Лекции по гидромашинам и компрессорам (часть 2)

Подождите немного. Документ загружается.

151

Рис. 5.3. Расчётная схема насосной установки.

Исходные данные к расчету. Условиями эксплуатации задаются значения выходных

параметров струйного насоса и используемого силового насоса:

давление струйного насоса -0,9 МПа;

расход перекачиваемой жидкости -3,0 л/с;

плотности жидкости -1000 кг/м

;

коэффициент сжатия струи -1.0;

максимальное давление силового насоса -6,0 МПа;

минимальное давление силового насоса (в пределах рассматриваемого

участка его характеристики) -1,0 МПа;

максимальная подача силового насоса -4,0 л/с;

минимальная подача силового насоса -4,0 л/с;

Click here to buy

152

(в пределах рассматриваемого участка характеристики силового насоса максимальная и

расчетная минимальная подача равны).

Соблюдая, принятую для расчетов размерность параметров (Па, м

/с, кг/м3 ), вводим

в ЭВМ исходные данные для программы № 2:

900000

0,003

1000

1.0

6000000

1000000

0,004

Проанализируем результаты расчета, представленные в таблице 5.2.

Таблица 5.2

A Q H ETA DS DKS P04 P01 Q0

13,111 0,750 0,132 0,114 0,00663 0,02399 6,000 6,900 0,0040

13,411 0,750 0,129 0,111 0,00663 0,02427 6,000 6,900 0,0040

2,200 0,750 0,137 0,119 0,00589 0,00873 5,750 6,650 0,0040

12,858 0,750 0,134 0,116 0,00669 0,02398 5,750 6,650 0,0040

2,204 0,750 0,140 0,122 0,00595 0,00883 5,500 6,400 0,0040

12,305 0,750 0,139 0,121 0,00675 0,02368 5,500 6,400 0,0040

2,212 0,750 0,146 0,128 0,00602 0,00896 5,250 6,150 0,0040

11,751 0,750 0,145 0,127 0,00682 0,02337 5,250 6,150 0,0040

2,222 0,750 0,153 0,136 0,00610 0,00909 5,000 5,900 0,0040

11,192 0,750 0,151 0,133 0,00689 0,02304 5,000 5,900 0,0040

2,228 0,750 0,158 0,141 0,00618 0,00922 4,750 5,650 0,0040

10,635 0,750 0,158 0,140 0,00696 0,02270 4,750 5,650 0,0040

2,241 0,750 0,168 0,151 0,00627 0,00938 4,500 5,400 0,0040

10,076 0,750 0,165 0,148 0,00704 0,02235 4,500 5,400 0,0040

2,250 0,750 0,173 0,157 0,00636 0,00953 4,250 5,150 0,0040

9,517 0,750 0,173 0,157 0,00712 0,02197 4,250 5,150 0,0040

2,267 0,750 0,184 0,169 0,00646 0,00973 4,000 4,900 0,0040

8,955 0,750 0,182 0,167 0,00721 0,02157 4,000 4,900 0,0040

2,282 0,750 0,193 0,179 0,00657 0,00992 3,750 4,650 0,0040

8,389 0,750 0,192 0,178 0,00730 0,02115 3,750 4,650 0,0040

2,301 0,750 0,203 0,192 0,00669 0,01014 3,500 4,400 0,0040

7,821 0,750 0,203 0,190 0,00740 0,02069 3,500 4,400 0,0040

2,326 0,750 0,216 0,206 0,00682 0,01040 3,250 4,150 0,0040

7,244 0,750 0,215 0,205 0,00750 0,02020 3,250 4,150 0,0040

2,356 0,750 0,229 0,223 0,00696 0,01069 3,000 3,900 0,0040

6,659 0,750 0,229 0,222 0,00762 0,01965 3,000 3,900 0,0040

2,400 0,750 0,245 0,243 0,00713 0,01104 2,750 3,650 0,0040

6,064 0,750 0,244 0,242 0,00773 0,01904 2,750 3,650 0.0040

Click here to buy

153

2,458 0,750 0,263 0,267 0,00731 0,01147 2,500 3,400 0,0040

5,453 0,750 0,262 0,266 0,00786 0,01835 2,500 3,400 0,0040

2,548 0,750 0,283 0,296 0,00753 0,01202 2,250 3,150 0,0040

4,803 0,750 0,283 0,296 0,00799 0,01751 2,250 3,150 0,0040

2,725 0,750 0,307 0,333 0,00780 0,01288 2,000 2,900 0,0040

4,067 0,750 0,307 0,333 0,00811 0,01635 2,000 2,900 0,0040

900000,0000

0,0030

1000,0000

1,0000

6000000,0000

1000000,0000

0,0040

Все представленные варианты струйных насосов способны обеспечить решение

поставленной задачи. Однако, следует остановить выбор на одном из этих вариантов.

По условию задачи выбор необходимо проводить из условия обеспечения работы

струйного насоса с максимально возможным КПД. Этому условию отвечают варианты,

представленные в 33 и 34 строках. Из них выбираем вариант, где диаметр камеры

смешения больше - 0,01635 м (диаметр сопла 0,00811 м). Таким образом, оптимальная

конструкция струйного насоса подобрана с учетом всех требований данной задачи.

Обратим внимание на то, что во всех вариантах в таблице 5.2 рабочий перепад

давления на струйном насосе (давление силового насоса) превышает 2,0 МПа. Это

означает, что при рабочем перепаде давления менее 2,0 МПа невозможно обеспечить

решение поставленной задачи с помощью струйных насосов.

5.3. Пример проектирования струйного насоса при подаче рабочей

… жидкости из магистрального напорного трубопровода.

Требуется спроектировать струйный насос при подаче рабочей жидкости из

магистрального напорного трубопровода (силовая насосная установка обеспечивает

стабильность рабочего перепада давления при изменении расхода рабочей жидкости через

сопло струйного насоса). Расчеты провести, исходя из условия работы струйного насоса с

максимальным КПД. Из двух возможных равноценных вариантов решения задачи

выбрать тот, где диаметр камеры смещения больше. В данной задаче последнее условие

связано с необходимостью расширения каналов для прохода твердых частиц, имеющихся

в перекачиваемой жидкости.

Click here to buy

154

Описание насосной установки. На расчетной схеме рис.5.4 показан струйный насос 1,

размешенный в скважине 2 и служащий для добычи воды. Добываемая вода через

перфорационные отверстия 3 в обсадной колонне поступает в приемную камеру

струйного насоса. В данном примере рабочая жидкость в струйный насос подается из

напорного магистрального трубопровода 5. Рабочая и добываемая жидкости

перемешиваются в струйном насосе и отводятся в сборный трубопровод 4. На схеме

показан участок характеристики силовой установки, служащей для перекачки жидкости

по магистральному трубопроводу и для подачи рабочей жидкости к струйному насосу

(разность давлений в напорном магистральном трубопроводе и сборном трубопроводе

остается постоянной при изменении расхода рабочей жидкости через сопло струйного

насоса).

Исходные данные к расчету. Условиями эксплуатации определены значения выходных

параметров проектируемого струйного насоса и силовой установки, подающей рабочую

жидкость к струйному насосу: давление струйного насоса

-0,9 МПа;

расход перекачиваемой жидкости -3,0 л/с;

плотность жидкости -1000 кг/м

;

коэффициент сжатия струи -1,0;

максимальное давление силового насоса -2,5 МПа;

минимальное давление силового насоса -2,5 МПа;

(в пределах рассматриваемого участка характеристики силового насоса максимальное и

минимальное давления равны);

максимальная подача силового насоса -5,0 л/с;

минимальная подача силового насоса -1,0 л/с.

Для расчета используем программу № 2. Соблюдая принятую для расчетов

размерность параметров, вводим в ЭВМ исходные данные в такой последовательности:

900000

0,003

1000

1,0

2500000

0,005

0,001

Click here to buy

155

Рис. 5.4. Расчётная схема насосной установки.

Проанализируем результаты расчёта, представленные в таблице 5.3.

Таблица 5.3

A Q H ETA DS DKS P04 P01 Q0

3,510 1,000 0,262 0,355 0,00656 0,01229 2,500 3,400 0,0030

4,451 1,000 0,262 0,355 0,00670 0,01414 2,500 3,400 0,0030

3,121 0,938 0,262 0,333 0,00669 0,01183 2,500 3,400 0,0032

4,825 0,938 0,262 0,333 0,00697 0,01531 2,500 3,400 0,0032

2,884 0,882 0,262 0,314 0,00685 0,01163 2,500 3,400 0,0034

5,051 0,882 0,262 0,313 0,00721 0,01620 2,500 3,400 0,0034

2,709 0,833 0,262 0,296 0,00700 0,01153 2,500 3,400 0,0036

5,216 0,833 0,262 0,296 0,00743 0,01698 2,500 3,400 0,0036

2,571 0,789 0,262 0,281 0,00716 0,01148 2,500 3,400 0,0038

5,344 0,789 0,262 0,280 0,00765 0,01769 2,500 3,400 0,0038

2,458 0,750 0,263 0,267 0,00731 0,01147 2,500 3,400 0,0040

5,453 0,750 0,262 0,266 0,00786 0,01835 2,500 3,400 0,0040

2,361 0,714 0,262 0,254 0,00746 0,01147 2,500 3,400 0,0042

5,543 0,714 0,262 0,254 0,00806 0,01898 2,500 3,400 0,0042

2,279 0,682 0,263 0,243 0,00762 0,01150 2,500 3,400 0,0044

5,619 0,682 0,262 0,242 0,00826 0,01957 2,500 3,400 0,0044

2,207 0,652 0.263 0,233 0,00777 0,01154 2,500 3,400 0,0046

5,687 0,652 2,262 0,232 0,00845 0,02014 2,500 3,400 0,0046

2,143 0,625 0,262 0,222 0,00791 0,01158 2,500 3,400 0,0048

Click here to buy

156

5,747 0,625 0,262 0,222 0,00863 0,02070 2,500 3,400 0,0048

2,088 0,600 0,263 0,214 0,00806 0,01164 2,500 3,400 0,0050

5,798 0,600 0,262 0,213 0,00882 0,02123 2,500 3,400 0,0050

90000,0000

- 0,0030

1000,0000

1,0000

2500000,0000

0,0050

0,0010

Все представленные варианты струйных насосов способны обеспечить заданные

значения выходных параметров и, следовательно, решить поставленную задачу. Остается

выбрать один из этих вариантов. В соответствии с заданием выбор необходимо проводить

из условия обеспечения максимального КПД струйного насоса. Этому условию отвечают

варианты в 1 и 2 строках. Согласно условию задачи предпочтение отдаем варианту во 2-й

строке, где диаметр камеры смешения больше. Расчетные значения диаметра выходного

отверстия сопла- 0,0067 м, диаметра камеры смешения- 0,01414 м, расхода рабочей

жидкости-0,003 м

/с.

Обратим внимание на то, что во всех представленных в таблице 5.3 вариантах

струйных насосов расход рабочей жидкости превышает 0,003 м

/с. Это означает, что при

расходе рабочей жидкости менее 0,003 м

/с невозможно решить поставленную задачу с

помощью струйных насосов.

5.4. Пример проектирования струйного насоса, работающего в

.. комплексе с силовым центробежным насосом

Требуется спроектировать струйный насос, исходя из условия работы силового насоса

с минимальным давлением на его выходе (в данном примере это ограничение обусловлено

прочностью напорного трубопровода). В качестве силового используется центробежный

насос (насос динамического типа). Для уменьшения габаритов струйного насоса из двух

возможных равноценных вариантов решения задачи выбирать тот, где меньше диаметр

камеры смешения.

Click here to buy

157

Рис. 5.5. Расчётная схема насосной установки

Описание насосной установки, На расчетной схеме рис. 5.5 показан струйный насос 1

для добычи воды из скважины 2 . Добываемая вода через перфорационные отверстия 3

поступает в приемную камеру струйного насоса. Смесь рабочей и добываемой жидкости

отводится в сборный трубопровод 4. На схеме также видим участок характеристики

силового центробежного насоса. Увеличение расхода рабочей жидкости сопровождается

уменьшением давления силового насоса.

Исходные данные к расчету. В соответствии с условиями эксплуатации заданы

значения выходных параметров проектируемого струйного насоса и силового насоса:

давление струйного насоса - 0,9 МПа;

расход перекачиваемой жидкости - 3,0 л/с;

плотность жидкости - 1000 кг/м

;

Click here to buy

158

коэффициент сжатия струи - 1,0;

максимальное давление силового насоса - 4,0 МПа;

минимальное давление силового насоса - 2,0 МПа;

максимальная подача силового насоса - 4,0 л/с;

минимальная подача силового насоса - 2,0 л/с

( значения параметров силового насоса соответствуют рассматриваемому участку его

характеристики).

Для расчетов используем программу №2. Значения параметров исходных данных

вводим в ЭВМ при строгом соблюдении принятой для расчетов размерности:

900000

0,003

1000

1,0

4000000

2000000

0,004

0,002

Проанализируем результаты расчёта, представленные в таблице 5.4.

Таблица 5.4

A Q H ETA DS DKS P04 P01 Q0

4,533 1,500 0,182 0334 0,00485 0,01033 4,000 4,900 0,0020

6,892 1,500 0,182 0,333 0,00502 0,01318 4,000 4,900 0,0020

4,245 1,429 0,186 0,326 0,00498 0,01026 3,900 4,800 0,0021

6,936 1,429 0,186 0,326 0,00518 0,01365 3,900 4,800 0,0021

4,018 1,364 0,190 0,319 0,00510 0,01023 3,800 4,700 0,0022

6,922 1,364 0,190 0,319 0,00534 0,01405 3,800 4,700 0,0022

3,827 1,304 0,194 0,314 0,00523 0,01024 3,700 4,600 0,0023

6,875 1,304 0,194 0,313 0,00549 0,01441 3,700 4,600 0,0023

3,666 1,250 0,198 0,309 0,00536 0,01027 3,600 4,500 0,0024

6,800 1,250 0,198 0,309 0,00565 0,01473 3,600 4,500 0,0024

3,525 1,200 0,203 0,305 0.99549 0,01031 3,500 4,400 0,0025

6,704 1,200 0,203 0,305 0,00580 0,01502 3,500 4,400 0,0025

3,405 1,154 0,207 0,302 0.00563 0,01038 3,400 4,300 0,0026

6,590 1,154 0,207 0,302 0.00595 0.01528 3,400 4,300 0,0026

3,299 1,111 0,212 0,300 0,00576 0,01046 3,300 4,200 0,0027

6,464 1,111 0,212 0,299 0,00610 0,01552 3,300 4,200 0,0027

3,204 1,071 0,217 0,298 0,00590 0,01055 3,200 4,100 0,0028

6,325 1,071 0,217 0,298 0,00625 0.01573 3,200 4,100 0,0028

3,122 1,034 0,223 0,297 0,00603 0.01066 3,100 4,000 0,0029

6,179 1,034 0,223 0,297 0,00641 0,01592 3,100 4,000 0,0029

3,046 1,000 0,228 0,296 0.00627 0,01077 3,000 3,900 0,0030

Click here to buy

159

6,024 1,000 0,228 0,296 0,00656 0,01609 3,000 3,900 0,0030

2,981 0,968 0,235 0,297 0.00632 0,01091 2,900 3,800 0,0031

5,860 0,968 0,234 0,296 0,00671 0,01624 2.900 3,800 0,0031

2.924 0,937 0,241 0,298 0,00646 0.01105 2,800 3,700 0,0032

5,689 0,937 0,241 0,298 0,00688 0.01636 2,800 3,700 0,0032

2,873 0,989 0,248 0,299 0,00661 0,01123 2,700 3,600 0,0033

5,511 0,909 0,248 0.299 0,00701 0,01647 2,700 3,600 0,0033

2,828 0,882 0,255 0,302 0,00677 0,01138 2,600 3,500 0,0034

5,328 0,882 0,255 0,302 0.00717 0,01654 2,600 3,500 0,0034

2,791 0.857 0,262 0.305 0,00692 0,01157 2,500 3,400 0,0035

5,139 0,857 0,262 0,305 0,00732 0.01660 2,500 3,400 0,0035

2,761 0.833 0,270 0,309 0.00709 0.01178 2,400 3,300 0,0036

4,941 0,833 0,270 0,309 0,00748 0,01662 2,400 3,300 0,0036

2,736 0,811 0.279 0,313 0.00725 0,01200 2,300 3,200 0,0037

4,738 0,811 0,279 0,313 0,00764 0,01662 2,300 3,200 0,0037

2,721 0,789 0,288 0,319 0,00743 0,01226 2,200 3,100 0,0038

4,526 0,789 0.287 0,318 0.00779 0,01658 2,200 3,100 0,0038

2,716 0,769 0,297 0,325 0,00761 0,01254 2,100 3,000 0,0039

4,303 0,769 0,297 0,325 0,00795 0,01649 2,100 3,000 0,0039

900000,0000

0,0030

1000,0000 1,0000

4000000,0000

2000000,0000

0,0040

0,0020

Все рассчитанные варианты струйных насосов способны обеспечить достижение

требуемых значений выходных параметров. Необходимо выбрать оптимальный вариант

решения задачи. Наиболее полно отвечают условию задачи варианты в 39 и 40 строках,

где наблюдается минимальное давление силового насоса. Оптимальный вариант

струйного насоса с меньшим диаметром камеры смешения представлен в 39-й строке

(диаметр выходного отверстия сопла - 0,00761 м, диаметр камеры смешения- 0,01254 м,

рабочий перепад давления или давление силового насоса - 2,1 МПа).

5.5 Прим

ер проектирования струйного насоса, оснащенного соплом

.. с коэффициентом сжатия струи меньше единицы

Требуется спроектировать струйный насос для системы охлаждения узла сдвоенного

торцового уплотнения центробежного насоса. Исходя из конструктивных

технологических требований поставлено условие, чтобы диаметр выходного отверстия

сопла был равен или больше диаметра камеры смешения. В этом случае необходимо

использовать коническое сопло с коэффициентом сжатия струи меньше единицы.

Click here to buy

160

Исходные данные к расчету. Значения выходных параметров струйного насоса и силового

насоса заданы, исходя из условий эксплуатации:

давление струйного насоса - 0,5 МПа;

расход перекачиваемой жидкости - 0,1 л/с;

плотность жидкости - 600 кг/м

;

коэффициента сжатия струи - 0,75;

максимальное давление силового насоса - 1,0 МПа;

минимальное давление силового насоса - 1,0 МПа;

максимальная подача силового насоса - 5,0 л/с;

минимальная подача силового насоса - 1,0 л/с.

Для расчета используем программу №2. Вводим значения параметров исходных данных в

ЭВМ, соблюдая размерность и последовательность:

500000

0,0001

600

0,75

1000000

0,005

0,001

Проанализируем результаты расчета, представленные в таблице 5.5.

Таблица 5.5

A Q H ETA DS DKS P04 P01 Q0

1,148 0,100 0,333 0,050 0,00421 0,00391 1,000 1,500 0,0010

5,097 0,100 0,330 0,049 0,00494 0,00965 1,000 1,500 0,0010

5,025 0,071 0,337 0,036 0,00548 0,01134 1,000 1,500 0,0014

5,143 0,071 0,330 0,035 0,00584 0,01147 1,000 1,500 0,0014

5,050 0,056 0,337 0,028 0,00662 0,01289 1,000 1,500 0,0018

5.166 0,056 0,330 0,027 0,00662 0.01304 1,000 1,500 0,0018

5,064 0,045 0,337 0.023 0,00732 0,01427 1,000 1,500 0,0022

5,181 0,045 0,330 0,022 0,00732 0,01443 1,000 1,500 0,0022

5,077 0,038 0,337 0,020 0,00796 0,01553 1,000 1,500 0,0026

5,191 0,038 0,330 0,019 0,00796 0,01571 1,000 1,500 0,0026

5.083 0,033 0,337 0.017 0,00855 0,01669 1,000 1,500 0,0030

5.200 0,033 0,330 0.016 0,00855 0,01688 1,000 1,500 0,0030

5,089 0,029 0,337 0,015 0,00910 0,01778 1,000 1,500 0,0034

5.206 0,029 0,330 0.014 0,00910 0,01799 1,000 1,500 0,0034

5,093 0,026 0,337 0,013 0,00962 0,01881 1,000 1,500 0,0038

5,211 0,026 0,330 0,013 0,00962 0,01902 1,000 1,500 0,0038

Click here to buy