流体机械设计说明书

1、流体机械设计说明书湘潭大学流体机械课程设计说明书专业：矿山机电班级：0902班学号：学099215210姓名：胡永再2 / 21指导老师：胡春莲老师二零一一年十二月流体机械设计说明书一、排水设备的选型设计1 .必备的资料1、 单水平开采，井深一200m,地面标高100m2、 正常涌水量q=200(m7h),正常涌水期n=240(d)3、 最水涌水量“=250(ms/h),最大涌水期1=90(d)4、 矿水中性ph=7,密度P=1020(kg/ms)5、 矿井主排水设备泵房设在井底车场附近6、 属低沼气矿井7、 矿井年产量9X10$(t)2 .设计要求：选择排水设备1. 拟定排水系统2. 选泵的

2、型式及台数3. 选泵管路并作管路布置4. 计算管路特性5. 确定排水装置的排水工况，验算排水时间6. 计算必须的电动机容量及电能耗量7. 经济核算页8. 绘制所需的图形3 .选型的计算及步骤 .选择排水系统排水系统分为两种：一是直接排水，二是分段排水。因考虑到矿井不深，所以采用直接排水较好。 .选泵的型式及台数1. 工作水泵必须的排水能力根据有关规定，要求投入工作的水泵的排水能力能在20小时内排完24小时的正常涌水量。即QR245/203 / 21流体机械设计说明书则Qb21.2qz=l.2X200=240(m3/h)又工作泵与备用泵的总能力，能在20小时内排完24小时的最大涌水量。即QBax

3、5:24qz/qBax则*21.2X250=300(m7h)其中qz为正常涌水量，qmax为最大涌水量Qb为工作水泵必须排水能力Qmax为工作与备用水泵必须的排水总能力 .水泵必须扬程利用管路效率概念，用Hb=Hc/n.(m)则Hb=He/n,二304/(0.9-0.89)=337.8-341.6(m)取Hb=337.8m其中Hc=井深+井底车场与最低吸水面标高差+排水管高出井口高度=100+200+4=304(m)式中ng为管路效率，对于竖直敷设的管路1=0.9-0.89,对于倾斜敷设的管路，当倾角a30时取ng=0.830.8,a=3020时，取ng=0.80.77,aV20时取nk0.7

4、7-0.74。因井为竖井，所以取n产0.90.89. .预选水泵型式及台数预选D8545X8型水泵，其参数如下：型号Type转速流量CapacitySpeed扬程Head米(m)效率Efficiency(%)功率千瓦Power(kw)必需汽蚀余量(NPSH)r米(m)泵口径Bore(mm)总重量(kg)GrandWeight转/分米/时(r.p,m)(m3/h)升/秒(l/s)轴功率OnShaft配用功率motor进InletHlOutletD85-455515.340863973.2x829508510023.627.83603127270115.7121.41324.25.21001002

5、007选能满足Qb和Hb3 / 21流体机械设计说明书的水泵，最好是一台就能达到所需要求的排水能力，优先选择工作可靠、性能良好、体积小、重量轻而且便宜的产品，当矿水的PHV5时，应采用防酸水泵。通过比较Qb、Qaax、和Q，在正常涌水时期需要水泵台数nkO/Q尸240/85=2.8台，取1)尸3n20.7ni=0.7X3=2.1和/沁皿/QFi=300/85-3=0.53取112=3检修泵数!)320.2511产0.25*3=0.75,取所以必须的水泵台数n=ni+ri2+n3=7台.选择管路并作管路布置根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工作一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一

6、趟管路供水；最大涌水时，两台泵同时工作就能达到20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗的角可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量Q等于泵的流量。由于井深远大于200叫确定采用无缝钢管。.排水内径dp，=0.0188g=0.0188毛=0.120.14(垃式中dp，排水管内径，小Q排水管中的流量，加?；、排水管内的流速，通常取经济流速=1.52.2(m/s)来计算。预选152X8无缝钢管则排水内径=(152-2X8)mm=136mm4 .壁厚验算b20.5dp80 + 0.4x0.11x337.8 f 1 +0.1580-1.3x0.11x337.8 /=0.42(cm)WO.4

7、5(cm)因此所选壁厚合适。吸水管径(吸水管直径一般比排水管直径大一级)根据选择的排水管径，吸水管选用d)159X8无缝钢管。5 .工况点的确定及校验1)管路系统管路布置参照图9-23b所示方案。这种管路布置方式任何一台水泵都可以经过四趟管路中任何一趟排水，排水管路系统如图所示：2)估算管路长度Lp=344354(m)取Lp=350m,吸水管长度可估算为Lx=6(m)3)管路阻力系数R的计算沿程阻力系数吸水管Xx=0.021/(dx)0.3=0.021/(0.152)0.3=0.0369Ap=0.021/(dp)=0.021/(0.136)0.3=0.0382R=8/兀2g入xLx/(dx)5

8、+LCx/(dx)4+XpLp/(dp)+(1+LUp)1/(dp)4=8/n2g0.0369X6/(0.152)5+4.094/(0.152)4+0.0382X350/(0.136)5+(1+8.392)1/(0.136)4=2.6X10-4(h/m5)4) 管路特性方程新管Hl=Hsy=RQ2=304+2.6X10-4Q2IH管H2=Hsy+l.7RQ2=304+4.42X10-4Q25) 绘制管路特性曲线并确定工况点根据求得新旧管路特性方程，取六个流量值求得相应的损失如下表：/(m3.h-l)60708090100110Hl/m304.94305.2305.6306.1306.6307.

9、1H2/m305.6306.02306.7307.57308.42309.27如图所示，新旧管路特性曲线与扬程特性曲线的交点分别为Ml,M2;即为新旧管路水泵的工况点。由图可知；新管的工况点参数为QMl=86m3/H,HMI=310mnml=0.0.71,HsMl=5.36m,pml=110kw；旧管的工况点参数为QM2=84m3/H,HM2=315m,nm2=0.74,HsM2=4.Im,pm2=109kw,因为nmLnm2均大于0.7,允许吸上真空度HsMl=5.36m,符合煤矿工业设计规范要求。水泵工况点6) 校验计算(1)排水时间的验算。由旧管工况点验算。正常涌水时，若采用三台水泵三条

10、管路排水则Tz=24qz/nlQM2=24X200/3X85=18.8(H)至20(H0最大涌水时，采用六台泵四条管路排水，并联等效管的总损失系数鼠=R/9=2.8X10-5(h/m5).反推可求得每台泵的工况点，以及工况点的流量Q=80m3/H计算排水时间为Tmax=24qmax/(nl+n2)QM2=24X300/(3+3)80=15(h)壬20(H)既实际工作时,只要六台泵同时工作即能完成在20h内排出24H的最大涌水量。(2)经济性校核。工况点效率应满足nml=O.7120.85nmax2O.85XO.74=0.63,Hm2=0.740.63(3)稳定性校核。Hsy=3040.9iHo

11、=0.9X364327.6m(4)经济流速校核；吸水管中流速vx=QM1/900ndx2=86/900nXO.1522=1.31(m/s)排水管流速vp=QMl/900ndp2=86/900nXO.1362=1.64(m/s)吸排水管中流速都在经济流速之内，满足要求。(5)吸水高度校核。取pa=9.81X104pa,pn=O.235X104pa,y=9.81X103N/m3,则允许吸水高度为Hx(10-Pa/Y)-(Pn/Y-0.24)-8/2g(入xL/dx5+Cx+l/dx4)QM12=5.36-(10-98100/9810)-(2350/9810-0.24)-8/n2X9.8(0.036

12、9X6/0.1525+4.094+1/0.1524)(86/3600)2=4.42(m)实际吸水高度为Hx=4mHx,吸水高度满足要求。(6) .电动机功率计算。Pd=kdYQM1HM1/1000X3600nml=l.1X9810X86X310/1000X3600X0.71=112.6(kw)水泵配套电动机功率为pd=132kw,大于计算值，满足要求。(7) .电耗计算年排水电耗为E=YQm2HM2/1000X3600XnmlncndnwnzTzTz+maxTmax尸max=(9800X84X315/1000X3600X0.71X1X0.95X0.95)X3X18.8X240+6X15X90=

13、2.44X105(KWh/Y)吨水百米电耗为：et100=TTZ-=315/3.673X0.74X1X0.95X3.6/32rledwHsy0.95X304=0.422y、ira./笏r7s15、y1X,Md7L飞?百VI工VAI100200-刖2d(qhujihmA点：6=20Qa=85/J/sPst=2O23P牛0.81B点:e=25Qb=105/n3/5Ps/2=U53Pa邯=09844、功率计算（1） .电动机输出功率A 点：PdA =QaPsia 85 * 202310007/4 1000 *0.81QbPsib 105*1753=212.3(左卬)10001000 * 0.84=

14、220(人力（2） .电动机容量的确定。因Pi=212.3kwX).6PB=0.6x220=132kw,所以在整个服务年限内选用一台电动机，其容量为:Pd=(l.l-1.2)PdB=(1.1-1.2)X220=242-264(kw)根据R/=242264kw和n=1000r/min,确定选用JS148-6型电动机,额定功率为310kw,转速为988r/min,定电压为6kvo年电耗计算_Pd+Pd2212.3+220crxnccri/E=rT-*24*330=2002231.6(kwh/y)2中小2*0.9*0.95-中电动机效率，范围0.8509小电网效率，范围0.90.95吨煤通风电耗计算

15、厂E2002231.6。一八八一、Elm=2.23(KWhit)A900000三、矿山压气设备设计各班次使用风动工具如下表：工作面班次一班二班三班765503-11HP2-5765503-11HP2-5765503-11HP2-5N1422142N22222N32222N4214242N52222N62222采掘工作面布置图如下:1.计算矿井所需的供气量Q.根据表统计的每班同时工作台数，由于同一工作面中风镐和凿岩机不会同时工作，同时凿岩机的耗气量比风镐多，故可能出现的最大用气量班次为。最多同时使用风动机械的台数为风镐2台，凿岩机10台,喷浆机1台。根据图，查教材表15-1得：每台7655风镉耗

16、气量为36/n7min,每台YT-30凿岩机耗气量为2.9n?3/min9每台喷浆机耗气量为6/mino2.0=。2a5k=L2XLlXIX(4XIX1+10X2.9X1+1义6Xl)=51.48(nr/min)3 .估算空压机必须的出口压力。由图得知，空压机站到最远处工作面的距离为3000m,每千米管长损失为0.035MPa,三种风动机械中,最高额定工作压力为0.49MPa.p=pe+Z+0.1=0.49+3X0.035+0.1=0.695(MPa)Apr最远一路管道各段损失之和，可按每km管长压力损失0.030.04MPa计算,本设计取0.035MPa.4 .0.1一考虑橡胶管、管子连接不

17、良及旧管内粗糙度增加的压力损失,一般软管长度不超过15m。5 .选择空压机的型号和台数.依据和P的估算值，查表155,选择L5.5-40/8型空压机3台，2台工作，1台备用。6 .选择输气管段的规格。利用式。=ama3m确定通过各管段的压气量，结果如下表：各管段参数计算表段号管代实际长度L/m供气管长L/m压气量Q/(nrnin)计算管径d/mm标准钢管规格dX3(inniXniin)压力损失Ap/MPa1-2450300051.48143.5146X4.50.0122-31800285018.986.989X3.50.0962-71800285018.986.989X3.50.0963-4550285018.986.989X