Часть 14-1 Работа насосов на сеть

Задача (Куколевский И.И.) 14-1. Центробежный насос, расположенный на уровне с отметкой ΔB = 4 м, перекачивает воду из открытого резервуара с уровнем ΔA = 2 м в резервуар с уровнем ΔC = 14 м и давлением на поверхности P = 120 кПа.

Определить подачу, напор и мощность насоса, если манометр, установленный на выходе из насоса, показывает M = 250 кПа, а всасывающий и нагнетательный трубопроводы имеют длины l₁ = 6 м и l₂ = 60 м и диаметры d₁ = 100 мм и d₂ = 80 мм.

При расчетах принять коэффициенты сопротивления трения трубопроводов равными λ₁ =0,025 и λ₂ = 0,028. Коэффициенты сопротивлений всасывающей коробки с обратным клапаном ξ_к = 7 и частично закрытой задвижкой ξ₃ = 8. Построить пьезометрическую линию для системы.
Ответ. Q_Н = 7,33 л/с; H_Н = 27,7 м; N_Н = 2 кВт.

Скачать решение задачи 14-1 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-2. При испытании центробежного насоса, всасывающий патрубок которого имеет диаметр d₁ = 80 мм и нагнетательный патрубок d₂ = 60 мм, получены следующие данные:

Показание манометра на выходе из насоса Р₂ = 125 кПа; Показание вакуумметра на входе в насос Р₁ = 30 кПа; Вертикальное расстояние между входным и выходным сечениями насоса h = 8см; Повышение манометра над выходным сечением насоса а = 12 см/ Подача насоса Qн = 10 л/с. Вращающий момент на валу насоса М = 10 Н*м; Частота вращения насоса n = 2000 об/мин

Определить напор насоса, потребляемую им мощность двигателя и к. п. д. насоса.

Ответ. Нн= 16,44 м; Nдн = 2,09 кВт; n = 77%.

Скачать решение задачи 14-2 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-3. Центробежный насос подает в конденсатор паровой турбины морского судна охлаждающую забортную воду (v = 1 сСт, р = 1025 кг/м³) в количестве 1800 м3/ч.

Определить мощность насоса при следующих данных:

1) общая длина трубопровода, выполненного из меди, l = 20 м, его диаметр d = 500 мм;

2) значения коэффициентов местных сопротивлений (отнесены к скорости в трубопроводе): Донный клапан с приемной решеткой ξ₁ = 3 Задвижка ξ₂ = 0,3 Отвод под углом 90 ξ₃ = 0,3, Отвод под углом 180° ξ₄ = 0,5, Забортный клапан ξ₅ = 7, Конденсатор ξ₆ = 8.

3) коэффициент полезного действия насоса η = 0,8. Забортный клапан 5 расположен выше ватерлинии на h = 1 м. Как изменится N_дв, если при осадке судна забортный клапан окажется ниже ватерлинии? Трубопровод считать гидравлически гладким.

Ответ. H_н = 7,74 м, 6,74 м; N_н = 38,9 кВт, 33,9 кВт, Nдв = 48,6 кВт, Nдв = 42,4 кВт

Скачать решение задачи 14-3 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-4. Центробежный насос откачивает грунтовую воду из колодца в количестве Q = 40 л/с. При этом горизонт воды в колодце устанавливается на h₁ = 5 м.

1. Определить диаметр d₁ всасывающей трубы насоса, при которой вакууметрическая высота при входе в насос не превосходит 7м. Длина всасывающей трубы l₁ = 8 м.

2. Найти мощность Nдв при полностью открытой задвижке на нагнетательной трубе, имеющей длину l₂ = 5 м и диаметр d₂ = 150 мм, если выходное сечение ее расположено на h₂ = 0,6 м выше оси насоса; к. п. д. насоса η = 0,7.

При расчете принять коэффициент сопротивления трения трубопроводов λ = 0,03, коэффициент сопротивления каждого отвода ξ₀ = 0,4, коэффициент сопротивления всасывающей коробки с обратным клапаном ξ_K = 5.

Ответ. d₁ = 150 мм; Nдв = 4,54 кВт.

Скачать решение задачи 14-4 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-5. Погружной насос, потребляющий мощность Nдв = 37 кВт. при КПД η =  80%, откачивает воду из шахты по трубопроводу диаметром d = 150 мм и длиной l = 120 м, поднимая ее на высоту Н = 100 м.

Определить подачу насоса, принимая коэффициент сопротивления трения трубопровода равным λ = 0,03 и суммарный коэффициент местных сопротивлений ξ = 12.
Ответ. Qн = 30,1 л/с.

Скачать решение задачи 14-5 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-6. В экспериментальной установке вода перекачивается насосом 1 из бака А, где поддерживается постоянный вакуум V_A = 78 кПа., в расположенный ниже открытый резервуар В по трубопроводу общей длиной l = 10 м и диаметром d = 50 мм. Из резервуара В вода возвращается в бак А насосом 2 по такому же трубопроводу.

Определить, какие напоры должны создавать насосы, чтобы в системе циркулировал расход Q = 6 л/с, если разность уровней воды h = 5 м.

Коэффициент сопротивления трения λ = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений в каждом из трубопроводов ξ = 6,5. При каком вакууме V_А в баке насосы должны будут создавать одинаковые напоры?
Ответ Н_н1 = 9м, Н_н2 = 3м, V_A = h = 49 кПа

Скачать решение задачи 14-6 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-7. Насос создает циркуляцию воды в замкнутой системе, состоящей из радиатора с коэффициентом сопротивления ξ = 20 и трех участков трубопровода диаметрами d = 40 мм и общей длиной 4*l = 40 м (коэффициент сопротивления трения λ = 0,02). В точке А к трубопроводу присоединен компенсационный бачок с высотой уровня H = 6 м над осью насоса. Подача насоса Q_Н = 3,76 л/с.

1. Определить напор и мощность насоса.

2. Построить пьезометрическую линию для системы и определить давление перед входом в насос.

3. Определить минимально допустимую высоту Н, при которой в системе не будет вакуума.
Ответ. 1) H_н=18,35м; N_н = 0,675 кВт. 2) P_вс = 14,1 кПа. 3) Н_мин = 4,58м.

Скачать решение задачи 14-7 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-8. Замкнутая циркуляционная система состоит из насоса, котла, давление в котором М_к = 0,11 ИПа, и шести одинаковых участков трубопровода диаметрами d = 50 мм и длинами l = 12,5 м. При работе насоса уровень воды в пьезометре, установленном на середине правого вертикального участка системы, располагается на высоте h = 5 м над уровнем воды в котле. Указать направление циркуляции воды в системе.

Определить подачу Q_Н, напор Н_н и мощность насоса N_н, пренебрегая местными потерями и принимая коэффициент сопротивления трения λ = 0,025.

Определить давление на входе р_вс и выходе из насоса р_н. Построить пьезометрическую линию для системы (верхние трубы расположены на глубине а = 1,5 уровнем воды в котле).
Ответ. Q_Н = 7 л/сек,. Н_н = 25 м; N_н = 1,72 кВт; р_вс = 0,125 МПа; р_н = 0,37 МПа.

Скачать решение задачи 14-8 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-9. При перекачке нефтепродуктов (динамическая вязкость μ = 0,49 П, плотность ρ = 900 кг/м³) в количестве Q_Н = 56 л/с на расстояние l = 16 км при высоте подъема H_ст = 30 м можно использовать трубы d = 150 мм или d = 200 мм, те и другие превышающих Р = 6,5 - 7 МПа.

Определить в обоих случаях необходимую для перекачки мощность насосов и число последовательно работающих насосов. Трубопровод считать гидравлически гладким, местные потери не учитывать.

Ответ. Nн = 900 кВт., 3 насоса; Nн = 238 кВт., 1 насос.

Скачать решение задачи 14-9 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-10. Поршневой насос перекачивает нефть в количестве Q_Н = 0,2 м³/сек из резервуара. А в резервуар В по стальному сварному трубопроводу (шероховатость Δ = 0,2 мм) общей длиной l = 8 км и диаметром d = 400 мм.

1. Определить напор и мощность насоса при заданных отметках уровней, учитывая только потери на трение. Кинематический коэффициент вязкости нефти v = 0,8 Ст, ее плотность р = 840 кг/м³.

2. Найти избыточное давление в сечении K, расположенной на отметке +20 м, если длина трубопровода до этого сечения l₁ = 4 км.

3. До какой величины можно уменьшить подачу насоса, чтобы вакуум в точке К не превосходил 40 кПа? Каков будет при этом напор насоса?

Ответ. 1) Н_н = 76,6 м, N_н = 126 кВт. 2) р_к = 110 кПа. 3) Q_Н = 146 л/с; Н_н = 40 м.

Скачать решение задачи 14-10 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-11. Насосная станция перекачивает воду в количестве Qн = 0,6 м³/с по горизонтальному трубопроводу длиной l = 5 км и диаметром d = 500 мм из бассейна А в резервуар В.

1. Определить мощность насоса, установленного на насосной станции, учитывая в трубопроводе только потери трения (λ = 0,015).

2. Указать, где и какой мощности надо установить станцию подкачки, чтобы по тому же трубопроводу увеличить подачу до 0,9 м³/с, обеспечивая по всей длине трубопровода избыточное давление не менее 5 м. Считая, что при увеличении расхода напор насоса на насосной станции в соответствии с его характеристикой уменьшится на 15%.

В обоих случаях построить пьезометрические линии для системы.

Ответ. Nн = 537 кВт, на расстоянии 2250 м от насосной станции; мощность насоса на станции подкачки N = 908 кВт.

Скачать решение задачи 14-11 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-12. Из пункта А в пункт В необходимо перекачивать воду в количестве Q = 250 м³/ч по стальному трубопроводу диаметром d =150 мм и длиной l = 14 км (шероховатость Δ = 0,2 мм) при указанном на схеме профиле трассы. Определить, сколько насосных станций необходимо установить и в каких пунктах трассы они должны быть расположены, чтобы избыточное давление в трубах нигде не превышало 5 МПа.

Указание. Число насосных станций определяется делением потребного суммарного напора насосов Н_Н на предельный по заданию напор одной станции. Места расположения станций определяются графически при помощи построения, показанного на схеме.

Скачать решение задачи 14-12 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-13. Определить мощность шестеренчатого насоса, используемого в объемной гидропередаче для перемещения поршня гидроцилиндра, если внешняя нагрузка поршня при рабочем ходе (справа налево) Р = 5000 Н, скорость рабочего хода v = 0,15 м/с, диаметр поршня D₁ = 50 мм, диаметр штока D₂ = 20 мм. Рабочая жидкость в системе - спиртоглицериновая смесь с плотностью р = 1210 кг/м³ и кинематическим коэффициентом вязкости v = 1,2 Ст. Общая длина трубопроводов системы l = 11 м, диаметр d  =10 мм. Местные потери в обратном клапане, кране управления и фильтре выражаются через относительные эквивалентные длины труб, равные соответственно l_э/d = 50, 40, 60. Какова мощность насоса при обратном ходе поршня, если преодолеваемое при этом усилие равно 1000 Н?

Указание. Напор насоса в данной установке равен сумме перепада пьезометрических напоров по обе стороны поршня и потерь напора в трубопроводах:

Ответ: Nн = 1,21 и 0,61 кВт

Скачать решение задачи 14-13 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-14. Центробежный насос с заданной при n = 1600 об/мин характеристикой перекачивает воду из резервуара с отметкой Δ5 м к резервуар с отметкой Δ16 м по трубопроводам l₁ = 10 м, d₁ = 100 мм (ξ₁ = 2, λ₁ =0,025) и l₂ = 30 м, d₂ = 0,075 м (ξ₂ = 12; λ₂ = 0,027).

1. Определить подачу Q_н, напор Н_н насоса и потребляемую им мощность N_дв при n = 1600 об/мин.

2. Найти частоту вращения n₁, насоса, необходимое для увеличения его подачи на 50%.

Ответ. Q_н = 7,3 л/сек; H_н = 14,4л, Nдв = 1,37 кВт.; n₁ = 1900 об/мин.

Скачать решение задачи 14-14 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-15. Центробежный насос осуществляет циркуляцию воды в кольцевом трубопроводе с компенсационным бачком, открытым в атмосферу.

1. Определить потребляемую насосом мощность N_дв при работе с числом оборотов n = 900 об/мин (характеристика насоса задана), если температура перекачиваемой воды t = 60° С (р = 983 кг/м³), приведенная длина трубопровода (с учетом местных сопротивлений) l = 200 м, диаметр d = 0,1 м и коэффициент сопротивления трения λ = 0,025.

2. Построить пьезометрическую линию для системы и определить дав/ение перед входом в насос, если H₀ = 10 м; h = 2 м; l₁ = 100 м.

3. Определить минимально допустимый уровень H₀ в компенсационном бачке, если давление перед входом в насос не должно быть меньше атмосферного.
Ответ. 1) N_дв = 1,42 кВт. 2) P_вс = 57,4 кПа. 3) Н₀ = 4,1 м.

Скачать решение задачи 14-15 (Куколевский И.И.) (цена 150р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-16. Центробежный насос с заданной характеристикой (n = 1450 об/мин) перекачивает воду по сифонному трубопроводу диаметром d = 50 мм и длиной 3*l = 75 м из резервуара А в резервуар В. Разность уровней в резервуарах H = 8 м; верхняя точка сифона расположена на высоте h = 5 м от уровня в верхнем резервуаре.

Определить, пренебрегая местными потерями и скоростными напорами и полагая коэффициент сопротивления трения λ = 0,025:

1) подачу, напор и КПД насоса;

2) где следует установить насос (на восходящем или нисходящем участке сифона) и почему?

3) какой был бы расход Q воды по сифону без насоса?

4) каковы величины давления в верхней точке сифона при отсутствии и при наличии насоса?
Ответ. 1) Q_н = 6 л/с; Н_н = 10 м; η = 60%. 2) На восходящем участке. 3) Qс = 4 л/с. 4) Вакуум при отсутствии насоса равен 75 кПа., при наличии насоса 10 кПа.

Скачать решение задачи 14-16 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-17. При помощи центробежного насоса, характеристика которого задана при n = 2900 об/мин, необходимо перекачивать воду по сифонному трубопроводу с одинаковыми восходящей и нисходящей ветвями, каждая длиной l = 10 м и диаметром d = 40 мм (λ = 0,03). Разность уровней в баках а = 2 м, верхняя точка К сифона расположена на высоте b = 8 м.

Определить наименьшую частоту вращения насоса, при которой в точке К не будет вакуума. Местными потерями напора в трубопроводе пренебречь.
Ответ. n_min = 2542 об/мин.

Скачать решение задачи 14-17 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-18. Центробежный насос откачивает воду из сборного колодца в резервуар с постоянным уровнем Н = 12м по трубопроводам l₁ = 8 м, d₁ = 100 мм и l₂ = 16 м, d₂ = 75 мм.

1 На какой глубине h установится уровень воды в колодце, если приток в него Q = 8 л/с, а частота вращения насоса n = 1450 об/мин?

2) Найти наименьшую частоту вращения насоса, которое обеспечит отсутствие переполнения колодца при том же притоке.

При расчетах принять коэффициенты сопротивления трения λ₁ = 0,03 и λ₂ = 0,035 и суммарные коэффициенты местных сопротивлений ξ₁ = 6 и ξ₂ = 10.

Характеристика насоса при n = 1450 об/мин

QН, л/с	0	2	4	6	8	10	12	14	16
НН, м	22,0	22,4	22,6	22,4	21,5	20,0	18,0	15,0	11,0
кпд, %	0	37	58	71	75	74	68	56	37

 

Ответ 1. h = 6,1 м, 2. n = 1260 об/мин.

Скачать решение задачи 14-18 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-19. Откачка грунтовой воды из колодца производится центробежным насосом (характеристика которого задана) по гибким шлангам общей длиной l = l₁ + l₂ = 7 м и диаметром d = 100 мм. Определить время понижения уровня в колодце на H₁ = 3 м, если площадь его поперечного сечения 6,25 м², а выходное отверстие напорного трубопровода расположено выше конечного уровня в колодце на H₂ = 4 м.

Коэффициент сопротивления трения шлангов λ = 0,04, суммарные коэффициенты местных сопротивлений во всасывающем трубопроводе ξ₁ = 6 и в нагнетательном трубопроводе ξ₂ = 4.

Указание. Время понижения уровня определить по средней за время откачки подаче насоса.
Ответ. t = 11,8 мин.

Скачать решение задачи 14-19 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-20. Центробежный насос с известной при n = 900 об/мин характеристикой избирает воду из бассейна с постоянным уровнем Δ0 и через промежуточный колодец подает ее в водонапорную башню с отметкой уровня Δ20 м.

1. Найти частоту вращения насоса и мощность N_дв, если его подача в башню Qн = 60 л/с. Приведенные длины труб l₀ = 10 м; l₁ = 10 м; l₂ = 100 м; диаметры d₀ = 0,2 м; d₁ = 0,2 м; d₂ = 0,15 м (λ = 0,03).

2. Определить при этом режиме работы насоса наибольшую допустимую высоту z расположения его оси, если вакуумметрическая высота на входе в насос не должена превышать 6 м.

 Характеристика насоса при n = 900 об/мин

QH, л/с	0	10	20	30	40	50	60	70
НH, м	12,5	13,25	13,5	13,25	12,5	11	9,5	7,5
кпд, %	0	45	67	77	82	82	75	60

Ответ: n = 1440 об/мин, N_дв = 23,5 кВт, z = 5,25 м.

Скачать решение задачи 14-20 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-21. Центробежный насос поднимает воду на высоту Н_ст = 6 м по трубам размерами l₁ = 20 м, d₁ = 0,2 м (λ₁ = 0,02) и l₂ = 100 м, d₂ = 0,15 м (λ₂ = 0,025).

1. Определить подачу Q_н насоса при n=900 об /мин.
2. Сравнить мощность, потребляемую насосом, при уменьшении его подачи на 25% дросселированием задвижкой или изменением числа оборотов.

Местные сопротивления учтены эквивалентными длинами, включенными в заданные длины труб.
Ответ. 1) Q_н = 47 л/с. 2) N_дв =5,8 кВт и N_дв =2,45 кВт.

Скачать решение задачи 14-21 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-22. Определить подачу Q_н и мощность N_дв потребляемую центробежным пожарным насосом при n = 3000 об/мин, если насос подает воду по шлангам размерами:  l₁ = 6 м, d₁ = 100 мм (λ₁ = 0,025; ξ₁ = 4) и l₂ = 40 м, d₂ = 90 мм (λ₂ = 0,035; ξ₂ = 10) через конический сходящийся насадок d = 40 мм (ξ = 0,08, ε = 1) на высоту Н_ст = 16 м.

Характеристика насоса при n = 3000 об/мин

QH, л/с	0	5	10	15	20	25	30	35
НH, м	140	140	136	130	121	110	98	83
кпд, %	0	34	55	68	75	77	73	65

Ответ: Q_н = 32,2 л/с, N_дв = 40,6 кВт.

Скачать решение задачи 14-22 (Куколевский И.И.) (цена 100р)

---