Насосная станция перекачивает нефтепродукт с плотностью ρ и вязкостью ν в количестве по трубопроводу. 3

Насосная станция перекачивает нефтепродукт с плотностью ρ и вязкостью ν в количестве по трубопроводу протяженностью L из резервуара с отметкой уровня нефтепродукта Zвс в резервуар с отметкой уровня Zнаг. Относительную шероховатость труб принять равной Δэ = 0,1 мм. Требуется: Определить подачу и напор насоса, необходимого для перекачки нефтепродукта, предварительно рассчитав и приняв диаметр трубопровода. Выбрать по каталогу (приложение) подходящий насос марки НМ и определить параметры его работы на заданный трубопровод. Произвести регулирование работы насоса (если рабочие параметры будут превышать расчетные более, чем на 10 %) срезкой диаметра рабочего колеса, рассчитать обточенный диаметр. Таблица 5 Исходные данные Последняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 , м3/ч 200 250 130 340 310 380 420 230 300 220 L, км 10 15 12 20 25 18 22 24 16 8 Zвс, м 51,0 70,6 32,8 13,8 71,2 55,5 44,7 66,3 42 82,4 Zнаг, м 254,2 343,3 230,3 280,9 325,2 360,4 210,6 430,3 256 380,2

Рассчитаем диаметр трубопровода, приняв скорость движения нефтепродукта в пределах 1,5-2,0 м/с.
D=4Qч3600πVо=4∙2303600∙3,14∙1,5=0,21,м (3.1)
где V0 – рекомендуемая скорость перекачки, в зависимости от диаметра, обычно принимается равной 1,5 – 2,5 м/с.
Согласно ГОСТ 20295-85 “Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия” принимаем стандартное ближайшее значение диаметра трубопровода( – внешний диаметр, – толщина стенки трубопровода). Тогда фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен
(3.2)
Определяем режим движения жидкости, затем коэффициент шероховатости, потери напора в трубопроводе.
Средняя фактическая скорость движения нефтепродукта при принятом по сортаменту диаметре труб, м/с, при расчетном часовом расходе Qч, которую следует рассчитывать по формуле
ν=4Qч3600πD2=4∙2303600∙3,14∙0,2292=1,55 м/с (3.3)
Полученное значение скорости находится в принятом интервале . Это значит, что диаметр трубопровода подобран правильно.
Находим значение числа Рейнольдса
(3.4)
– кинематическая вязкость нефтепродукта, поскольку в условии задачи не задана, то принимаем
Рассчитываем переходные числа Рейнольдса
(3.5)
(3.6)
Так как выполняется условие
то режим движения нефтепродукта в трубопроводе турбулентный в зоне квадратичного трения. Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления трубопровода используем формулу Шефринсона для квадратичной шероховатости:
(3.7)
Принимаем, что потери напора в местных сопротивлениях составляют 2 % от потерь напора от трения. Тогда gотери напора по длине трубопровода можно найти по формуле Дарси-Вейсбаха:
(3.8)
Требуемый (расчетный) напор определяется по формуле:
(3.9)
Расчетная производительность равна заданному значению, то есть
По расчетному напору и подаче выбираем насос марки НМ 250-475, характеристика которого приведена на рисунке 3.1

. Для обеспечения расчетной производительности принимаем решение об установке двух таких насосов (один рабочий и один резервный).
С характеристики насоса НМ 250-475 (см. рис. 3.1) для подачи находим создаваемый им напор –
25584152480310Qн = 230 м3/ч
020000Qн = 230 м3/ч
865505904875Hн = 490 м
020000Hн = 490 м
10439408420103901440842010
Рис. 3.1. Характеристика насоса НМ 250-475 (n=2980 об/мин; D2 =305 мм)
Рассчитываем величину расхождения по напору
(3.10)
Далее производим расчет величины обтачивания рабочего колеса для обеспечения необходимого напора . Для этого снимаем с напорной характеристики насоса НМ 250-475 (см. рис. 3.1) две точки с координатами:
Построим математическую модель напорной характеристики насоса НМ 250-475 такого вида (двухчленная полиномиальная модель второй степени)
(3.11)
где − часовой объемный расход нефтепродукта через насос, м3/ч;
− коэффициенты математической модели напорной характеристики насоса, определяем по формулам
(3.12)
(3.13)
Таким образом, математическая модель напорной характеристики насоса НМ 250-475 в диапазоне подач от 200 до 270 м3/ч будет иметь такой вид
(3.14)
Для расчета величины обтачивания рабочего колеса насоса применим теорию подобия центробежных машин
(3.15)
(3.16)
где , − соответственно расход насоса и развиваемый им напор при необточенном рабочем колесе диаметром ;
, − соответственно расход насоса и развиваемый им напор при обточенном рабочем колесе до диаметра ;
− степень обтачивания рабочего колеса насоса.
После обтачивания рабочего колеса насоса до диаметра математическая модель его напорной характеристики будет иметь вид
(3.17)
где − коэффициенты математической модели напорной характеристики насоса при рабочем колесе, обточенном до диаметра .
Подставляя выражения (3.11) и (3.17) в формулу (3.16) с учетом (3.16) получаем такие формулы для расчета коэффициентов математической модели (3.17)
(3.18)
Поскольку нужно обеспечить величину напора при подаче насоса , то подставляя эти значения в выражение (3.17) с учетом формул (3.18) получаем такую формулу для расчета степени обтачивания рабочего колеса центробежного насоса НМ 250-475
(3.19)
То есть рабочее колесо насоса нужно обточить на величину
(3.20)
и фактическое значение диаметра рабочего колеса после обтачивания согласно выражению (3.15) будет равно
(3.21)
Коэффициенты математической модели напора, развиваемого насосомНМ 250-475 после обтачивания рабочего колеса согласно (3.18) составляют
а сама математическая модель имеет вид
(3.22)
Для проверки правильности расчета обтачивания рабочего колеса строим совмещенную характеристику напора насоса до и после обтачивания, а также характеристику трубопровода (рис