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. |