Гідродинамічні аспекти блочно-модульного конструювання динамічних насосів

Abstract

Дисертація присвячена питанню визначення гідродинамічних аспектів вибору конструктивного виконання насосного обладнання гідродинамічного принципу дії при перекачуванні РТС та розробці блочно-модульних конструкцій вказаних насосних агрегатів, що направлені на забезпечення їх працездатності в роботі та зниження собівартості виготовлення. В роботі розглянуті різні конструктивні виконання динамічних насосів як від центрових так і вільновихорових, проведено порівняння робочих характеристик. Встановлено, що зміна місця розташування вільновихорового РК відносно вільної камери уніфікованого відводу дозволяє отримати проточні частини ВВН (перехідна схема ВНДIГідромаш, схем “Seka”), що мають інші функціональні можливості ніж вихідна проточна частина ВВН типу “Тuro”. ВВН типу “Seka” має оптимальну будову ПЧ з точки зору уніфікації з відцентровим варіантом динамічного насоса. Встановлена можливість появи явища “забивання” проточної частини ВНН типу “Тuro” та обгрунтовано кількісний критерій оцінки можливості його появи. Встановлено кількісні показники змін енергетичних параметрів відцентрового насоса при зменшенні числа лопатей його РК до однолопатевого включно. Проведена класифікація гідросумішей, що підлягають перекачуванню динамічними насосами, та визначені економічно доцільні взаємозв’язки між складом гідросумішей та конструктивним виконанням насосів. Розроблена методика проектування ПЧ відцентрового насоса з однолопатевим робочим колесом. Основні результати роботи знайшли застосування на промислових підприємствах України та Молдавії. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3462

В диссертации на основании литературных данных сделано заключение о том, что существующий на данный момент времени отраслевой принцип классификации, а соответственно, разработки и освоения производства насосов ведет к появлению большой номенклатуры, а следовательно к снижению серийности производства и в конечном итоге делает большинство насосов экономически не выгодной продукцией. Возникшее противоречие может быть преодолено путем перехода к блочно-модульному конструированию и производству одноступенчатых консольных насосов. Реализация блочно-модульного способа конструирования (РК - отвод - опорная стойка) насосов общепромышленного (перекачивающих технически чистые жидкости) и специального (перекачивающих различные гидросмеси) назначений возможна, если отказаться от единых (унифицированных) параметрических рядов напора и подачи, но сохранить унификацию по конструктивной схеме и некоторым геометрическим параметрам насосов. С целью удовлетворения потребностей практического насосостроения в сокращении финансовых и временных затрат на создание насосов динамического принципа действия блочно-модульного исполнения были проведены расчетно-аналитические и экспериментальные исследования, которые позволили определить возможность применения в унифицированных корпусах отводов РК различной конструкции, как центробежных с числом лопастей Z=3...1, так и свободновихревых рабочих колес. Установлено, что изменение расположения рабочего колеса СВН относительно свободной камеры позволяет получить ПЧ (переходная схема ВНИИГидромаша, схема “Seka”), которые имеют иные функциональные возможности, чем исходная проточная часть насоса “Тuro”. СВН, выполненные по схеме “Seka”, являются оптимальными для унификации с центробежным вариантом динамического насоса. Их экономическая эффективность по уровню КПД достигает 60%, но они имеют ограниченные функциональные возможности по перекачиванию гидросмесей с крупными твердыми включениями. Оптимальным по КПД значение угла выхода лопасти 2л свободновихревого РК находится в пределах 2л=720...800. Экспериментально доказано существование взаимосвязи для рабочих колес СВН оптимального соотношения величины входного патрубка 0 d и начального диаметра расположения лопастей 1 d . Для получения максимального значения КПД насоса необходимо выдержать условие 0 1 d  d . Выполненная визуализация течения гидросмеси в насосе типа “Тuro” позволила разработать физическую, а на ее основе и математическую модель “забиваемости” напорного патрубка насоса. Получен количественный критерий оценки незабиваемости напорного патрубка СВН типа “Тuro”. Разработана методика проектирования центробежного насоса с однолопастным РК. Аналитически и экспериментально доказано, что в диапазоне ns=160-190 уровень гидравлического КПД однлопастного колеса составляет г=80%. Для центробежного РК с числом лопастей Z=3 уменьшение числа лопастей на одну снижает КПД в среднем на 5%. Переход от трехлопастного РК к однолопастному снижает напор примерно в два раза. Выполненные исследования позволили получить практически значимые результаты для сегодняшней практики насосостроения и подготовки специалистов в этой области для проведения мероприятий по улучшению технико-экономических показателей работы действующих промышленных гидравлических систем. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3462

The thesis is dedicated to the problem of determination of hydrodynamic aspects considering selection of design of pump equipment of hydrodynamic principle of operation intended for treatment of liquid-solid mixtures. The thesis is also dedicated to development of block-unit design types of those pump plants. Those aspects are aimed to ensure their operational reliability and to reduce costs for their manufacturing. The paper considers various design types of dynamic pumps, both centrifugal and free-vortex pumps, presents comparison of their performance curves. The possibility of occurring of clogging of hydraulic parts of a free-vortex pump of “Turo” type is analysed and numerical criterion allowing for evaluation of this possibility is justified. Numerical values of changing of performance parameters of a centrifugal pump when the number of its impeller blades is reduced to unity. The technique of designing of the hydraulic parts of a centrifugal pump with one-blade impeller is developed. The main results of this research were applied at the industrial enterprises of Ukraine and Moldova. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3462