Врахування газової складової середовища, що перекачується, при визначенні конструкції та робочої характеристики динамічного насоса

Abstract

Дисертація присвячена питанню визначення конструктивного виконання і робочої характеристики динамічних насосів для перекачування середовищ з газовою складовою. Розглянута робота динамічних насосів у випадках кавітації та підвищеного газовмісту у середовищі, яке перекачується. Розроблена фізична модель зриву параметрів вільновихрового насоса типу “Turo” і проведене порівняння з аналогічною моделлю відцентрового насоса. Обґрунтовано положення, що основою робочого процесу вихрових гідромашин є робочий процес особливого типу решітки профілів – гідродинамічної вихрової. Розроблені методики перерахунку робочих характеристик вільновихрового насоса типу “Turo” та відцентрового насоса різних конструктивних схем з води на ГРС. Основні результати роботи знайшли застосування на промислових підприємствах України і Росії. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2949

В диссертации на основании анализа литературных данных показано, что потребность в перекачивании газожидкостных смесей является весьма значительной и распространяется на все ведущие отрасли промышленности. При этом область требуемых параметров соответствует области параметров покрываемой, при перекачивании однородных жидкостей, насосами динамического типа. Отсутствие работ, направленных на обобщение и систематизацию данных по рассматриваемому вопросу, снижает, в целом, качество промышленных гидравлических сетей в части завышения их себестоимости при проектировании, а также снижения работоспособности и энергетической эффективности при эксплуатации. При работе динамических насосов на газожидкостной смеси проявляются особенности внешне идентичные со случаем появления в проточной части указанных насосов кавитационных явлений. С увеличением газосодержания в перекачиваемой среде параметры, развиваемые насосом, падают и при достижении некоторой критической величины газосодержания происходит срыв параметров насоса, аналогичный кавитационному срыву. Сделан вывод, что изменение параметров динамических насосов и, в конечном итоге, их срыв, при увеличении газосодержания в перекачиваемой среде и при кавитации, является следствием разных физических процессов – сепарации газа в поле пе-ременного давления и кипения жидкости при понижении давления до давления ее насыщенных паров. Показано, что у центробежных насосов срыв параметров из-за разрыва сплошности потока происходит на выходе рабочего колеса, а у свободновихревых насосов типа “Turo” - на входе в их напорный патрубок. Установлено наличие свойства саморегулирования по частоте вращения насосных агрегатов с гидротурбинным приводом при изменении в перекачиваемой среде величины газовой составляющей. Предложено существующую теорию решеток дополнить новым видом решеток – гидродинамиче-ской вихревой. Сделан вывод, что данная решетка лежит в основе рабочего процесса основных видов вихревых гидромашин. Применительно к ней показана возможность использования современной тео-рии турбулентных струй. Аналитически доказано, что предельно достижимый КПД вихревой гидро-динамической решетки равен 58 %. Выполнена визуализация течения газожидкостной смеси в проточной части свободновихревого насоса типа “Turo” при разных величинах газовой составляющей в перекачиваемой среде. На ос-нове полученных результатов разработана физическая модель течения газожидкостной смеси в проточной части свободновихревого насоса. Получены обобщенные зависимости, отражающие связь основных параметров свободновихревых насосов типа “Turo” с величиной газовой состав-ляющей в перекачиваемых ими средах. Разработаны методика пересчета рабочей характеристики свободновихревого насоса типа “Turo” и общие положения методики пересчета напорной характеристики центробежных насосов с воды на газожидкостную смесь. Выполненные исследования позволили получить практически значимые результаты для сего-дняшней практики насосостроения и подготовки специалистов в этой области, для проведения мероприятий по улучшению технико-экономических показателей работы действующих промыш-ленных гидравлических систем. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2949

This thesis is dedicated to the problems of determining the design and characteristic curves of dynamic pumps for treating media with gas component. The operation of dynamic pumps in cases of cavitation and increased gas contents in the medium pumped was considered. The physical model of breakdown of pa-rameters of a free-vortex pump of “Turo” type was developed and comparison with a similar model for a centrifugal pump was conducted. The following statement was justified: the base of the working process of vortex hydraulic machines is the working process of the special type of lattice of profiles – the hydrody-namic vortex lattice. The techniques for recalculation of characteristic curves of a free-vortex pump of “Turo” type and a centrifugal pump of various design from water upon gas-liquid mixture were developed. The main results of this work were applied at the industrial enterprises of Ukraine and Russia. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2949