Анотація до роботи:

Неня А.В. «Особливості робочого процесу проміжного ступеня багатоступеневого відцентрового насоса».- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. - Сумський державний університет, Суми, 2008 р.

З метою удосконалення показників якості роботи проміжного ступеня відцентрового насоса проведені дослідження з виявлення особливостей структури течії в зазорі між робочим колесом і напрямним апаратом та критеріальний аналіз напрямних апаратів для забезпечення можливості оптимізації їх конструкцій за якістю сформованої структури течії на вході в останні в умовах блочно-модульного проектування. Математична модель течії базується на основі законів збереження та руху для нестисненної рідини, k - e моделі турбулентності. Математична модель дозволяє розрахувати поле розподілу гідродинамічних параметрів течії в проточній частині насоса.

Отримані результати з вивчення структури течії виявили значну нерівномірність розподілу абсолютної швидкості та кута виходу течії з робочого колеса та визначний вплив нерівномірного розподілу колової складової швидкості. Структура течії визначається формою меридіанного перерізу та кутом установки лопаті на виході колеса. Проведений критеріальний аналіз напрямного апарату дозволив визначити безрозмірні критерії оцінки якості роботи.

Експериментально отримані робочі характеристики проміжних ступенів відцентрового насоса з напрямними апаратами традиційної та вдосконаленої форми вхідної ділянки останнього. На основі отриманих результатів доповнена і розширена методика розрахунку напрямного апарату з урахуванням взаємодії його з робочим колесом.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої задачі підвищення ефективності проточних частин ВЦН за рахунок проектування напрямного апарату з урахуванням взаємодії усіх його елементів через сформовану структуру течії на виході з кожного та мінімізації втрат в ньому. Основі результати та висновки:

1. Традиційний розгляд ПЧ як одного цілого, і як наслідок, окреме проектування та виробництво кожного насоса, зумовлює нерентабельність проектування та виробництва насосів. В умовах широкого використання ВЦН виникає потреба великої кількості різних насосів для забезпечення необхідних параметрів за умови невеликої потреби в кожному з них зокрема. Блочно – модульний підхід передбачає формування конструктивної схеми насоса із типових елементів, склад і кількість яких вибирається з умови забезпечення вимог технічного завдання на проектування, і, як наслідок, скорочення кількості конструктивних виконань насосних агрегатів для підвищення серійності виробництва останніх.

2. Проведений аналіз літературних джерел, присвячених дослідженням течії рідини в ПЧ ВЦН, показав наявність значної нерівномірності розподілу кутів виходу течії та абсолютних швидкостей на виході з РК за шириною колеса. Ця нерівномірність зумовлена робочим процесом ВЦН і повинна буди врахована при проектуванні НА насоса.

3. Проведено співставлення даних розрахункового та фізичного експериментів за дослідженням робочого процесу в РК ВЦН, що підтвердило адекватність комп’ютерної моделі РК та можливість застосування математичного моделювання за допомогою програмних засобів на стадії проектування ПЧ лопатевих насосів.

4. За допомогою розрахункового дослідження були виявлені особливості, характерні для РК ВЦН, розподілу гідродинамічних параметрів течії рідини за РК, що дозволило визначити граничні умови у вхідному перерізі НА, як самостійного елементу ПЧ в рамках блочно-модульного проектування. Виявлена картина течії є нерівномірною, що зумовлено нерівномірністю розподілу колової складової абсолютної швидкості. Нерівномірність розподілу гідродинамічних параметрів течії майже вирівнюється лише на відстані r/r₂ = 1,08 від вихідної кромки РК. Існуючі рекомендації щодо вибору геометрії вхідних ділянок НА дають нам значення D₃/D₂ = 1,02 - 1,05. З огляду на це при конструюванні вхідних ділянок НА необхідно враховувати вплив нерівномірності структури течії, сформованої на виході з РК, на роботу НА, а значить і ПЧ.

5. Проведений критеріальний аналіз окремих ділянок НА та НА в цілому дозволив визначити безрозмірні критерії оцінки якості роботи та зазначити функціональний зв'язок між ними, на основі чого доповнена і розширена методика кількісного аналізу НА з урахуванням взаємодії окремих його елементів та з РК на стадії проектування нових конструктивних виконань та аналізу роботи існуючих.

6. Застосування розроблених рекомендацій до проектування НА дозволило підвищити показники енергоефективності ПЧ ВЦН. Для проміжного ступеня ВЦН 180 з коефіцієнтом швидкохідності n_s = 69 було отримано підвищення к.к.д. в робочій точці на 2,5%.

7. Застосування методики чисельного моделювання впливу роботи РК на роботу НА та проміжного ступеня загалом дозволило запропонувати вдосконалену геометрію вхідних ділянок НА ВЦН.

8. Результати дисертаційного дослідження впроваджені на виробництві ВАТ «Лівгідромаш» та у навчальному процесі СумДУ.

Публікації автора:

1. Евтушенко А.А., Неня А.В. Деление вихревых течений на составляющие и их использование в насосостроении. – Харьков : Издат- во ИпМаш, 2006 г. – №4, т. 9. – С. 58 - 64.

2. Евтушенко А.А., Карапузова М.В., Неня А.В. Результаты определения характеристики рабочего колеса как самостоятельного элемента центробежного насоса. Всеукраинский научно-технический журнал Промышленная гидравлика и пневматика. – Вінниця : Вид-во ВДАУ, 2007г. – №2 (16). – С. 40 – 43.

3. Євтушенко А.О., Карапузова М.В., Неня А.В. Вплив структури течії між основними елементами проточної частини на показники якості лопатевого насосу. Вісник СумДУ. – Суми : СумДУ, 2007 р. – №1. – С. 28 – 35. – (Технічні науки).

4. Евтушенко А.О., Луговая С.О., Неня А.В. Оптимизация геометрии проточной части насосной ступени с использованием результатов расчетного эксперимента. Вестник Восточноукранского национального университета им. В.Даля. – Луганск, 2007 г. – №3 (109), ч.2. – С. 174 - 180.

5. С.О. Луговая, А.В. Неня, И.Б. Твердохлеб. Расчет усовершенствованных направляючих аппаратов многоступенчатых лопастных насосов. Всеукраїнський науково – технічний журнал Промислова гідравліка та пневматика. – Вінниця : Вид- во ВДАУ, 2008 г. – №2 (20). – С. 36 - 40.

6. Вертячих О.В., Карапузова М.В., Неня В.Г., Неня А.В. Гідродинамічні аспекти блочно-модульного конструювання проточних частин насосів гідродинамічного принципу дії на ділянці «вихід з робочого колеса – вхід у відвід» Вісник Національного технічного університету України «КПІ» К.: НТУУ «КПИ». – 2007 г. – № 54. – С. 25 - 33.