POLITECHNIKA ŁÓDZKA

Wydział: Bud., Archit. i Inż. Środ.

Kierunek: Inż. Środowiska

Rok akad.: 2004/2005

Semestr: IX

Projekt z przedmiotu:

,,Przepompownie wody i ścieków”

Wykonała:

Agnieszka Marcin Kopeć

1. Cel i zakres opracowania:

Niniejszy projekt obejmuje pompownię wodociągową pierwszego stopnia na trasie od ujęcia - zbiornik dolny na schemacie, do hydroforu - zbiornik górny.

Projekt zawiera niezbędne obliczenia układu pompowego, konieczne do sporządzenia jego charakterystyk, na podstawie których przeprowadzono dobór pomp.

Wykres charakterystyk pomp i układu transportu oraz profil hydrauliczny i linie ciśnień pokazano na jednym, wspólnym rysunku (rys.1.).

W skład projektu wchodzą jeszcze rysunki pompowni: rzut z przekrojem

(rys.2 i 3.).

Ostatnim elementem projektu jest ocena pracy w króćcach ssawnych pod kątem wystąpienia kawitacji.

2. Obliczenia układu pompowego:

• Dane wyjściowe do projektu:

- długość rurociągu tłocznego
=600m,

- wysokość ciśnienia pizometrycznego nad zwierciadłem wody w hydroforze przy maksymalnym sprężeniu powietrza
=35m,

- wysokość ciśnienia pizometrycznego nad zwierciadłem wody w hydroforze przy minimalnym sprężeniu powietrza
=25m,

- różnica pomiędzy maksymalnym a minimalnym poziomem wody w hydroforze
=1,8m,

- wydatek średniodobowy

• Skrajne (graniczne) wysokości rozporządzalne ciśnienia w hydroforze:

- minimalne, maksymalne sprężenie powietrza w hydroforze względem normalnego ciśnienia atmosferycznego

- ciężar właściwy wody,

- geometryczna wysokość podnoszenia układu pompowego.

=408-400=8m

=8+
=8+1,8=9,8m

=8+25=33m

=9,8+35=44,8m

• Dobór średnicy przewodu tłocznego:

- założono średnią prędkość przepływu wody w rurociągu tłocznym
=1,5m/s,

- założono rury z PCV, nowe o chropowatości bezwzględnej k=0,05mm,

-

Założono średnice rurociągu tłocznego na Ø700

Dla Ø700 prędkość przepływu wynosi:

• Straty liniowe na rurociągu tłocznym liczono dla założonej średnicy 700mm, prędkości V=1,51m/s oraz maksymalnej wydajności Q=0,579m³/s

- współczynnik oporu,

l - długość prostoosiowego odcinka przewodu,

d - średnica przewodu,

g - przyspieszenie ziemskie,

- średnia prędkość przepływu

Założono, że w przewodzie tłocznym jest przepływ hydraulicznie burzliwy (Re>2320) a
zależy od chropowatości względnej
.

Do obliczenia współczynnika oporu skorzystano z formuły Prandtla-Nikuradse:

,

• Straty miejscowe na rurociągu tłocznym:

, gdzie:

- współczynnik strat miejscowych

Współczynnik strat miejscowych liczono tylko dla zaworu zwrotnego i zasuwy, które znajdują się tuż za pompą.

=2,5+0,26=2,76

• Całkowite straty na rurociągu tłocznym:

• Całkowita wysokość podnoszenia układu pompowego:

Tabela, na podstawie której sporządzono charakterystyki układu transportu została policzona w analogiczny sposób jak w przykładzie powyżej,

z uwzględnieniem różnych wartości wydajności. .

Q[m^3/h]	h[m]	H1[m]	H2[m]
0	-	8,00	9,80
100	0,13	8,13	9,13
200	0,51	8,51	9,51
300	1,15	8,15	9,15
350	1,57	8,57	9,57
400	2,05	8,05	9,05
500	3,21	8,21	9,21
600	4,62	8,62	9,62
700	6,28	8,28	9,28
800	8,21	8,21	9,21
900	10,39	8,39	9,39
1000	12,82	8,82	9,82
1100	15,52	8,52	9,52
1200	18,47	8,47	90,47
1300	21,67	71,67	93,67
1400	25,13	75,13	97,13
1500	28,85	78,85	100,85
1600	32,83	82,83	104,83
1700	37,06	87,06	109,06
1800	41,55	91,55	113,55
1900	46,29	96,29	118,29
2000	51,29	101,29	123,29

3. Dobór pomp:

Dobrano cztery pompy plus jedną rezerwową firmy GRUNDFOS, model

NK 100-315/302. Dobór pomp dokonano za pomocą ich charakterystyk. Wydajność przepompowni wynosi 2084
. Ponieważ dobrano cztery pompy pracujące w układzie równoległym, to pompę dobrano na wydatek 395,75
.

Dokonany wybór to pompa normalnie ssące, jednostopniowa pompa odśrodkowa do tłoczenia cieczy czystych lub lekko mętnych, nie zawierających zanieczyszczeń ściernych, długowłóknistych i ciał stałych lub atakujących materiały pompy mechanicznie lub chemicznie.

Model: NK 100-315/302

Czynnik tłoczony:

Min. temperatura czynnika: -10 oC

Max. temperatura czynnika: 120 oC

Dane techniczne:

Wynikowa wydajność pompy: 398 m3/h

Wynikowa wysokość podnoszenia pompy: 93.8 m

Materiały:

Materiał, korpus pompy: Żeliwo szare

Materiał, korpus pompy: 0.6025 DIN W.-Nr.

Materiał, wirnik: Żeliwo szare

Materiał, wirnik: 0.6025 DIN W.-Nr.

Instalacja:

Max. temperatura otoczenia : 40 oC

Ciśnienie systemu : 16 bar

wymiar, króciec ssawny : DN 125

Wymiar, króciec tłoczny : DN 100

Dane elektryczne:

Typ silnika: MMG250MK

Liczba biegunów: 2

Moc znamionowa (P2): 55 kW

Częstotliwość: 50 Hz

Napięcie zasilania: 3 x 380-415 D V

Prąd znamionowy: 96.4 A

Prąd rozruchu: 780-780 %

Opis wykreślania współpracy zespołu pomp wirowych połączonych równolegle z hydroforem przy czerpaniu wody ze zbiornika otwartego (rys.1.):

Charakterystykę pojedynczej pompy nałożono na wykres przedstawiający charakterystykę układu transportu, i na jej podstawie naniesiono kolejne trzy charakterystyki pomp połączonych równolegle, ostatnia czwarta, odpowiada całemu układowi pompowemu.

Punkty przecięcia się układu pompowego z charakterystyką układu transportu, stanowią rzeczywiste punkty ich współpracy. Na ich podstawie można odczytać rzeczywiste wysokości podnoszenia przy minimalnym i maksymalnym przepływie wody. Wartości te są punktami wyjścia przy sporządzeniu linii ciśnień.

Rzędna linii ciśnienia w króćcu ssawnym jest równa rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku dolnym.

4. Ocena pracy w króćcu ssawnym:

Ocena ta obejmuje pracę króćca ssawnego pod względem wystąpienia kawitacji. Aby kawitacji nie było, ciśnienie absolutne w rurociągu ssawnym musi być większe od ciśnienia pary nasyconej w danej temperaturze, w tym przypadku w temperaturze +10°C.

Ponieważ oś rurociągu ssawnego jest poniżej zwierciadła wody w zbiorniku dolnym, a ze względu na jego bliską lokalizację od przepompowni strat na przepływie w rurociągu ssawnym nie uwzględnia się, ciśnienie absolutne w nim występujące można zapisać jako:

, gdzie:

- ciśnienie absolutne w rurociągu ssawnym,

=1013hPa- ciśnienie barometryczne (atmosferyczne)
- geometryczna wysokość ssania, będąca różnicą rzędnych zwierciadła wody w zbiorniku dolnym a osi rurociągu ssawnego.

= 180 - 175 = 5mH2O = 490,33hPa

1013 + 490,33 = 1503,33hPa

Ciśnienie pary nasyconej w temperaturze +10°C wynosi 12,25hPa. W związku z tym w króćcu ssawnym nie wystąpi kawitacja, gdyż
.

6

---