Гидрогазодинамика. nchti_Рузанова_Гидрогазодинамика_уч_пособие (1). Гидрогазодинамика учебное пособие

• Название: Гидрогазодинамика учебное пособие
• Анкор: Гидрогазодинамика
• Дата: 11.05.2021
• Размер: 1.56 Mb.
• Имя файла: nchti_Рузанова_Гидрогазодинамика_уч_пособие (1).docx
• Тип: Учебное пособие; #203801
• страница: 14 из 17

23. Понятие о технико-экономическом расчете трубопроводов

Правильный выбор диаметра трубопровода важен потому, что сооружение и эксплуатация их обходятся дорого.

При заданной производительности d трубопровода может быть определен из уравнения расхода:

(103)

откуда

(104)

где Q – объемный расход жидкости (м³/сек).

Большим диаметрам соответствуют малые скорости ω и малые потери напора h_п, и перекачивание жидкости мало. Но при этом высоки капитальные и эксплуатационные затраты.

Оптимальный диаметр трубопровода обеспечивает минимум эксплуатационных затрат.

Пусть М – суммарные эксплуатационные затраты (руб/год).

А – расходы на амортизацию и ремонт (руб/год).

Э – затраты энергии на перекачивание по данному трубопроводу (руб/год).



Рис.28. Годовые затраты
d_опт. соответствует минимуму на кривой .

Для перекачивания жидкостей рекомендуется скорость 0,5÷2 м/сек, для газов – 15÷25 м/сек.

При малых расходах и больших гидравлических сопротивлениях нужно брать небольшие скорости.

24. Перемещение жидкости (насосы). Классификация и принцип действия насосов

Насос – гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию двигателя в механическую энергию перемещаемой жидкости.

По принципу действия насосы делятся на 2 группы:

1. 
   динамические;
   
2. 
   объемные.
   

Динамические насосы делятся на лопастные и насосы трения. К лопастным насосам относятся центробежные (ЦБН) и осевые насосы. Насосами трения являются вихревые и струйные. Объемные делятся на поршневые и ротационные. К ротационным относятся шестеренчатые, пластинчатые и винтовые.

В ЦБН давление жидкости увеличивается при вращении ее в лопастном рабочем колесе за счет центробежной силы. В осевом насосе жидкость перемещается параллельно валу с помощью устройства гребного винта.

Инжектор – встроенный насос, работающий на нагнетание.

Эжектор – струйный насос, работающий на отсасывание.

В объемных насосах давление жидкости повышается при вытеснении ее из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно или вращательно. Кроме того, применяются насосы специальных типов, например, газлифт или монтежю.

В газлифте жидкость перемещается за счет разности плотностей в самой жидкости. Их применяют при добыче нефти, чтобы поднять ее по вертикальной скважине на поверхность земли.

В монтежю жидкость перемещается за счет давления газом или паром на свободную поверхность жидкости.

25. Устройство и принцип действия поршневого насоса (ПН)

Рис.29. Поршневой насос

1 – поршень; 2 – цилиндр; 3 – всасывающий клапан; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнетательный клапан; 6 - нагнетательный патрубок.


Рис.30. Индикаторная диаграмма ПН
На диаграмме зависимость абсолютного давления в цилиндре от расстояния S, описываемого поршнем в пространстве; P_атм – атмосферное давление; P_вс и P_н – давление всасывания и нагнетания. Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение малого двигателя в возвратно-поступательное движение поршня.

При движении поршня из крайнего левого положения в правое 3 открывается, а 5 закрывается, т.е. в цилиндре образуется вакуум и жидкость из всасывающей линии поступает в цилиндр, полностью заполняя его.

Таким образом, происходит всасывание при давлении P_вс. При движении поршня из крайнего правого положения в левое давление в цилиндре подскакивает до P_н, 3 закрывается, 5 открывается и происходит выталкивание жидкости из цилиндра при давлении в линию нагнетания. Далее рабочий цикл ПН повторяется.



Рис.31. Схема поршневого насоса простого действия
На схеме ПН простого действия. В нем за 1 оборот кривошипа происходит 2 хода поршня: 1 всасывание и 1 нагнетание. Для такого ПН характерна неравномерно-прерывистая, т.е. пульсирующая подача жидкости. При открывании и закрывании клапанов происходят гидравлические удары. Это вызывает шум, характерный относительно невысоких значений основных рабочих параметров. Бороться с этим можно 2 способами:

1. 
   с помощью колпаков, играющих роль воздушных подушек, смягчающих гидроудары;
   
2. 
   вместо ПН простого действия применяют ПН кратного действия (двойного, тройного, четверного).
   

Например, ПН двойного действия снабжают второй крышкой с парой клапанов. В нем за один оборот кривошипа происходят два всасывания и два нагнетания, при этом увеличивается подача. Она становится более равномерной, растут и остальные рабочие параметры, удлиняется срок службы насоса. Для создания высоких и очень высоких давлений используют плунжерные насосы, т.к. у них вместо поршня скалка (плунжер).