Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Технічні науки / Гідравлічні машини та гідропневмоагрегати


31. Антоненко Сергій Сергійович. Зміна напірної та енергетичної характеристик високообертового динамічного насоса під впливом в'язкості середовища, що перекачується: дис... канд. техн. наук: 05.05.17 / Сумський держ. ун-т. - Суми, 2004.



Анотація до роботи:

Антоненко С.С. Зміна напірної та енергетичної характеристик високообертового динамічного насосу під впливом в'язкості середовища, що перекачується. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.17 - гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. - Сумський державний університет, Суми, 2003 р.

У дисертаційній роботі наведені результати дослідження трьохфакторного впливу конструктивного виконання та умов експлуатації на енергетичні характеристики відцентрових насосних агрегатів на прикладі типорозмірного ряду ЭЦН: високої в'язкості рідини, що перекачується; малорозмірного виконання насосних ступенів; частоти обертання, яка перевищує 3000 об/хв. Основним змістом роботи є: констатація факту відсутності прийнятної методики розрахунку робочих характеристик відцентрових насосів для вищенаведених умов; розробка фізичної моделі течії рідини з високою в'язкістю в малорозмірних каналах насосних ступенів; отримання аналітичних виразів перерахункових коефіцієнтів основних енергетичних параметрів насоса; перевірка отриманих результатів шляхом проведення експериментальної частини дослідження; розробка напівемпіричної методики розрахунку енергетичних характеристик малорозмірних відцентрових насосних ступенів, які працюють на високов'язкій рідині при високих частотах обертання їх ротора.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача створення концептуально нової методики прогнозування робочих характеристик відцентрових насосів, які перекачують високов'язкі рідини, мають малорозмірні робочі органи та працюють з підвищеними частотами обертання їх ротора. Базова структура перерахункових формул енергетичних параметрів за даною методикою прийнятна для всіх відцентрових насосів, які працюють в вищезазначених умовах. Отримані науково-методичні результати, спрямовані на підвищення енергоефективності промислових гідравлічних мереж (в першу чергу нафтогазового комплексу), дозволяють досягти ефекту в техніко-економічних показниках.

За результатами виконаної роботи зроблено наступні висновки:

проведено інформаційно-аналітичний огляд джерел за темою дисертації та встановлено, що існуючі методики перерахунку робочих характеристик насосів гідродинамічного принципу дії з води на високов'язку рідину (n=10 . . . 200 сСт) мають суто емпіричний характер і дають достатньо прийнятну точність розрахунків тільки у випадку використання середньорозмірних (150D2450,мм) робочих коліс при стандартній (1000n3000, об/хв) частоті обертання ротора насоса. У випадках D2<150 мм та n>3000 об/хв похибки розрахунків за існуючими методиками суттєво перевищують допустимі межі;

запропонована фізична модель течії високов'язкої рідини в проточних каналах малорозмірної насосної ступені. Встановлено, що при перекачуванні зазначеної рідини домінують сили в'язкого тертя, що не дозволяє нехтувати критерієм Рейнольдса при використанні формул теорії подібності для розрахунку робочої характеристики насоса. Визначено найбільш прийнятну форму обчислення числа Рейнольдса стосовно проточної частини відцентрового насоса, який перекачує високов'язку рідину;

з'ясовано, що масштабний ефект, який кількісно характеризується співвідношенням зовнішніх діаметрів робочих коліс натурного та модельного насосів, у випадку зменшення натурного робочого колеса по відношенню до модельного проявляється у зміні режиму течії середовища, яке перекачується, від турбулентного до ламінарного. Зроблено висновок – структура коефіцієнтів перерахунку характеристик насоса з води на високов'язку рідину повинна базуватись на залежностях, які описують ламінарний режим течії рідини;

встановлено, що суттєва зміна частоти обертання ротора насоса є вагомим, але не домінуючим фактором відносно її впливу на робочу характеристику насоса. Збільшення частоти обертання веде до зменшення розмірів робочого колеса при фіксованих параметрах насоса. В цих умовах зростання в'язкості рідини, яка перекачується, веде до зменшення числа Рейнольдса і відповідних змін робочої характеристики насоса;

виявлено, що збільшення в'язкості середовища, яке перекачується, веде до немодельних змін величини внутрішніх механічних втрат енергії в проточній частині насоса. Як наслідок, при зміні частоти обертання ротора насоса потужність, яка споживається насосом, що працює на високов'язкій рідині, змінюється по степеневому закону, як і у випадку перекачування технічно чистої води, але з показником степені менше трьох;

виведено структурні вирази перерахункових коефіцієнтів подачі, напору, потужності та ККД на підставі диференційного розгляду змін основних видів втрат енергії у відцентровій насосній ступені при її переході з води на високов'язку робочу рідину. Встановлено їх взаємозв'язок за допомогою однорідних емпіричних коефіцієнтів;

створено експериментальний стенд, який дозволяє отримувати робочі характеристики насосних ступенів, що працюють на рідині зі змінною в'язкістю та в діапазоні частот обертання їх ротора до 10000 об/хв. З його допомогою отримано нові експериментальні дані, які розкривають особливості змін енергетичних параметрів розглянутого насосного устаткування під впливом факторів високої в'язкості, високої частоти обертання та малорозмірного виконання відцентрових насосних ступенів;

розроблено напівемперічну методику перерахунку напірної та енергетичної характеристик відцентрових насосів з води на високов'язку рідину з урахуванням фактора впливу високої частоти обертання їх ротора. Проведено її експериментальну перевірку на насосних ступенях заглибних насосних агрегатів типорозмірного ряду ЭЦН. Надані рекомендації стосовно вибору прийнятих типорозмірів насосних агрегатів для максимально ефективного їх використання в попередньо встановлених умовах;

результати дослідження впроваджені на промислових підприємствах України (ВАТ”ВНДІАЕН” (м.Суми), Охтирське НГВУ ВАТ ”Укрнафта”, ЗАТ "НВО "Гідромаш") та в навчальному процесі СумДУ.

Публікації автора:

  1. Антоненко С.С., Твердохлеб И.Б. Экспериментальный стенд для исследования рабочего процесса нефтяных турбонасосных агрегатов // Программа и тезисы докладов юбилейной научн.-технич. конф. "Гидроаэромеханика в инженерной практике". - Киев: НТУУ"КПІ". - 1998. -С.46- 47.

  2. Антоненко С.С., Твердохлеб И.Б. Влияние вязкости жидкости на параметры турбонасосного агрегата // Вестник НТУУ “КПИ”:Машиностроение, 1999. - Вып.35. - С. 84-88.

  3. Боровский Б.И., Твердохлеб И.Б., Антоненко С.С. Влияние параметров турбинной ступени на выбор привода турбонасосного агрегата // Вестник НТУУ "КПИ", Машиностроение. - К., 2000. – Вып.З8, Т.2. - С. 41 - 43.

  4. Антоненко С.С., Евтушенко А.А., Ткачук Ю.Я. Усовершенствование методики пересчета рабочей характеристики динамического насоса с воды на высоковязкую жидкость // Збірник наукових праць. "Удосконалення турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання". - Харків: ІПМаш ім.А.М.Підгорного НАН України, 2000. – С. 453-457.

  5. Антоненко С.С., Евтушенко А.А., Ткачук Ю.Я. Полуэмпирическая методика пересчета рабочей характеристики малогабаритного динамического насоса с воды на высоковязкую жидкость // Збірник наукових праць КДТУ "Техніка в сільскогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація".-Кіровоград: КДТУ, 2000. –Вип. 7. - С. 70-74.

  6. Антоненко С.С.,.Евтушенко А.А., Ткачук Ю.Я. Определение числа Рейнольдса при пересчете характеристик центробежных насосов с воды на высоковязкую жидкость // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». -Харьков: НТУ «ХПИ», 2001.- Выпуск 129. Ч.1. - С.380-385.

  7. Антоненко С.С. Экспериментальное исследование влияния вязкости перекачиваемой среды на рабочую характеристику насосной ступени с малоразмерным рабочим колесом // Вестник НТУУ "КПИ". - Киев: ММІ НТУУ "КПІ", 2002. - Том 2. - С. 123 - 126.

  8. Антоненко С.С. Прогнозирование рабочих характеристик нефтяных насосов ряда ЭЦН на основе анализа трехфакторного влияния условий их эксплуатации // Збірник наукових праць. "Удосконалення турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання". - Харків: ІПМаш ім.А.М.Підгорного НАН України, 2003. – С. 552 - 557.