Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую нефть

Лабораторная  работа № 4

«Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую нефть».

1. Расчетные  формулы.

В каталогах приводятся характеристики центробежных насосов, снятые на воде. При перекачке маловязких нефтей и нефтепродуктов эти характеристики не изменяются. Однако с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости напорная характеристика и КПД насоса падают, а потребляемая мощность возрастает. Меняется также давление насыщенных паров и значение кавитационного запаса.

Формулы для расчета параметров работы насоса на нефти , , по известным параметрам работы на воде Н_В, Q_В, имеют вид:

,  ,  ,

где , , - коэффициенты пересчета соответственно напора, подачи и КПД насоса с воды на нефть.

В методике пересчета характеристик  магистральных насосов в качестве параметра, характеризующего течение перекачиваемой жидкости в рабочем колесе, используется число Рейнольдса

,

где n – число оборотов ротора насоса,

Д₂ – наружный диаметр рабочего колеса,

  - расчетная вязкость нефти.

Условную границу перехода режима течения жидкости из автомодельной области в область зависящих от вязкости значений параметров насоса определяют переходное и граничное число Рейнольдса и , вычисляемые по формулам:

 и  ,

где n_s - коэффициент быстроходности насоса, равный

.

В этой формуле Q_НОМ и Н_НОМ – подача и напор при работе на воде с максимальным КПД, n – частота вращения (об/мин).

Зная число Re_п, можно найти предельное значение вязкости, начиная с которой необходимо вести пересчет характеристик насоса:

.

Если величина меньше расчетной вязкости , то характеристики насоса пересчитываются с воды на нефть.

Для вычисления коэффициентов пересчета  напора, подачи и КПД используются следующие формулы:

;

;

,

где - поправочный коэффициент, равный = .

После определения параметров работы насоса на нефти Q, H и можно пересчитать и характеристику Q – N по формуле

где ρ – расчетная  плотность нефти. 

Анализ кавитационных характеристик насосов показывает, что критический кавитационный запас на нефтях меньше, чем на воде.

Допустимый кавитационный запас  центробежного насоса на нефти определяется по формуле 

,

где - паспортное значение допустимого кавитационного запаса для воды;

К_h – коэффициент запаса (К_h= );

 и  - поправки соответственно на температуру и вязкость перекачиваемой нефти.

При этом                                 ;

.

где - напор, соответствующий давлению насыщенных паров нефти P_S;

- скорость потока нефти во  входном патрубке насоса;

- коэффициент сопротивления  на входе в насос. 

Скорость потока вычисляется по формле:

,

где   - диаметр входного патрубка.

Коэффициент сопротивления при  < определяется по формуле

,

При >9330 можно принять .

Если в паспорте на насос вместо приводится вакуумметрическая высота всасывания Н_ВАК, то величину допустимого кавитационного запаса на воде можно найти по формуле

.

Все характеристики насоса Q-H, -Q, Q-N и пересчитываются в диапазоне подач 0,8 Q_НОМ Q_НОМ 1,2 Q_НОМ.

2. Исходные  данные.

Исходными данными для  выполнения задания являются характеристики насоса Q_НОМ, Н_НОМ, n, Д₂, , d_ВХ, h_ДОП.В, (приложение 1), а также характеристики перекачиваемой нефти                      = 825 ÷ 887 кг/м³ и Р_S = 66500 Па.

 

3. Порядок выполнения  работы.

3. 1. Вычислить значения n_S, Re_П и .

3.2. Принять расчетное значение вязкости перекачиваемой нефти на 50% больше .

3.3. Определить величину Re_Н и Re_ГР.

3.4. Вычислить коэффициенты  К_Н, К_Q, К .

3.5. Выбрать 5 значений  подачи, равных 0,8Q_НОМ, 0,9Q_НОМ, Q_НОМ, 1,1Q_НОМ, 1,2Q_НОМ, и найти соответствующие значения Н, , N для воды (приложение 2). Результаты занести в таблицу.

 

Параметры	0,8 QНОМ		0,9 QНОМ		QНОМ		1,1 QНОМ		1,2 QНОМ
	вода	нефть	вода	нефть	вода	нефть	вода	нефть	вода	нефть
Q, м3/ч
Н, м
N, кВт

3.6. Вычислить соответствующие  значения Q, Н, и N для нефти и результаты занести в таблицу.

3.7. Построить характеристики Q – Н, - Q и Q – N для воды и нефти.

3.8. Определить последовательно h_S, h_t, _ВХ, _ВХ, h и h_доп.н.

4. Требования  к отчету.

Отчет о выполненной  работе должен содержать:

- название работы;

- исходные данные;

- расчетные формулы; 

- результаты расчетов;

- таблицу; 

- характеристики насосов  для воды и нефти. 

 

Приложение 1

 

Типоразмер  насоса	Исполнения  ротора	Число ступеней	Номинальный режим					Диаметр рабочего колеса D2, мм	Ширина лопатки  рабочего колеса b2, мм	Коэффициент быстроходности ns	Диаметр входного патрубка dвх., мм
			Подача Q		Напор Н, м	Допустимый  кавитационный запас Δhдоп.в., м	Частота вращения n, об/с (об/мин)
			м3/ч	м3/с
НМ 1250-260	1,0	1	1250	0,347	250	20	50(3000)	440	26	73	353
	0,7	1	900	0,25	265		50(3000)	418	26	59	353
НМ 2500-230	1,0	1	2500	0,694	230	32	50(3000)	430	36,2	109	512
	0,7	1	1800	0,5	225			405	38	95	512
	0,5	1	1250	0,347	225			425	26	79	512
НМ 3600-230	1,0	1	3600	1,0	240	40	50(3000)	450	41	127	512
	0,7	1	2500	0,694	245			430	43	104	512
	0,5	1	1800	0,5	230			450	29	93	512
НМ 5000-210	1,0	1	5000	1,389	210	42	50(3000)	450	70	165	610
	0,7	1	3500	0,972	220			470	72	134	610
	0,5	1	2500	0,694	210			430	70	117	610
НМ 7000-210	1,0	1	7000	1,944	210	52	50(3000)	475	61	196	610
	0,7	1	5000	1,389	205			475	49	168	610
	0,5	1	3500	0,972	210			467	52	138	610
НМ10000-210	1,0	1	10000	2,778	210	65	50(3000)	495	66	234	990
	0,7	1	7000	1,944	200			505	57	203	990
	0,5	1	5000	1,389	210			475	58	165	990
НПВ1250-60	1	1	1250	0,347	60	2,2	25(1500)	495	23	105,8	408
НПВ2500-80	1	1	2500	0,694	80	3,2	25(1500)	530	29	120,6	800
НПВ3600-90	1	1	3600	1,0	90	4,8	25(1500)	610	30	132,5	1000
НПВ5000-120	1	1	5000	1,389	120	5,0	25(1500)	640	48	125,8	1000

 

 

 

 

Приложение 2