = 0,0166

По графику можно также найти значение КПД в рабочей точке:

Определение предельной геометрической высоты всасывания центробежного насоса.

При размещении насосов возникает вопрос о предельной геометрической высоте всасывания. При слишком большой h гв насос не сможет всасывать жидкость. С увеличением h гв давление на входе в насос уменьшается и при некоторой геометрической высоте понизится до упругости насыщенных паров p t перекачиваемой жидкости при ее рабочей температуре. При р вс <р t жидкость закипит, что плохо скажется на работе насоса. Явление возникновения полостей при вскипании в зоне пониженных давлений получило название кавитации.

С учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе h пв и создания скоростного напора w 2 вс /(2g) реальная предельная геометрическая высота всасывания насоса равна:

Величину р t найдем р t = 80 мм рт ст = 10664 Па

h кав рассчитывается по формуле:

Подставив данные, получим:

Определение мощности центробежного насоса.

Полезная мощность Nп при работе насосной установки рассчитывается по следующей формуле:

Nп = ρV gH

Мощность, потребляемая насосом N больше полезной мощности вследствие потерь в самом насосе, которые учитываются КПД насоса. Формула для расчета мощности.

Жидкость по всасывающему трубопроводу к рабочему колесу насоса подводится под действием разности давления в приемном резервуаре и абсолютного давления в потоке у входа в колесо. Последнее зависит от расположения насоса относительно уровня поверхности жидкости в резервуаре и режима работы насоса. На практике встречаются три основные схемы установки центробежных насосов:

1. ось насоса выше уровня жидкости в приемном резервуаре (камере) - рис. 2.9, а;
2. ось насоса ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (см. рис. 2.9, б);
3. жидкость в приемном резервуаре находится под избыточным давлением (см. рис. 2.9,6).

Из уравнения Бернулли для двух сечений (в нашем случае для уровня жидкости в приемном резервуаре 0 - 0 и сечения 1 - 1 на входе в насос следует

где h п.в. - потери во всасывающем трубопроводе;
р a - атмосферное давление, Па;
р в - абсолютное давление на входе в насос, Па;
с в - скорость на входе в насос, м/с.

Левая часть уравнения (2.26) представляет собой вакуумметрическую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Рис. 2.9. Схемы установки центробежных насосов

Из выражений (2.26) и (2.27) следует:

Если вода в насос поступает с подпором (см. рис. 2.9,б), то

Отрицательное значение H в указывает на работу насоса с подпором. При работе насоса по схеме, показанной на рис. 2.9, в, выражение вакуумметрической высоты всасывания приобретает вид:

где P 0 - абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

В зависимости от конструкции лопастного насоса геометрическую высоту всасывания отсчитывают по-разному. Для горизонтальных насосов H г.в - это разность отметок оси насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом Н г.в отсчитывается от середины входных кромок лопастей рабочего колеса (в многоступенчатых насосах колеса первой ступени) до свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре (камере, скважине).

Нормальная работа центробежного насоса обеспечивается в таком режиме, когда абсолютное давление во всех точках его внутренней полости больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Если такое условие не соблюдается, то начинаются явления парообразования и кавитации, которые приводят к уменьшению или даже прекращению подачи насоса (насос «срывает»). Кавитацией называют процессы нарушения сплошности потока жидкости, происходящие там, где местное давление понижается и достигает определенного критического значения. При этом наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. Образование пузырьков внешне похоже на кипение жидкости. Возникшие в результате понижения давления пузырьки увеличиваются в размере и уносятся потоком. При этом наблюдается местное повышение скорости движения жидкости вследствие стеснения поперечного сечения потока выделившимися пузырьками пара или газа.

Попадая в область с давлением выше критического, пузырьки разрушаются, при этом их разрушение происходит с большой скоростью и поэтому сопровождается местным гидравлическим ударом в данной микроскопической зоне. Так как конденсация занимает некоторую область и протекает непрерывно в течение длительного времени, это явление приводит к разрушениям значительных площадей поверхности рабочих колес или направляющих аппаратов. Практически появление кавитации при работе насоса можно обнаружить по характерному потрескиванию в области всасывания, шуму и вибрации насоса. Кавитация сопровождается также химическим разрушением (коррозией) материала насоса под действием кислорода и других газов, выделившихся из жидкости в области пониженного давления.

При одновременном действии коррозии и циклических механических воздействий прочность металлических деталей насоса быстро снижается. При этом воздействие кавитации на металлические детали насоса усиливается, если перекачиваемая жидкость содержит взвешенные абразивные вещества: песок, мелкие частицы шлака и т. п. Под действием кавитации поверхности деталей становятся шероховатыми, губчатыми, что способствует быстрому их истиранию взвешенными веществами. В свою очередь эти вещества, истирая поверхности деталей насоса, способствуют усилению кавитации.

Кавитационному разрушению наиболее подвержены чугун и углеродистая сталь. Более устойчивы в этом отношении бронза и нержавеющие стали. В целях повышениях устойчивости деталей центробежных насосов применяют защитные покрытия. Для этого поверхности деталей наплавляют твердыми сплавами, используют местную поверхностную закалку и другие способы защиты. Однако основной фундаментальной действенной мерой борьбы с преждевременным износом проточной части насосов является предупреждение возможности кавитационных режимов их работы.

Для бескавитационной работы насоса необходимо обеспечить условия, при которых давление на входе в насос «Рв» было бы больше критического, т. е. больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости «Рп». Для предотвращения явления кавитации необходимо, чтобы удельная энергия потока (отнесенная к оси рабочего колеса насоса) была достаточной для обеспечения скоростей и ускорений в потоке при входе в насос и преодоления гидравлических сопротивлений без падения местного давления до значений, ведущих к образованию кавитации.

Кавитационный запас, т. е. превышение удельной энергии потока энергии, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, равен:

где h - абсолютное давление на входе в насос.

Величина h зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого насоса экспериментально устанавливается минимальное значение кавитационного запаса «h мин». Но в технической характеристике насоса указывается значение допустимого кавитационного запаса, т. е. такого кавитационного запаса, который надежно обеспечивает работу насоса без изменений его основных технических показателей. Допустимый кавитационный запас «h доп =Kд h » . Коэффициент запаса Кд в зависимости от конструкции, типа и назначения насоса принимают в пределах 1,1 - 1,5.
Стандартом ISO 2548 введено иное понятие кавитационного запаса. В документе применяется термин «суммарный напор всасывания при нагнетании» (т.е. при работе насоса). Этот термин обозначается (NPSH). Математически (NPSH) выражается так:

где Z 1 - расстояние от плоскости входа до оси рабочего колеса; рв--избыточное давление на входе в насос.

На входе в насос давление «рв», как правило, является отрицательной величиной. Сравнивая выражение (NPSH) с формулой, описывающей кавитационный запас, очевидно, что оно отличается только наличием члена Z 1 , который учитывает разность геометрических высот центра тяжести входного патрубка насоса и рабочего колеса. Для больших насосов эта величина может быть существенной.
Из соотношений (2.27) и (2.31) следует, что допустимая вакуумметрическая высота всасывания

где р а - напор, соответствующий атмосферному давлению (приведенная высота атмосферного давления), метры столба перекачиваемой жидкости; h н.п - напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости (приведенная высота давления насыщенных паров жидкости), метры столба жидкости.

Допустимая геометрическая высота всасывания вычисляется из соотношений (2.26) и (2.32)

Таким образом, допустимая геометрическая высота всасывания насосной установки равна допустимой вакуумной высоте всасывания насоса минус потери напора во всасывающем трубопроводе. В технической документации на насосы (каталогах, паспортах и пр.) указывается допустимая высота всасывания (или допустимый кавитационный запас) для нормальных условий, т. е. для атмосферного давления 0,1 МПа (что приблизительно соответствует 760 мм рт. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 20°C.

Для воды и сточной жидкости допустимая высота всасывания применительно к реальным условиям эксплуатации насоса вычисляется по соотношению

а допустимая геометрическая высота всасывания - по формуле

где Нв.доп. -номинальная допустимая высота всасывания (по каталогу);
pа/pg - приведенная высота атмосферного давления, м вод. ст.;
0,24 - значение hп.п для воды при t=20С.

Значения приведенной высоты атмосферного давления pа/pg в зависимости от расположения местности над уровнем моря указаны ниже:

Высота над уровнем моря, м	-600	0	100	200	300	400	500	600	700	800	100	1500	2000
pа/pg, м вод.ст.	11.3	10.3	10.2	10.1	10	9.8	9.7	9.6	9.5	9.4	9.2	8.6	8.4

Значения высоты давления насыщенных водяных паров h н.п в зависимости от температуры воды приведены ниже:

Потери напора во всасывающем трубопроводе складываются из потерь на трение при движении жидкости по трубе и потерь на местные сопротивления

Наши специалисты всегда рады ответить на любые Ваши вопросы.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА

НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ТЕХНИКА ПОЖАРНАЯ.
МОТОПОМПЫ ПОЖАРНЫЕ.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

НПБ 313-2002

МОСКВА 2003

Разработаны Федеральным государственным учреждением «Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны» Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ФГУ ВНИИПО МЧС России) (В.А. Варганов, Г.И. Пунчик, Е.А. Синельникова).

Внесены и подготовлены к утверждению отделом пожарной техники и вооружения Главного управления Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ГУГПС МЧС России) (И.В. Рыбкин, В.В. Жидовленков).

Утверждены приказом ГУГПС МЧС России от 31 декабря 2002 г. № 61.

Дата введения в действие 1 марта 2003 г.

Вводятся впервые.

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ
ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА

НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ТЕХНИКА ПОЖАРНАЯ.
МОТОПОМПЫ ПОЖАРНЫЕ.
ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

FIRE-FIGHTING EQUIPMENT. FIRE MOTOR PUMPS.
GENERAL TECHNICAL REQUIREMENTS.
TEST METHODS

НПБ 313-2002

Дата введения 01.03.2003 г.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы пожарной безопасности (далее - нормы) распространяются на мотопомпы пожарные, которые предназначены для подачи воды и водных растворов пенообразователей температурой до 30 °С с водородным показателем рН от 7 до 10,5, плотностью до 1100 кг/м 3 и массовой концентрацией твердых частиц до 0,5 % при их максимальном размере 3 мм при тушении пожаров.

1.2. Настоящие нормы устанавливают общие технические требования к мотопомпам пожарным, методы их испытаний. Нормы могут использоваться при подтверждении соответствия этих изделий нормативным требованиям в системе сертификации в области пожарной безопасности.

2. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1. В настоящих нормах используются следующие термины с соответствующими определениями.

Мотопомпа пожарная (далее мотопомпа) - насосный агрегат с двигателем внутреннего сгорания, укомплектованный пожарно-техническим оборудованием.

Номинальный режим насоса - режим работы насоса, обеспечивающий заданные технические показатели: подачу и напор при установленной номинальной частоте вращения и номинальной геометрической высоте всасывания.

Номинальная подача насоса Q ном . - подача насоса при номинальном напоре Н ном. , номинальной геометрической высоте всасывания h г.ном. и номинальной частоте вращения рабочего колеса насоса п ном. .

Давление на входе в насос Р 1 - давление жидкой среды на входе в насос.

Давление на выходе из насоса Р 2 - давление жидкой среды на выходе из насоса.

Давление насоса Р н - величина, определяемая зависимостью

Элементы топливной системы должны сохранять прочность и герметичность при воздействии на них вибраций, возникающих при работе мотопомпы и во время ее транспортирования.

Топливный бак должен быть оборудован заливной горловиной с закрывающим устройством, конструкция которого должна исключать утечку топлива из горловины при допустимых углах наклона мотопомпы во время работы и при транспортировании.

Топливный бак для прицепных мотопомп рекомендуется оборудовать указателем уровня топлива.

Топливная система должна быть оборудована топливным краном и легкосъемным грязеотделительным отстойником или фильтрующим устройством.

Подтекание смазочных материалов при хранении мотопомпы, ее транспортировании и эксплуатации не допускается.

3.19. Переносные мотопомпы должны устанавливаться на несущей раме, обеспечивающей возможность ее переноски вручную, транспортировки автотранспортом, автомобильным прицепом и установки на грунт.

Рукоятки на раме для перемещения мотопомпы должны быть оборудованы теплоизоляционным материалом.

3.20. Прицепные мотопомпы должны быть установлены на автомобильные прицепы в соответствии с существующими на них нормами и правилами оборудования и транспортирования грузов.

3.22. Усилия на органах управления мотопомпой должны соответствовать требованиям ГОСТ 21752 , ГОСТ 21753 .

3.23. Конструкция мотопомпы должна обеспечивать ее непрерывную работу в номинальном режиме в течение не менее 2 ч.

3.24. На мотопомпах рекомендуется устанавливать следующие контрольно-измерительные приборы:

мановакуумметр во всасывающем патрубке насоса;

манометр (мановакуумметр) в напорном патрубке насоса;

тахометр;

счетчик моточасов;

датчик (индикатор) температуры охлаждающей жидкости (для двигателей с жидкостной системой охлаждения);

датчик (индикатор) давления масла в системе смазки (для двигателей с картерной системой смазки);

индикатор разрядки акамуляторной батареи;

индикатор включения системы зажигания.

Класс точности не менее 2,5.

Допускается установка дополнительных контрольно-измерительных приборов.

Наличие манометра (мановакуумметра) в напорном патрубке насоса обязательно.

3.25. Органы управления мотопомпой и контрольно-измерительные приборы должны располагаться в рабочей зоне оператора.

3.26. Рама, топливный бак, наружные поверхности мотопомпы и защитный кожух должны иметь защитное лакокрасочное покрытие, стойкое к атмосферным осадкам, пенообразователю, моторному маслу и бензину.

Основной цвет окрашиваемых наружных поверхностей - красный.

3.27. В нормативно-технической документации на мотопомпу должна быть указана категория климатического использования по .

3.28. Устройства для заливки топлива, охлаждающей жидкости, смазки, органы и элементы управления, контрольно-измерительные приборы, функциональное назначение которых требует пояснения, должны быть оборудованы табличками с разъяснительными надписями или обозначениями рабочих (регулирующих) положений.

3.29. На видном месте должна быть прикреплена табличка предприятия-изготовителя, выполненная по и и содержащая следующую информацию:

наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

условное обозначение мотопомпы;

заводской номер по системе предприятия-изготовителя;

год выпуска;

номинальную подачу;

номинальный напор;

мощность приводного двигателя.

3.30. Маркировка табличек, обозначение органов и элементов управления, контрольно-измерительных приборов должны быть выполнены способом, обеспечивающем четкость и сохранность надписей в течение всего срока эксплуатации.

3.31. На насосе мотопомпы должно быть указано стрелкой на поверхности корпуса или крышки направление вращения вала.

3.32. В комплект поставки мотопомпы должны входить комплектующие изделия, предусмотренные технической документацией на мотопомпу, паспорт, техническое описание, инструкция по эксплуатации или единый документ, их заменяющий.

Аналогичные документы на мотопомпы, поставляемые по импорту, должны представляться поставщиком на русском языке либо вместе с переводом на русский язык, заверенным изготовителем.

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Изготавливаемые предприятиями России мотопомпы должны пройти все стадии и этапы разработки, предусмотренные , и все виды испытаний. Мотопомпы должны иметь полный комплект конструкторской документации на серийное производство, оформленной в соответствии с требованиями ЕСКД, и эксплуатационную документацию.

4.2. На сертификационные испытания предъявляют образцы, которые выбраны методом случайного отбора из числа мотопомп, прошедших приемо-сдаточные испытания на предприятии-изготовителе, в количестве 1 - 3 штук каждого типоразмера и идентифицированы в соответствии с разделом настоящих норм.

4.3. Результаты сертификационных испытаний считаются положительными, если значения всех показателей, полученные при испытаниях предъявленных образцов, полностью соответствуют требованиям настоящих норм.

4.4. При получении хотя бы одного отрицательного результата по любому из испытанных образцов этот результат считается окончательным и распространяется на всю предъявленную на испытания продукцию.

4.5. Все средства измерений, контроля, испытательное оборудование (стенды, устройства), используемые при проведении испытаний, должны иметь действующие аттестаты, клейма или свидетельства и применяться в условиях, установленных в эксплуатационной документации на них.

4.6. Мотопомпы предъявляются на испытания с сопроводительными документами в соответствии с требованиями п. .

4.7. Испытания должны проводиться при температуре, входящей в диапазон рабочих температур эксплуатации мотопомп, который указан в НТД.

4.8. Внешний осмотр

При внешнем осмотре проверяют соответствие мотопомп требованиям пп. , , - .

Проверку проводят визуально и посредством анализа содержания информации.

4.9. Соответствие мотопомп требованиям пп. , таблицы и пп. - , - , - , - проверяют посредством анализа технической документации.

4.10. Проверка массы

Массу мотопомпы проверяют на соответствие требованиям технической документации взвешиванием с погрешностью не более ± 1 кг.

4.11. Проверка габаритных размеров

Габаритные размеры мотопомпы должны проверяться на соответствие требованиям технической документации изготовителя с погрешностью не более ± 5 мм.

4.12. Определение показателей номинального режима

Испытания по проверке показателей на соответствие пп. , таблицы проводятся по схеме, представленной в приложении .

При испытаниях на номинальных частоте вращения, подаче и геометрической высоте всасывания определяют напор насоса. При этом измеряют и фиксируют:

подачу насоса Q н. ;

частоту вращения п н. ;

давление на входе в насос Р 1 ;

давление на выходе из насоса Р 2 ,

геометрическую высоту всасывания h г. ;

Р б. ;

температуру воды T в . .

Напор насоса определяют по формулам (), ().

Погрешность измерения подачи насоса, частоты вращения, давления - в соответствии с требованиями ГОСТ 6134.

Геометрическую высоту всасывания определяют с погрешностью не более ±0,1 м.

Температуру воды определяют с погрешностью не более ± 0,5 °С.

4.13. Проверка параметров при работе с наибольшей геометрической высоты всасывания

Проверку показателей на соответствие пп. , таблицы проводят по схеме, представленной в приложении .

При испытаниях с наибольшей геометрической высоты всасывания определяют подачу и напор насоса.

подачу насоса Q н. ;

частоту вращения п н. ;

давление на входе в насос Р 1 ;

давление на выходе из насоса Р 2 ;

h г. ;

барометрическое давление воздуха P б. ;

температуру воды Т в . .

4.14. Проверка времени заполнения насоса с максимальной геометрической высоты всасывания

Проверку показателей на соответствие пп. , таблицы, п. проводят по схеме, представленной в приложении .

После запуска приводного двигателя фиксируют время с момента включения вакуумной системы до появления устойчивой струи воды из ручного пожарного ствола.

Для мотопомпы с автоматической вакуумной системой проводят проверку автоматического повтора забора воды при двукратном принудительном срыве столба воды во всасывающей линии.

При этом измеряют и фиксируют:

геометрическую высоту всасывания h г. ;

время заполнения t з. ;

барометрическое давление воздуха Р 6. ;

температуру воды Т в. .

4.15. Проверка системы дозирования пенообразователя

Проверка системы дозирования пенообразователя на соответствие п. проводится по схеме, представленной в приложении .

Испытания проводят при каждом регулировочном положении дозирующего устройства на режимах, установленных в нормативно-технической документации.

Подача пенообразователя производится из мерной емкости и определяется весовым или объемным способом.

Концентрация пенообразователя в водном растворе должна соответствовать значениям, указанным в НТД. Она определяется по формуле

,(4)

где Q n . - расход пенообразователя, л/с; Q н. - подача насоса, л/с.

Отсутствие подачи пенообразователя во всасывающую линию при нулевой подаче насоса контролируется визуально по уровню в мерном баке в течение не менее 3 мин.

подачу насоса Q н. ;

расход пенообразователя Q n . ;

давление на входе в насос Р 1 ;

давление на выходе из насоса Р 2 ;

геометрическую высоту всасывания h г . .

Расход пенообразователя определяют с погрешностью не более ± 0,01 л/с.

При испытаниях допускается использовать вместо пенообразователя воду с последующим пересчетом концентрации по формуле

,(5)

где Q в. - расход воды, л/с; Q н. - подача насоса, л/с; К - коэффициент пересчета в зависимости от типа пенообразователя.

4.16. Проверка герметичности

Проверку на соответствие требованиям п. проводят при невращающемся рабочем колесе испытательным статическим давлением Р 1 исп. = (6,0 ± 0,5) кгс/см 2 . После заполнения насоса водой и полного выпуска из него воздуха должны быть перекрыты все запирающие устройства (вентили, краны, заглушки). С помощью поршневого или другого насоса давление плавно доводят до испытательного и поддерживают в течение не менее 5 мин.

При вращающемся рабочем колесе насоса герметичность проверяют при испытательном давлении Р 2 исп . = (1,5 Р ном . ± 0,5) кгс/см 2 . После заполнения насоса водой путем увеличения давления на входе и частоты вращения приводного двигателя давление на выходе из насоса доводят до испытательного и поддерживают в течение не менее 1 мин.

При проведении испытаний появление течи и каплеобразований через стенки корпуса насоса и соединения деталей не допускается.

Герметичность насоса при создании вакуума проверяют после создания в полости насоса разрежения не менее минус 0,75 кгс/см 2 . После отключения вакуумной системы и остановки приводного двигателя определяют величину падения вакуума за установленное время. Величина падения вакуума должна быть не более минус 0,13 кгс/см 2 за 150 с.

4.17. Проверка усилий, прикладываемых к органам управления

Проверку значений усилий, прикладываемых к органам управления, на соответствие требованиям п. проводят непосредственно на органах управления или с использованием шкивов, заменяющих маховик (рукоятку) и рычажные элементы управления двигателем.

Измерения на элементах управления насосом проводят при их открытии (при подаче, равной нулю, и номинальном напоре) и при закрытии (при номинальных подаче и напоре).

Усилия измеряют с помощью динамометра класса точности не ниже 2.

4.18. Проверка уровня звука в рабочей зоне оператора

Уровень звука в рабочей зоне оператора на соответствие требованиям п. определяют при работе мотопомпы на открытой площадке в номинальном режиме при отсутствии атмосферных осадков.

Прибор для измерения располагают со стороны органов (пульта) управления на расстоянии 0,8 - 1,0 м и на высоте 1,2 - 1,5 м.

Испытания проводят по .

4.19. Проверка времени непрерывной работы

Проверку времени непрерывной работы на соответствие требованиям пп. , проводят на предварительно прогретом приводном двигателе при работе в номинальном режиме по схеме приложения без дозаправки топливного бака.

При испытаниях измеряют и фиксируют:

подачу насоса Q н. ;

давление на входе в насос Р 1 ;

давление на выходе из насоса Р 2 ;

геометрическую высоту всасывания h г. ;

время работы мотопомпы t , мин.

температуру окружающего воздуха Т воз. .

4.20. Мотопомпу следует считать выдержавшей испытания и удовлетворяющей требованиям настоящих норм, если значения всех показателей, полученных в результате испытаний, соответствуют требованиям нормативно-технической документации и настоящих норм.

5. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ЕСКД Стадии разработки.

Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения.

Шрифты для средств измерений и автоматизации. Начертания и основные размеры.

ГОСТ 6134-87 Насосы динамические. Методы испытаний.

Таблички для машин и приборов. Технические требования.

Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры.

Степени защиты, обеспечиваемые оболочками.

Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категория, условия эксплуатации, хранения, транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.

ГОСТ 17398-85 Насосы. Термины и определения.

ГОСТ 21752-76 Система «человек - машина». Маховики управления и штурвалы. Общие эргономические требования.

ГОСТ 21753-76 Система «человек - машина». Рычаги управления. Общие эргономические требования.

ГОСТ 28352-89 Головки соединительные для пожарного оборудования. Типы, основные параметры и размеры.

ГОСТ 50588-93 Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(обязательное)

Схема испытаний мотопомпы:

1 - насос мотопомпы; 2 - приводной двигатель; 3 - всасывающая линия;

4 - напорный вентиль; 5 - устройство для измерения подачи;

6, 7 – мановакуумметры

Высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса (NPSH) и кавитация

Гидравлический Институт определяет высоту столба жидкости над всасывающим патрубком насоса как совокупную высоту всасывания, измеренную на всасывающем патрубке, с поправкой на давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости. Проще говоря, это анализ соотношения сил на всасывающем патрубке насоса, для того, чтобы определить, будет ли жидкость испаряться при минимальном давлении, создающемся в насосе.

Давление насыщенных паров

Давление, которое жидкость оказывает на окружающие ее поверхности, зависит от температуры. Это давление называется давлением насыщенных паров, и оно является уникальной характеристикой любой жидкости, которая возрастает с увеличением температуры. Когда давление насыщенного пара жидкости достигает давления окружающей среды, жидкость начинает испаряться или кипеть. Температура, при которой происходит это испарение, будет понижаться по мере того, как понижается давление окружающей среды.

При испарении жидкость значительно увеличивается в объеме. Один кубический фут воды при комнатной температуре превращается в 1700 кубических футов пара (испарений) при той же самой температуре.

Из вышеизложенного видно, что если мы хотим эффективно перекачивать жидкость , нужно сохранять ее в жидком состоянии. Таким образом, NPSH определяется как величина действительной высоты всасывания насоса, при которой не возникнет испарения перекачиваемой жидкости в точке минимально возможного давления жидкости в насосе.

Требуемое значение NPSH (NPSHR)

Требуемое значение NPSH (NPSHR) - Зависит от конструкции насоса. Когда жидкость проходит через всасывающий патрубок насоса и попадает на направляющий аппарат рабочего колеса, скорость жидкости увеличивается, а давление падает. Также возникают потери давления из-за турбулентности и неровности потока жидкости, т.к. жидкость бьет по колесу.

Центробежная сила лопаток рабочего колеса также увеличивает скорость и уменьшает давление жидкости. (NPSH r - необходимый подпор на всасывающем патрубке насоса, чтобы компенсировать все потери давления в насосе и удержать жидкость выше уровня давления насыщенных паров, и ограничить потери напора, возникающие в результате кавитации на уровне 3%. Трехпроцентный запас на падение напора – общепринятый критерий NPSH r , принятый для облегчения расчета. Большинство насосов с низкой всасывающей способностью могут работать с низким или минимальным запасом по NPSHR, что серьезно не сказывается на сроке их эксплуатации. NPSH r зависит от скорости и производительности насосов. Обычно производители насосов предоставляют информацию о характеристике NPSH r .

Допустимый NPSH (NPSHa)

Допустимый NPSH (NPSHa) - является характеристикой системы, в которой работает насос. Это разница между атмосферным давлением, высоты всасывания насоса и давления насыщенных паров. На рисунке изображены 4 типа систем, для каждой приведены формулы расчета NPSHA системы. Очень важно также учесть плотность жидкости и привести все величины к одной единице измерения.

P B = атмосферное давление, в метрах;
V P = Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
p=Давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, в метрах;
Ls =Максимальная высота всасывания, в метрах;
L H =Максимальная высота подпора, в метрах;
h f = Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, в метрах.

В реальной системе NPSH a определяется с помощью показаний манометра, установленного на стороне всасывания насоса. Применяется следующая формула: NPSH a = P B – V p ± G r + h v , где
G r = Показания манометра на всасывании насоса, выраженные в метрах, взятые с плюсом (+) , если давление выше атмосферного и с минусом (-), если ниже, с поправкой на осевую линию насоса; h v = Динамический напор во всасывающем трубопроводе, выраженный в метрах.

Кавитация
Кавитация – это термин, применяющийся для описания явления, возникающего в насосе при недостаточном NPSHa. Давление жидкости при этом ниже значения давления насыщенных паров, и мельчайшие пузырьки пара жидкости двигаются вдоль лопаток рабочего колеса, в области высокого давления пузырьки быстро разрушаются.

Разрушение или «взрыв» на столько быстрое, что на слух это может казаться рокотом, как будто в насос насыпали гравий. В насосах с высокой всасывающей способностью взрывы пузырьков на столько сильные, что лопатки рабочего колеса разрушаются всего в течение нескольких минут. Это воздействие может увеличиваться и при некоторых условиях (очень высокая всасывающая способность) может привести к серьезной эрозии рабочего колеса.

Возникшую в насосе кавитацию очень легко распознать по характерному шуму. Кроме повреждений рабочего колеса кавитация может привести к снижению производительности насоса из-за происходящего в насосе испарения жидкости. При кавитации может снизиться напор насоса и /или стать неустойчивым, также непостоянным может стать и энергопотребление насоса. Вибрации и механические повреждения такие как, например, повреждение подшипников, также могут стать результатом работы насоса с высокой или очень высокой в ссасывающей способностью при кавитации.

Чтобы предотвратить нежелательный эффект кавитации для стандартных насосов с низкой всасывающей способностью, необходимо обеспечить, чтобы NPSHa системы был выше, чем NPSHR насоса. Насосы с высокой всасывающей способностью требуют запаса для NPSHr. Стандарт Гидравлического Института (ANSI/HI 9.6.1) предлагает увеличивать NPSHr в 1,2 - 2,5 раза для насосов с высокой и очень высокой всасывающей способностью, при работе в допустимом диапазоне рабочих характеристик.

Расчет NPSHa для насосов узла нагрева антифриза.

Насос для подачи антифриза на теплообменники H-408/1,2

Давление в резервуаре P изб:150 мм водяного столба избыточное
Давление насыщенных паров:0,00296…0,03288 МПа абсолютное
Высота столба жидкости над входом в насос L н =2 метра
Плотность перекачиваемой среды: 1036…1077 кг/м3

Где:

Для расчета NPSHa выражаем давление в емкости в метрах столба жидкости. Т.о. если избыточное давление в емкости 150 мм водяного столба = 10150 мм водяного столба абсолютного давления (или в любых других единицах см. здесь convert-me.com)

Для жидкости с плотностью 1077 кг/м3 это = 10,15/1,077 = 9,42 метра столба перекачиваемой жидкости.

Следовательно: NPSHa = 9,42 + 2 – (0,31 + 1) = 10, 1 метра.
Насос для подачи конденсата в сеть завода H-409/1,2
Базируясь на предоставленных Вами данных:
Давление на входе в насос Pизб=0,5 кг/см 2 избыточное = 49033 Па изб
Давление насыщенных паров:0,00124…0,0199 МПа абсолютное
Плотность перекачиваемой среды: 987,9…983 кг/м3

Приведем пример расчета NPSH для замкнутой системы. У Вас закрытая система



Где:

• NPSHa – NPSH available – т.е. имеющийся в системе NPSH (Net Positive Suction Head).
• p – избыточное давление в емкости (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
• Lн – положительный столб жидкости при входе в насос;
• Vp – давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
• h – потери на входе в насос (с учетом потерь в системе, запорной арматуре и т.п.);

Для правильной и устойчивой работы насоса необходимо, чтобы NPSHa был больше NPSHr.
Для расчета NPSHa выражаем давление на входе в насос в метрах столба жидкости. Т.о. если избыточное давление на входе в насос 0,5 кгс/см 2 изб, высота водяного столба абсолютного давления будет равна, исходя из формул

Давление насыщенных паров для данной жидкости



В метрах столба перекачиваемой жидкости его можно выразить как

h1 – потери на трение на входе в насос. В данном случае они будут минимальны, но с учетом запаса примем их равными 1 метру.
Следовательно: NPSHa = 15,3 – (0,2 + 1) = 14, 1 метра.