Автореферат: Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы центробежных насосов, страницы 6-10

Автореферат: Повышение эффективности мелиоративных насосных станций методом внедрения эжекции во всасывающие и напорные трубопроводы центробежных насосов

Смотрите также:

Рисунок 3 - Схема струйного кольцевого двухповерхностного насоса (по а.с. №1620693)

Для каждого значения геометрической характеристики струйного насоса (m) были приняты интервалы варьирования факторов (табл. 1) (числитель для m =4, знаменатель для m =8,12).

Таблица 1 - Интервалы варьирования исследуемых факторов

Матрицы планирования и результаты опытов для m=4, 8, 12 приведены в таблицах 2, 3, 4. В результате обработки результатов опытов методами линейной алгебры получены математические модели параметров оптимизации для струйных насосов с m=4, 8, 12:

- m=4(2)

- m=8 (3)

- m=12 (4)

Таблица 2 - Матрица планирования и результаты опытов для геометрической характеристики m=4,0

№ опытов	Переменные

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	+	+	0	0,224	+0,224	+0,224	0	+0,224	+0,224	0
2	-	-	0	0,244	-0,244	-0,244	0	+0,244	+0,244	0
3	+	-	0	0,216	+0,216	-0,216	0	+0,216	+0,216	0
4	-	+	0	0,240	-0,240	+0,240	0	+0,240	+0,240	0
6	0	+	+	0,240	0	+0,240	+0,240	0	+0,240	+0,240
7	0	+	-	0,276	0	+0,276	-0,276	0	+0,276	+0,276
8	0	-	+	0,294	0	-0,294	+0,294	0	+0,294	+0,294
9	0	-	-	0,276	0	-0,276	-0,276	0	+0,276	+0,276
11	+	0	+	0,260	+0,260	0	+0,260	+0,260	0	+0,260
12	-	0	-	0,292	-0,292	0	-0,292	+0,292	0	+0,292
13	+	0	-	0,260	+0,260	0	-0,260	+0,260	0	+0,260
14	-	0	+	0.245	-0.245	0	+0.245	+0.245	0	+0.245

Таблица 3 - Матрица планирования и результаты опытов для геометрической характеристики m=8

№ опытов	Переменные

1	+	+	0	0,102	+0,102	+0,102	0	+0,102	+0,102	0
2	-	-	0	0,155	-0,155	-0,155	0	+0,155	+0,155	0
3	+	-	0	0,110	+0,110	-0,110	0	+0,110	+0,110	0
4	-	+	0	0,156	-0,156	+0,156	0	+0,156	+0,156	0
6	0	+	+	0,075	0	+0,075	+0,075	0	+0,075	+0,075
7	0	+	-	0,148	0	+0,148	-0,148	0	+0,148	+0,148
8	0	-	+	0,075	0	-0,075	+0,075	0	+0,075	+0,075
9	0	-	-	0,145	0	-0,145	-0,145	0	+0,145	+0,145
11	+	0	+	0,050	+0,050	0	+0,050	+0,050	0	+0,050
12	-	0	-	0,140	-0,140	0	-0,140	+0,140	0	+0,140
13	+	0	-	0,140	+0,140	0	-0,140	+0,140	0	+0,140
14	-	0	+	0.120	-0.120	0	+0.120	+0.120	0	+0.120

Полученные экспериментальные зависимости (2), (3) и (4) позволяют определить оптимальные величины факторов , , и критический по кавитации коэффициент эжекции б_к для различных напоров насоса-нагнетателя. Оптимальные геометрические размеры исследуемого аппарата приведены в таблице 5.

Таблица 4 - Матрица планирования и результаты опытов для геометрической характеристики m=12

№ опытов	Переменные

1	+	+	0	0,102	+0,102	+0,102	0	+0,085	+0,085	0
2	-	-	0	0,155	-0,155	-0,155	0	+0,135	+0,135	0
3	+	-	0	0,110	+0,110	-0,110	0	+0,130	+0,130	0
4	-	+	0	0,156	-0,156	+0,156	0	+0,130	+0,130	0
6	0	+	+	0,075	0	+0,075	+0.100	0	+0.100	+0.100
7	0	+	-	0,148	0	+0,148	-0.115	0	+0.115	+0.115
8	0	-	+	0,075	0	-0,075	+0.095	0	+0.095	+0.095
9	0	-	-	0,145	0	-0,145	-0.113	0	+0.113	+0.113
11	+	0	+	0,050	+0,050	0	+0.055	+0.055	0	+0.055
12	-	0	-	0,140	-0,140	0	-0.125	+0.125	0	+0.125
13	+	0	-	0,140	+0,140	0	-0.130	+0.130	0	+0.130
14	-	0	+	0.120	-0.120	0	+0.120	+0.120	0	+0.120

Таблица 5 - Оптимальные параметры для геометрических размеров исследуемого струйного насоса

Параметры	Значения параметров
	m=4	m=8	m=12,0
	Код	Факт, мм	Код	Факт ,мм	Код	Факт, мм
	+0,14	321,2	-1,0	16,0	-1,0	50
	-1,0	254,4	-1,0	200	+1,0	200
	+1,0	49,6	+0,3	151,7	+0,16	16,7

Кроме того, определены величины критических коэффициентов эжекции б_К для m=4 б_К=1,2, m=8 б_К=1,4, m=12 б_К=1,8, и средние значения коэффициентов гидравлических сопротивлений диффузора ж_д и сопла ж_о.

Для m=4 ж_д=0,11, ж_о=0,07, для m=8 ж_д=0,12, ж_о=0,08, для m=12 ж_д=0,13, ж_о=0,1.

В третьей главе «Теоретический расчет кольцевого струйного насоса с повышенным коэффициентом полезного действия» проведен расчет исследуемого струйного насоса.

Методика расчета составлена на основе известных решений В. М.Папина, Г. Е.Мускевича, С. А. Тарасьянца с включением опытных значений коэффициентов гидравлических сопротивлений сопла ж_О и диффузора ж_Д., полученных в настоящей работе. Кроме того в методике расчета приняты оптимальные гидравлические и геометрические параметры, полученные опытным путем, z, l_ц и .

Методики расчета составлены для установки с эжектором на всасывающей и напорной линиях центробежного насоса (табл. 6, 7).

Таблица 6 - Расчет струйной установки с эжектором, установленным на всасывающем трубопроводе центробежного насоса

Наименование показателей, единица измерения	Расчетные формулы и пример расчета	Ссылка на информацию
1	2	3
1.Оптимальный коэффициент эжекции	(ж_вх-коэффициент сопротивления входа, ж_д-коэффициент сопротивления диффузора)	По результатам экспериментальных исследований
2. Приведенный напор нагнетания, Н_ГПР, м, (напор струйного насоса)	h_W_вх- потери напора в напорном трубопроводе струйного насоса, принимаются 1 м.	-//-
3. Оптимальная геометрическая характеристика, m_о_pt		-//-
4. Оптимальный относительный напор нагнетания, Н_Г		-//-
5. Скорость выхода потока из сопла V₀, м/с		Литературные данные
6. Относительный напор нагнетателя (центробежного насоса)	(ж₀-коэффициент сопротивления сопла)	По результатам экспериментальных исследований
7. Приведенный напор нагнетателя, м (напор перед струйным насосом)		Литературные данные
8. Напор центробежного насоса, м	(УhW- потери напора в трубопроводе от напорного патрубка центробежного насоса до патрубка струйного насоса, принимается без расчета 5 м)	-//-
9. Рабочий расход эжектора, Q₀, м³/с		_
10. Обьемный суммарный расход, Q₂ (расход центробежного насоса), м³/с		_
11.Критический коэффициент эжекции		По теоретическому расчету

Таблица 7 - Пример расчета струйной установки с эжектором, установленным на напорном трубопроводе центробежного насоса

Наименование показателей, единица измерения	Расчетные формулы и ссылка на информацию
1	2
1.Коэффициент гидравлического трения в трубопроводах, л	0,02 (принимается)
2.Суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводах Уh_W от фланца центробежного насоса до фланца эжектора	2,15(принимается)
3.Длина напорного трубопровода центробежного насоса, L_Н.ТР., м	46 (рассчитывается по схеме)
4.Длина напорного трубопровода эжектора, м	15,2 (рассчитывается по схеме)
5.Суммарные потери напора на участке от фланца центробежного насоса до фланца эжектора, м
6.Подсасывающий эжектором расход Q₁ при б₀=0 , м³/с
7.Суммарный расход после эжектора Q₂, м³/с
8.Диаметр напорного трубопровода центробежного насоса D_Н.Ц. при V_Ц=2,5 м/с
9.Приведенный напор нагнетания (эжектора) Н_ГПР, м
10.Оптимальная геометрическая характеристика, m_opt	(Принимается m=8,0)
11.Относительный напор нагнетания эжектора,
12.Скорость выхода потока из сопла V₀, м/с
13.Относительный напор нагнетателя,
14.Приведенный напор нагнетателя Н_ГПР, м
15.Напор центробежного насоса Н_Ц, м

По расчетным величинам и б₀ подбирается центробежный насос, по гидравлическим параметрам и скорости в сопле - расход и напор струйного насоса.

В четвертой главе «Технологический процесс эксплуатации насосных станций с эжектором на всасывающей и напорной линиях насоса-нагнетателя» приведены конструктивно-компоновочные схемы и описан технологический процесс пуска и эксплуатации поверхностных мелиоративных насосных станций со встроенным во всасывающий патрубок центробежных насосов струйным аппаратом (рис. 4). Рассмотрена также схема установки струйных насосов на напорных трубопроводах для использования избыточного напора центробежных насосов для увеличения общей подачи (рис. 5).

Интервалы варьирования

Основной «О»

Нижний «-»

Верхний «+»