离心泵计算

某工厂用钢管从水井中抽水送往水塔,要求流量为90t/h,水井和水塔的水面稳定,其间的垂直距离为20m,水温20℃,水井水面与地面的距离为6m.试解决下列问题：⑴选择输水管,并画出示意图；⑵选择合适的泵；⑶求泵的轴功率和电机功率；⑷确定泵的安装位置；

⑸确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率、每年(按330天计)用电损失为多少万元；⑹现若流量需加大到100t/h,可采取什么措施? 附加条件:总管长为150m,水井到泵入口管长1 0m.吸入管路上装有带滤网的吸水底阀一只,90度弯头1个;排出管路上装有闸阀一只,90度弯头7个.

已知：Q=90t/h，20℃井水

1.管径估算

1.1 出口管径估算

假设u=2m/s，计算管内径d＝126mm，

选钢管φ140x5，内径d＝130mm

流速u＝1.884m/s

1.2 入口管径估算

假设u=1.5m/s，计算管内径d＝145mm，

选钢管φ168.3x5.6，内径d＝157.1mm

流速u＝1.292m/s

2.出口压力降△Po

2.1 静压降△Ps ＝(Z2-Z1)ρg /103 = 14x1000x9.81/1000 = 137.34 KPa

2.2 直管压力降△Pf1 ＝(λL/d )*( u2ρ/2)/ 103

Re ＝duρ/μ＝130*1.884*1000/1 = 244920

取ε＝0.4，则ε/d ＝0.4/130 ＝0.0031

查λ＝0.031

计算△Pf1 ＝(0.031*140/0.13)*(1.8842*1000/2)/ 103 = 59.25 Kpa

2.2 局部压力降△Pf2 ＝(λ∑Le/d )*( u2ρ/2)/ 103

查闸阀Le ＝8d ＝8*0.13 ＝1.04m

90o弯头Le ＝16d *7个＝16*0.13 *7＝14.56m

△Pf2 ＝(0.031*(1.04+14.56)/0.13)* (1.8842*1000/2)/ 103 = 6.6 Kpa 2.3 进入水箱压力降△Pk ＝(K-Kv)*( u2ρ/2)/ 103

＝（0.5-1）* (1.8842*1000/2)/ 103＝－0.887 Kpa

2.4 速度压力降△Pn ＝（u22－u12）ρ/2/ 103＝1.8842*1000/2/ 103＝1.775 Kpa

2.5 出口压力降△Po ＝△Ps ＋△Pf1 ＋△Pf2 ＋△Pk ＋△Pn

＝137.34＋59.25＋6.6＋0.887＋1.775

＝205.852 Kpa

3.进口压力降△Pi

3.1 静压降△Ps ＝(Z2-Z1)ρg /103 = 6x1000x9.81/1000 = 58.86 KPa

3.2 直管压力降△Pf1 ＝(λL/d )*( u2ρ/2)/ 103

Re ＝duρ/μ＝157*1.292*1000/1 = 202844

取ε＝0.4，则ε/d ＝0.4/157＝0.00255

查λ＝0.031

计算△Pf1 ＝(0.031*10/0.157)*(1.2922*1000/2)/ 103 = 1.648 Kpa

3.3 局部压力降△Pf2 ＝(λ∑Le/d )*( u2ρ/2)/ 103

查底阀Le ＝420d ＝420*0.157 ＝65.91m

90o弯头Le ＝16d *1个＝16*0.157 *1＝2.512m

△Pf2 ＝(0.031*(65.91+2.512)/0.157)* (1.2922*1000/2)/ 103 = 11.276

Kpa

3.4 由水井抽出压力降△Pk ＝(K＋Kv)*( u2ρ/2)/ 103

＝（0.5＋1）* (1.2922*1000/2)/ 103＝1.252 Kpa

3.5 速度压力降△Pn ＝（u22－u12）ρ/2/ 103＝1.2922*1000/2/ 103＝0.835 Kpa

3.6 入口压力降△Pi ＝△Ps ＋△Pf1 ＋△Pf2 ＋△Pk ＋△Pn

＝58.86＋1.648＋11.276＋1.252＋0.835

＝73.871 Kpa

4.泵的流量

选Q = 1.15 * 90 = 103.5 m3/h

5.泵的扬程

H = △Pi + △Po = 73.871 +205.852=279.723 Kpa

选扬程H’=1.1*27.97=31 m

6.泵的轴功率

假设η＝70％，N ＝ QρgH /(1000η)= 103.5 /3600*1000*9.81*31/(1000*0.7)=12.5kw 7.泵的电机功率

N’= KN/ηt = 1.15*12.5/1=14.375≈15KW

8.泵的安装高度

h ＝P1/（ρg）－△Pi－P V/（ρg）－NPSHa

＝105/(1000*9.81) －7.3871 －2400/（1000*9.81）－NPSHa

＝2.56－NPSHa

如果泵安装在地面上，h ≈ 6 +0.4 mm =6.4m

则NPSHa＝－3.84 m

选用离心泵的NPSHr < 2.84 m

9.损失在阀门上的轴功率

闸阀＋底阀的压力降为＝0.44＋10.862＝11.3 Kpa ＝1.13 m

损失的轴功率N’= 1.13/H’ *N = 1.13/31 *12.5 =0.456 KW

330天用电损失：0.635 * 0.456 *330*24 = 2293.3152元

10.如果流量需要加大到100t/h，可以选泵的流量115m3/h，进出口管径不变，重新核算压

力降，选定扬程、安装高度和气蚀余量。