Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Технические и гидравлические параметры линии рециркуляции с эжекционным устройством на мелиоративных насосных станциях оборудованных осевыми насосами

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Технические и гидравлические параметры линии рециркуляции с эжекционным устройством на мелиоративных насосных станциях оборудованных осевыми насосами"

На правах рукописи

Ананьев Сергей Сергеевич

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИНИИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ С ЭЖЁКЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ НА МЕЛИОРАТИВНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ ОБОРУДОВАННЫХ

ОСЕВЫМИ НАСОСАМИ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

гб.ФЕвт

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новочеркасск - 2012

005050089

005050089

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ГНУ «Поволжский научно-исследовательский

Защита диссертации состоится 21 января 2013 г. в 10 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д220.008.02 на базе ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет» по адресу: 400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26, зал заседаний.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 20 декабря 2012 года и размещен на официальных Интернет-сайтах ВАК РФ и ВолГАУ.

Тарасьянц Сергей Андреевич

Официальные оппоненты: Абезин Валентин Германович

доктор технических наук, профессор, Заслуженный работник сельского хозяйства РФ, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», профессор кафедры «Сельскохозяйственные машины»

Соловьёв Александр Васильевич

кандидат технических наук, директор ФГБУ Управление «Волгоградмелиоводстрой»

институт эколого-мелиоративных технологий»

РАСХН

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследовании. Подъем сельского хозяйства в Российской Федерации рассматривается Правительством в качестве национального проекта.

Для получения гарантированного урожая необходимо восстановить регулярное орошение сельскохозяйственных культур. На существующих мелиоративных головных насосных станциях, в основном, установлены осевые насосы типа OB (оссвой вертикальный) и ОГПЗ (осевой, вертикальный насос с приводом поворота лопастей) с камерным подводом воды. Проектирование отметок заглубления оси насоса относительно горизонта воды в водоисточнике проводится по заводским характеристикам насоса.

В практике эксплуатации горизонты воды в водоисточниках (как в реках, так и подводящих каналах) колеблются в широких пределах, что при падении уровней практически парализует работу насосных станций и всего орошаемого участка из-за уменьшения величины кавитационного запаса, который строго регламентируется заводами-изготовителями. Изменить существующее положение возможно установкой линии рециркуляции с эжекционными устройствами, создающими, в случае необходимости, дополнительный подпор ггеред рабочим колесом насоса.

Степень разработанности темы. Эжекционные устройства, в которых путем непосредственного контакта (смешения), осуществляется процесс передачи кинетической энергии одного потока другому, называют струйными насосами (струйными аппаратами).

Известны работы как Российских, так и зарубежных исследователей Г.Е. Мускевича (Мускевич Г.Е., 1970), Х.Ш. Мустафина (Мустафин Х.Ш., 1974), П.Н. Каменева (Каменев П.Н., 1950), Ю.Л. Кирилловского (Кирилловский IO.JI., 1960), Е.А. Соколова (Соколов Е.А., 1989), Н.М. Зингера (Зингер Н.М., 1949), Н.Т. Назарова (Назаров Н.Т., 1965) и др. занимающихся проблемой повышения высоты всасывания центробежных насосов с установкой

эжекционных устройств во всасывающих трубопроводах центробежных насосов.

Работы ученых по проблемам повышения высоты всасывания осевых насосов за счет установки струйных насосов в камерах подвода воды к осевым насосам практически отсутствуют из-за сложности расчета при решении задач по теории смешения двух потоков. На поиск данных решений направлена настоящая работа.

Цель работы - разработка эффективных конструктивных и технологических схем и методов расчета совместной работы эжекционных устройств и осевых насосов при резких колебаниях уровней воды в водоисточнике.

Задачи исследований:

- изучить состояние известных теорий расчета смешения двух однородных потоков;

- экспериментальным путем установить зависимость коэффициента потерь на смешение потоков от подачи насоса, а также геометрические и гидравлические параметры наиболее эффективной конструкции эжекционного устройства, величину возможного увеличения статического напора перед лопатками осевого насоса;

- на основе известных теорий расчета смешения двух однородных потоков разработать теоретические основы расчета линии рециркуляции осевых насосов с эжекционными устройствами;

- экономически обосновать использование линии рециркуляции на головных мелиоративных насосных станциях, при внезапных понижениях уровня воды в водоисточнике.

Научная новизна исследований. В работе научно обоснованы:

- методика расчета совместной работы осевых насосов и эжекционных устройств при внезапных понижениях уровня воды в водоисточнике;

математические зависимости определения возможной величины увеличения кавитационного запаса осевых насосов с помощью линии рециркуляции.

Теоретическая и практическая значимость работы. Изложенные в диссертационной работе результаты исследований по методике расчета линии рециркуляции, по увеличению кавитационного запаса осевых насосов и по месту установки в приемной камере эжекционных устройств дают возможность проверить практические расчеты в условиях водохозяйственных проектных и эксплуатационных организаций. Рекомендации по проектированию линий рециркуляции переданы в Ставропольмелиоводхоз, Ростовмелиоводхоз, внедрены на головной насосной станции Азовской оросительной системы Ростовской области. Акты внедрения приложены в диссертации.

Методология и методы исследований. Теоретические исследования проведены методами расчета, предлагаемыми в современной литературе с использованием полученных экспериментальных данных по величинам коэффициента потерь на смешение Ч7 и коэффициента гидравлического сопротивления сопла Экспериментальные исследования и обработка их результатов проведены методами теории планирования эксперимента, предложенными В.А. Вознесенским и Ю.П. Адлером. Контроль величин расходов и напоров проводился стандартными способами с использованием пьезометров, пружинных и дифференциальных манометров, ультразвукового расходомера.

Положения выносимые на защиту:

- экспериментальные зависимости для расчета величины коэффициента потерь на смешение двух однородных потоков, коэффициента гидравлического сопротивления сопла эжекционного устройства, величины кавитационного запаса осевого насоса;

- методика расчета совместной работы кольцевого эжекционного устройства, установленного на входе потока в осевой насос;

- технические решения и технологический процесс использования эжекционных устройств в приемных камерах осевых насосов.

Степень достоверности и апробация результатов подтверждается анализом литературных исследований, проведенных учеными с начала

прошлого века до настоящего времени, объемом натурных экспериментальных исследований, математически обработанных современными способами. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГБОУ ВПО «НГМА» «Совершенствование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК» (26-27 мая 2011 г). «Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН 29-30 сентября 2011 г.), на всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития мелиоративного, лесомелиоративного и водохозяйственного комплекса Юга России» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН 4 октября 2012 г.), а также на Донской аграрной научно-практической конференции «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса задачи и перспективы» (25-26 октября 2012г. г. Зерноград).

Материалы диссертации опубликованы в 8 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ - 4, объемом 3 п.л. (на долю автора приходится 2,6 п.л.)

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследований, степень ее разработанности, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, методология и методы исследований, основные положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробация результатов.

В первой главе «Известные теории смешения двух однородных потоков в струйных насосах» приводится литературный обзор известных теорий смешения двух однородных потоков.

До настоящего времени теория развивалась, в основном, как исследование и разработка методов расчета струйных аппаратов определенного назначения.

Известные методы расчета, основанные на теории смешения двух потоков, базируются на использовании уравнения количества движения, составленного для отсека жидкости между начальным и конечным сечениями смесительной камеры и в основном отличаются друг от друга полнотой учета потерь энергии.

Г. Цейнер (1989), используя уравнение количества движения, получает зависимость для расчета полной энергии при смешении потоков

е„ ++ ап2 - +со

и приращения давления в камере смешения

Р.-Р„ 1

^у^уА.^у

Л ,

(2)

Ра

где - рабочий расход; К0 - скорость в сопле; - подсасываемый расход; - суммарный расход; ¡У0 - скорость подсасываемого потока; К - скорость смешанного потока; рс и р0 - соответственно статическое давление смешанного и рабочего потоков; - коэффициент учитывающий потери энергии при смешении (принимается равным 0,75).

Известны другие теории Б.Э. Фридмана (Фридман Б.Э., 1960),

V

определившего опытным путем поправочный коэффициент Я = -^- = 0,75.

Теория А. Гибсона (Гибсон А., 1930) основанная также на уравнении количества движения, с доказательством величины коэффициента 1.

Авторами последних лет и нашего времени Х.Ш. Мустафиным (Мустафин Х.Ш., 1974), Е.Я. Соколовым (Соколов Е.Я., 1989), Г.Е. Мускевичем (Мускевич Г.Е., 1970) и др. в известные, методы расчета струйных аппаратов практически ничего нового не внесено и в расчетах при определении потерь энергии на смешение, используется коэффициент равный 0,75.

Во второй главе приводятся схемы использования и конструкции струйных аппаратов.

Струйные аппараты используются в разнообразных технологических процессах. Широкое их применение обусловлено простотой конструкции и технологиями изготовления, малыми габаритами и массой, отсутствием подвижных рабочих органов, полной герметичностью, надежностью в эксплуатации. Такого вида достоинства, несмотря на весьма низкий КПД (до 20%), обеспечили им применение в самых различных областях техники.

За последнее время появилось несколько новых конструкций, по энергетической эффективности превосходящие ранее описанные в литературе:

- с кольцевой одноповерхностной рабочей струей, конструкция В.А. Бородзича, (КПД до 3 0%);

с кольцевой двухповерхностной рабочей струей конструкция Г.Е. Мускевича, КПД до 40%; конструкция С.А. Тарасьянца, КПД до 45%.

Более совершенных конструкций в настоящее время нет и, очевидно, не будет еще долгие годы, т.к. энергетические возможности струйных аппаратов практически исчерпаны.

В главе также описано насосное оборудование, применяемое на головных мелиоративных насосных станциях.

Указано, что одним из способов повышения кавитационного запаса осевых насосов является впуск во всасывающую линию струи воды с помощью эжекционных устройств. В этом случае кинетическая энергия вводимой струи передается основному потоку, что приводит к возрастанию в нем потенциальной энергии.

В третьей главе описаны экспериментальные исследования линии рециркуляции и показаны их опытные результаты.

Испытания струйных насосов, установленных на входе осевого насоса ОПВ2-1Ю с целью определения возможности повышения высоты всасывания осевых насосов, проводились на циркуляционной насосной станции Новочеркасской ГРЭС.

Проведено 3 группы опытов, первые два с коническим соплом, третья с кольцевым соплом (рис. 1, 2, 3). .

Результаты экспериментальных данных приведены в таблицах 1, 2,3.

1 - трубопровод линии рециркуляции 0426 мм; 2 - сопло 0120 мм; 3 - рабочее колесо насоса; 4 - напорный трубопровод насоса Рисунок 1 - Схема сопла и его расположение по первому опыту

1 - трубопровод линии рециркуляции 0426 мм; 2 - сопло 0200 мм; 3 - рабочее колесо; 4 - входной конфузор насоса; 5 - выправляющий аппара насоса; 6 - лопатки рабочего колеса Рисунок 2 - Схема сопла и его расположение по второму опыту

Испытания эжекционного устройства по III группе опытов с кольцевым соплом показали практическое совпадение расчётных и фактических значений величины увеличения статического напора на оси рабочего колеса.

Величина увеличения статического напора при расходе в линии рециркуляции 1800 м3/ч разнице отметок горизонта воды в канале и оси колеса 3,15 м составила примерно 0,8 м.

Результаты испытаний по первым двум опытам с коническими соплами не принесли положительных результатов, что объясняется ошибочным определением расстояния от обреза сопла до начала обтекателя рабочего колеса.

1 - рабочее колесо насоса; 2 - кольцевое двухповерхностное эжекционное устройство; 3 - трубопровод линии рециркуляции 0426 мм; 4 - опора эжекционного устройства Рисунок 3 - Схема кольцевого двухповерхностного сопла и его расположения по третьему опыту

Таблица 1 - Результаты испытаний эжекционного устройства с коническим соплом по первому опыту

Дата tliß °С Уровень в канале, Нв, м Положение рециркуляции ЦЭН-4Б Рцэн Е, кгс/см2 Р линии рециркуляции, кгс/см2 Р на всасе ЦЭН-4Б, мм 1цзп Б, А Gll/B на рециркуляцию, м3/ч Gu/в на конденсатор Б, м3/ч и. на выходе А/Б °С

27.12 2010 10,5 0,9 Отключена 1,33 - +80+ -60 100 14800 0 20,2/20

Открыта 50% 1,31 0,96 +60+-120 100 14500 «270 20,2/20

Открыта 75% 1,31 1,08 +20+-200 100 14100 »550 20,2/20

Открыта 100% 1,31 1,09 +20+-200 100 14100 «550 20,2/20

28.12 2010 10,0 0,9 Отключена 1,43 - -500 118 17600 0 19,8/19

Открыта 30% 1,4 0,95 -570+ -710 118 17300 «290 19,8/19,2

Открыта 50% 1,4 1,08 -720+ -750 118 16700 «750 19,8/19,2

Открыта 100% 1,4 1,16 -740+ -760 118 16700 «750 19,8/19,2

Таблица 2 - Результаты испытаний эжекционного устройства с коническим соплом по второму опыту

Дата tuB °с Уровень в канале/над осью рабочего колеса, Нв, м ' Положение .рециркуляции •ЦЭН-4Б Рцэнп» кгс/см2 Р линии рециркуляции, кгс/см21 Р на всасе ЦЭН-4Б, мм ■1цЭИ4Б. А Ои/в на конденсатор 4Б, м3/ч 0,,/в на рециркуляцию, м3/ч Р сифона, кПа W« на выходе конденсатора °С Р ц/в на входе в конденсатор, кгс/см2

28.02.11 7 1,0 Отключена 1,32 - 80-й 20 98 15600 0 -61/-61 16,8/17,4 0,2

Открыта ■30% 1,29 0,3 -80-й 40 98 15000 «600 -61/-61 16,8/17,5 0,19

Открыта 70% 1,28 0,8 120-:-160 98 14800 «800 -61/-61 17/17,6 0,19

Открыта 100% 1,28 0,95 140-Я 60 98 14400 «1200 -61/-61 17/17,6 0,19

Таблица 3 - Результаты испытаний эжекционного устройства с кольцевым соплом по третьему опыту

Дата tjjjj "С Уровень в канале/ над осью рабочего колеса, Нв, м Положение рециркуляции ЦЭН-4Б РцЭНБ, кгс/см2 Р линии рециркуляции, кгс/см2 Р на всасе ЦЭН-4Б, мм 1цэшБ, А Gu/в на конденсатор, м /ч Gu/o на рециркуляцию, м3/ч Р сифона, Б, кПа 1ц/в на выходе конденсатора °С Р ц/в на входе в конденсатор, кгс/см2

Отключена 1,28 -0,1 -904-100 96 15700 0 -621-62 12,8/13,8 0,2

28.03.11 4 3,15 Открыта 50% 1,2 0,2 +200-И-210 94 14500 «1200 .-621-62 12,8/13,8 0,2

Открыта 100% 1,2 0,7 +750-И-800 94 13900 «1800 -62J-62 12,8/13,8 0,2

Кроме того, в главе приведены экспериментальные исследования для определения оптимальных параметров и геометрических размеров кольцевого сопла, использованного на линии рециркуляции насосной станции. Метод исследований - экспериментальный, параметр оптимизации - подпор Д/г на выходе устройства в зависимости от изменяющихся параметров. Задача оптимизации решалась методами теории планирования эксперимента. Для оценки влияния каждого из представленных выше факторов на выход процесса проведена группа опытов по плану ДФЭ с определяющим контрастом I = Х,Х2Х3Х5 = Х,Х2Х4Х6 = Х3Х4Х5Х6 (3)

Интервалы варьирования и уровни факторов представлены в таблице 4, матрица планирования и результаты опытов в таблице 5.

Таблица 4 - Интервалы варьирования и уровни факторов

Кодированные значения параметров Факторы Нижний уровень фактора -1 Нулевое значение фактора 0 Верхний уровень фактора 1 Интервалы

X, Подача, м7ч, ри 1200 1600 2000 400

Х2 Расстояние до обтекания, мм, Ь 500 900 1300 400

Х3 Диаметр наружного сопла, мм, ¿о 300 400 500 100

х4 Диаметр входа в сопло, мм, <Лт 150 260 370 110

Х5 Расстояние до дна приёмной камеры, мм, 1 300 400 500 100

Х6 Диаметр линии рециркуляции, мм, с1р 150 216 370 66

По результатам вычисления значений коэффициентов построена ранжировочная кривая, соответствующая уравнению, позволяющему оценить влияние (в пределах изученного интервала варьирования) каждого фактора на величину А/г:

ДА = 349,63 +69,50 х, +39,88 х2 +24,75 +7,25 х4 +4,75 х5 +1,87 хв. (4)

Таблица 5 - Матрица планирования и результаты опытов

Опыты Кодирование значений факторов Выход процесса

X, ((Зо) Х2(Ь) Х3 (¿о) х4 (с1ш) Х5 (/) Х6(С1Р)

1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 342

2 -1 -1 -1 -1 +1 -1 210

3 -1 -1 -1 +1 -1 -1 222

4 -1 -1 +1 + 1 +1 + 1 278

5 +1 +1 +1 +1 +1 ' +1 500

6 +1 -1 -1 +1 +1 +1 368

7 -1 +1 -1 +1 +1 +1 308

8 + 1 -1 -1 -1 -1 +1 341

9 + 1 +1 -1 +1 -1 -1 435

10 -1 +1 +1 -1 +1 -1 340

11 -1 -1 +1 -1 -1 +1 256

12 + 1 -1 +1 -1 +1 -1 401

13 +1 +1 + 1 -1 -1 +1 476

14 + 1 +1 -1 -1 +1 -1 430

15 -1 +1 -1 -1 -1 +1 285

16 + 1 -1 +1 + 1 -1 -1 402

В четвертой главе приведен расчет системы рециркуляции осевых насосов на головных мелиоративных насосных станциях при понижении уровня воды в водоисточнике.

Расчет системы рециркуляции проведен для подачи насоса от 7000 до 18000 м3/ч и расходе в линии рециркуляции не превышающей 10% от основной подачи с целью определения максимальной величины увеличения статического напора перед рабочим колесом, в следующей последовательности:

-по справочным данным определялись потери напора в приемной камере насоса и оставшегося статического напора при подаче от 7000 до 18000 м7ч (табл. 6);

-рассчитывался диаметр подающего трубопровода по известным гидравлическим зависимостям, с учетом опытного коэффициента гидравлического сопротивления кольцевого сопла ¿¡о = 0,1 (426 мм);

-определялась величина коэффициента потерь энергии на смешение потоков и увеличения кавитационного запаса насоса в зависимости от подачи.

Известно, что при включенном насосе статический напор перед колесом уменьшается на величину удельной кинетической энергии основного потока

К

В расчетном случае величина статического напора при отключенном насосе принята 3,15 м, оставшийся статический напор при расходах от 7000 до 18000 м3/ч приведен в таблице 6, из которой видно, что при изменении подачи от 7000 м3/ч до 18000 м3/ч оставшийся статический напор изменялся соответственно от +2,52 до -0,96 м, с помощью которого определялась полная экспериментальная энергия.

Теоретический расчёт полной энергии проведён по зависимости (1) с учётом литературной величины коэффициента потерь на смешение потоков 0,75.

Таблица 6 - Величины оставшегося статического напора перед колесом

в зависимости от подачи насоса (без рециркуляции)

Подача насоса Скорость входа основного потока на колесо, м/с Скоростной напор перед колесом, м Потеря напора от входа в приемную камеру до входа в колесо, м, Оставшийся статический напор перед колесом, м, З^-Ппу-У2^ (без рециркуляции)

м3/ч м3/с

7000 1,94 2,04 0,21 0,416 2,520

8000 2,22 2,33 0,27 0,520 2,360

9000 2,5 2,63 0,35 0,660 2,140

10000 2,77 2,91 0,43 0,820 1,900

11000 3,05 3,21 0,52 0,990 1,640

12000 3,33 3,5 0,62 1,190 1,340

13000 3,6 3,79 0,73 1,380 1,104

14000 3,88 4,08 0,85 1,610 0,690

15000 4,16 4,37 0,97 1,860 0,320

16000 4,44 4,67 1,11 2,130 -0,090

17000 4,72 4,96 1,25 2,400 -0,500

18000 5 5,26 1,41 2,700 . -0,960

Используя данные таблицы 6, по зависимости ¥ = —, (здесь Ээ - полная

Эр

экспериментальная величина энергии, Эр - полная расчетная величина энергии)

определялся коэффициент потерь на смешение в зависимости от подачи насоса (табл. 7, рис. 4).

Таблица 7 - Потери на смешение потоков и сравнительные величины

полных опытных и расчетных энергий для кольцевого сопла при расходе 1800 м3/ч

Подача насоса, м3/ч Суммарные потери напора приемной камеры, м Полная экспериментальная энергия, Ээ,м Полная расчетная энергия, Эр, м Коэффициент потерь на смешение, Э3 Оптимальная зона эксплуатации

кинетическая, м потенциальная, м полная, м

7000 0,41 2,24 0,21 2,52 2,73 0,82 Рекомендуе мая зона эксплуатации насоса

8000 0,52 2,13 0,27 2,36 2,63 0,81

9000 0,66 2,09 0,31 2,30 2,61 0,80

10000 0,82 1,95 0,35 2,14 2,49 0,78

11000 0,99 1,73 0,43 1,90 2,33 0,74

12000 1,19 1,52 0,52 1,64 2,16 0,70

13000 1,38 1,28 0,60 1,34 1,94 0,66

14000 1,61 1,18 0,73 1,10 1,83 0,64

15000 1,86 0,93 0,85 0,69 1,54 0,60

16000 2,13 0,74 0,97 0,32 1,29 0,51

17000 2,40 0,44 1,11 -0,2 0,9 0,48

18000 2,70 0,30 1,25 -0,5 0,75 0,40

При наличии зависимости данного коэффициента ¥ от подачи насоса определяется фактическая полная энергия смешанных потоков.

Ч'т

Подача, тыс.мЗ/ч

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента потерь на смешение от подачи насоса

С другой стороны, известно, что суммарная величина энергии состоит из суммы потенциальной и кинетической энергии суммарного потока

8Ро 2ё

(5)

Разность величины , определенного по зависимости (5), и оставшегося

т

статического напора дает величину увеличения кавитационного запаса (рис. 5).

ЛИ, м

0,9 -, 0,8 -0,7 0,6 0,5 -0,4 0,3 -0,2 -ОД

о

6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0.13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 Подача, тыс.мЗ/ч

Рисунок 5 - Зависимость увеличения кавитационного запаса насоса ОПВ2-1Ю от подачи В пятой главе приведено экономическое обоснование использования линии рециркуляции на головных мелиоративных насосных станциях

В настоящем экономическом расчете рассматривается не сравнение работы двух вариантов, базового и переоборудованного насосного агрегата, а сравнение работы одного агрегата при различных эксплуатационных вариантах.

Рассчитана головная мелиоративная насосная станция, укомплектованная осевыми насосами ОПВ2-ПО с целью определения годового экономического эффекта при работе одного насосного агрегата от ввода насоса в эксплуатационный режим с оптимальным КПД методом повышения величины кавитационного запаса с помощью линии рециркуляции при пониженных уровнях воды в водоисточнике.

Затраты на разработку линии рециркуляции приняты ориентировочно в размере 1% от стоимости электронасосного агрегата - 250940 руб.

Сравнение потребляемой мощности насоса в зависимости от КПД и кавитационного запаса приведено в таблице 8.

Таблица 8 - Фактическая величина потребляемой мощности насоса

в зависимости от кавитационного запаса

Подача насоса, Кавитационный запас, ЛИ, м Напор, м КПД, г] Потребляемая мощность, кВт

М'7ч м3/с

7000 1,94 2,5 (срыв) 14,0 0,2 1330,8

8000 2,22 3,7 12,0 0,65 ' 870,2

9000 2,50 4,0 11,5 0,68 414,3

10000 2.77 6.0 11.0 0,70 426.5

11000 3,05 8,0 10,7 0,75

12000 3,33 8,5 10,5 0,80 426,4

13000 3,60 9,0 10,0 0,81 435,5

14000 3,88 9,5 9,50 0,81 445,9

15000 4,16 10,0 9,0 0,82 447,4

16000 4,44 10,5 8,50 0,82 451,0

17000 4,72 11,0 8,40 0,83 468,1

18000 5,00 12,0 8,20 0,84 478,3

На рисунке б показана зависимость энергетических параметров насоса от кавитационного запаса ЛИ. Анализ таблицы 8 и рисунка 4 показывает, что при величине кавитационного запаса от 2,5 м до 8 м и при подаче от 7000 м3/ч до 11000 м3/ч КПД колеблется от 0,2 до 0,75.

Анализ таблицы 8 показывает, что фактическая величина потребляемой мощности при кавитационном запасе 2,5 м равна 1330,8 кВт, при величине КПД 0,2. Кроме этого из таблицы 8 видно, что при кавитационном режиме, потребляемая мощность превышает номинальную в 1,3 раза. В случае, когда уровень воды в засушливые годы падает до критического уровня (в расчетном случае могут быть падения до 90 дней, ориентировочно 2160 часов (июнь, июль, август) подача осевого насоса на мелиоративных станциях может прекратиться, что влечет за собой прекращение орошения на тысячах гектарах, а в некоторых случаях нагрузка на двигатель увеличиться в 1,3-1,5 раза, т.е. перерасход энергии на станции с одним осевым насосом ОПВ2-1Ю определится (1330,8 - 870,2) 2160 = 994896 кВт.час.

а. ^--

о.в )-

I о..!—

1

о.4-

о.2. ;-

О 1-----------------------

О 2 А- в В ХО 12

гм, кВт

ХООО Т---------

ЭОО ' -У^Г^

ВОО 700 600 500

■*оо

Рисунок 6 - Зависимость энергетических параметров насоса ОПВ2-110 от кавитационного запаса Ак

Экономический эффект при стоимости 1 кВт.ч 3,08 руб. составит 3064296 руб., а с учетом стоимости материалов и монтажа линии рециркуляции 3,83 млн. руб.

Заключение

1. На основании обзора известных литературных источников установлено, что повышение высоты всасывания центробежными насосами с трубопроводами на всасывающей линии возможно с использованием струйных насосов, применение струйных аппаратов с установкой их в приемной камере и использованием линии рециркуляции для повышения кавитационного запаса осевых насосов в научной литературе не наблюдается.

2. До настоящего времени в существующих расчетных методах смешения двух потоков практически невозможно теоретическим путем учесть потери

энергии для каждого потока. Наиболее оптимальным вариантом расчетного метода является вариант теории проф. Г. Цейнера, предложенный в начале прошлого века, и основанный на применении уравнения импульса сил к смешиваемым потокам с включением в расчетный метод, теории проф. П.Н. Каменева, учитывающей величины потерь энергии на внезапное расширение в камерах смешения.

3. Напоры и КПД струйных аппаратов, как правило, занижены до величины 20 м и 30-32% из-за неравномерного распределения скорости в живых сечениях взаимодействующих потоков, что необходимо учитывать при расчетах.

4. Для расчета струйных аппаратов необходимо в теоретические зависимости вводить опытные коэффициенты гидравлических сопротивлений входа , сопла , смесителя ^ и диффузора , в противном случае расхождение между теоретическими и экспериментальными данными могут достигнуть 50%.

5. Для увеличения кавитационного запаса осевого насоса необходимо иметь величину кинетической энергии рециркуляционного потока, сравнимую по величине с кинетической энергией основного потока, в таком случае в приемной камере, перед рабочим колесом увеличивается значение потенциальной энергии и соответственно кавитационного запаса.

6. При испытаниях конических сопел 0120 мм и 0200 мм с расчетными расходами соответственно 576 м3/ч и 1623 м3/ч наблюдалось нулевое повышение кавитационного запаса в первом случае и 80-120 мм во втором случае, что не совпадает с расчетами на 30-40%.

7. Для выхода рециркуляционного потока необходимо принять устройство, с помощью которого выходящий рециркуляционный поток должен обтекать обтекатель, не создавая дополнительных сопротивлений перед рабочим колесом насоса. В случае, когда расчет проводится для насоса ОПВ2-1Ю, размеры кольцевого сопла должны быть в пределах 0,514 (наружного) и 0,434 м (внутреннего).

8. На основании проведенных экспериментальных исследований, расход рециркуляционного потока необходимо определять как из условий

' сопоставления кинетических энергий, так и методами расчета эжекционных устройств с применением теорий смешивания потоков Г.Цейнера и П. Каменева.

9. При использовании линии рециркуляции, место установки сопла имеет важное значение, т.к. смешивание потоков должно происходить без дополнительных сопротивлений (обтекатель рабочего колеса и рассекатели потока в приемной камере).

10. Подвод рециркуляционного потока к лопаткам рабочего колеса должен иметь вид кольца, в этом случае струя обтекает обтекатель без дополнительных сопротивлений, ограничивающих величину увеличения кавитационного запаса, что определено экспериментальными исследованиями позволившими, в таком случае, увеличить кавитационный запас на 0,80-0,85 м.

11. По результатам экспериментальных исследований с применением теории планирования эксперимента, создана математическая модель, позволяющая проводить расчеты величины кавитационного запаса от расхода в линии рециркуляции (1200-2000 м3/ч) расстояния до обтекателя Ь от 0,5 до 1,3 м, диаметра наружного сопла с10 от 0,3 до 0,5 м, диаметра входа в сопло с1ч от 0,15 до 0,37 м, расстояния до дна приемной камеры / от 0,3 до 0,5 м, и диаметра линии рециркуляции ¿р от 0,15 до 0,37 м.

12. Расчет экономического эффекта показал, что в случае понижения уровня воды в водоисточнике на 90 дней (июнь - август) экономический эффект от установки линии рециркуляции на одном насосном агрегате ОПВ 2-110 головной мелиоративной насосной станции может достигнуть 3 млн. руб. .

Рекомендуется:

- на линии рециркуляции перед входом на колесо установка эжекционного устройства кольцевого типа с внутренним диаметром, равным наружному диаметру обтекателя насоса;

- внутренний диаметр линии рециркуляции необходимо принимать с условием, когда скорость рециркуляционного потока не должна превышать 1 м/с (скорость для всасывающих трубопроводов центробежных насосов) в этом случае потери в трубопроводе минимальны, а скорость выхода потока из сопла максимальна;

- при расчетах эжекционного устройства на линии рециркуляции рекомендуется принимать такую конструкцию кольцевого двухповерхностного сопла, для которой известны все коэффициенты гидравлических сопротивлений элементов определенных экспериментальным путем.

Перспективы дальнейшей разработки темы: - установить возможность использования разработанной методики расчета повышения кавитационного запаса для всего ряда осевых, вертикальных и диагональных насосов;

разработать технологический процесс эксплуатации линии рециркуляции на головных мелиоративных насосных станциях в зависимости от отметки горизонта воды в водоисточнике.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Ананьев, С.С. Испытания струйных насосов, установленных на линии рециркуляции циркуляционных осевых насосов Новочеркасской ГРЭС [Электронный ресурс] / С.С. Ананьев, С.А. Тарасьянц // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - №79 (05). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/05/pdf7l6.pdf.

2. Ананьев, С. С. Методика экспериментальных исследований струйного устройства, оснащенного линией рециркуляции [Электронный ресурс] / С.С.Ананьев, С. А. Тарасьянц, А. Г. Кондратьев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2012. - №3(07). — Режим доступа: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udbl3-recl25-fild6.pdf.

3. Ананьев, С.С. Экспериментальные исследования струйного устройства, установленного перед рабочим колесом осевого насоса [Электронный ресурс]/

С.С. Ананьев, С.А. Тарасьянц, А.Г. Кондратьев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2012. - №4(08), - Режим доступа: http://vvww.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udbl 3-recl47-field6.pdf.

4. Ананьев, С.С. Экономическое обоснование использования линии рециркуляции на головных мелиоративных насосных станциях [Электронный ресурс] / С.С. Ананьев, С.А. Тарасьянц // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - №09 (83). - Режим доступа: hlip://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/20.pdf.

в других изданиях:

5. Тарасьянц, С.А. К вопросу об определении потерь напора в приемной камере циркуляционного насоса / С.А. Тарасьянц, Ананьев С.С. // Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства: материалы науч.-практ. конф. (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) 29-30 сентября 2011 г. / Новочерк. гос. мелиор. академия - Новочеркасск, 2011. - С. 191.

6. Тарасьянц, С.А. Расчет диаметра подающего трубопровода на рециркуляцию для циркуляционных насосов Новочеркасской ГРЭС / С.А.Тарасьянц, С.С. Ананьев // Совершенствование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК: Сборник научных трудов межвузовского научно-практического семинара / Новочерк. гос. мелиор. академия - Новочеркасск, 2011. - С. 189.

7. Тарасьянц, С.А. Определение потерь напора в приемной камере циркуляционного насоса Новочеркасской ГРЭС / С.А. Тарасьянц, С.С.Ананьев // Совершенствование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК: Сборник научных трудов межвузовского научно-практического семинара / Новочерк. гос. мелиор. академия - Новочеркасск, 2011.-С. 26.

8. Ананьев, С.С. Выбор конструкций сопел струйных насосов, установленных на линии рециркуляции циркуляционных осевых насосов Новочеркасской ГРЭС/ С.С. Ананьев // Зерноград, 2012.

Подписано в печать 14Д2,2012г. Формат 60x84

Объем уч. изд. 1 п.л. Тираж 100 экз. . Заказ № 421

Отдел оперативной полиграфии ФГБОУ ВПО НГМА, 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.

Хб

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ананьев, Сергей Сергеевич

Введение.

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕОРИЙ СМЕШЕНИЯ ДВУХ ОДНОРОДНЫХ ПОТОКОВ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА СТРУЙНЫХ АППАРАТОВ.

1.1 Известные теории смешения двух однородных потоков.

1.2 Существующие методы расчетов струйных аппаратов.

2 СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И КОНСТРУКЦИИ СТРУЙНЫХ АППАРАТОВ.

2.1 Назначение и конструкции струйных насосов.

2.2 Насосное оборудование, применяемое на головных мелиоративных насосных станциях

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИНИИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ.

3.1 Испытания эжекционных устройств в линии рециркуляции осевых насосов.

3.2 Построение математических моделей процесса активации потока воды.

3.3 Окончательный эксперимент.

3.4 Расчет сечений и анализ поверхности отклика.

3.5 Комплексная оптимизация параметров процесса и расчёт поверхности отклика.

4 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОСЕВЫХ НАСОСОВ ПРИ ПОНИЖЕННЫХ УРОВНЯХ ВОДЫ В ВОДОИСТОЧНИКЕ.

4.1 Определение потерь напора в приемной камере осевого насоса.

4.2 Расчет диаметра подающего трубопровода.

4.3 Расчет полной и кинетической энергии основного и рециркуляционного потоков в приемной камере, определение коэффициента потерь на смешение.

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛИНИИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ НА ГОЛОВНЫХ МЕЛИОРАТИВНЫХ

НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Технические и гидравлические параметры линии рециркуляции с эжекционным устройством на мелиоративных насосных станциях оборудованных осевыми насосами"

Актуальность проблемы. Подъем сельского хозяйства в Российской Федерации, рассматривается правительством в качестве национального проекта.

Для получения гарантированного урожая необходимо восстановить регулярное орошение сельскохозяйственных культур. На существующих головных насосных станциях, в основном установлены осевые насосы типа ОВ и ОПВ с камерным подводом воды. Проектирование отметок заглубления оси насоса относительно горизонта воды в водоисточнике проводится по заводским характеристикам насоса.

В практике эксплуатации горизонты воды в водоисточниках (как в реках, так и подводящих каналах) колеблются в широких пределах, что при падении уровней практически парализует работу насосных станций и всего орошаемого участка из-за уменьшения величины кавитационного запаса, который строго регламентируется заводами изготовителями. Изменить существующее положение возможно установкой линии рециркуляции с эжекторными устройствами (струйными насосами), создающими в случае необходимости, дополнительный подпор перед рабочим колесом насоса, компенсирующий кинетическую энергию основного потока входящего на лопатки рабочего колеса и повышающий потенциальную энергию, тем самым реализующий падение уровня воды в водоисточнике.

Известны работы как Российских, так и зарубежных исследователей занимающихся проблемой повышения высоты всасывания центробежных насосов с установкой эжекционных устройств во всасывающих трубопроводах. Г.Е. Мускевич, Х.Ш. Мустафин, П.Н. Каменев, Ю.Л. Кирилловский, Е.А. Соколов, Н.М. Зингер, Н.Т. Назаров и др. [15, 35, 78, 80, 82].

Работы ученых по проблемам повышения высоты всасывания осевых насосов, решаемых с помощью установки струйных насосов в камерах подвода воды к осевым насосам, практически отсутствуют из-за сложности расчета при решении задач по теории смешивания двух потоков. На поиск данных решений направлена настоящая научно-исследовательская работа.

Цель работы - разработка эффективных конструктивных и технологических схем и методов расчета совместной работы эжекционных устройств и осевых насосов при резких колебаниях уровней воды в водоисточнике, с целью повышения кавитационного запаса.

Задачи исследований:

- изучить состояние известных систем повышающих высоту всасывания насосов;

- экспериментальным путем определить место установки, оптимальные гидравлические и геометрические параметры эжекционного устройства в камере подвода потока к лопаткам осевого насоса;

- разработать теоретические основы расчета совместной работы кольцевого эжекционного устройства установленного на входе потока перед лопатками осевого насоса;

- экономически обосновать использование линий рециркуляции на головных мелиоративных насосных станциях, при внезапных понижениях уровня воды в водоисточнике.

Основные положения выносимые на защиту

- методика расчета совместной работы кольцевого эжекционного устройства, установленного на входе потока в осевой насос;

- экспериментальные зависимости для расчета величины увеличения кавитационного запаса осевого насоса; технические решения и технологический процесс использования эжекционных устройств в приемных камерах осевых насосов.

Объекты исследования. В качестве основных объектов исследовались:

- струйные аппараты различных конструкций с целью определения величины кавитационного запаса;

- насосные станции, комплектуемые осевыми насосами и эжекционными устройствами.

Методика исследований. Экспериментальные исследования проведены в натурных условиях на циркуляционных насосных станциях, оборудованных осевыми насосами. При проведении исследований использовались стандартные общепринятые методики, тарированные пружинные и дифференциальные манометры. В основу теоретических исследований положена теория Цейнера по смешению двух однородных потоков.

Научная новизна работы. В работе научно обоснована:

- методика расчета совместной работы осевых насосов и эжекционных устройств при внезапных понижениях уровня воды в водоисточнике;

- математические зависимости для определения опытным и теоретическим путем возможной величины увеличения кавитационного запаса осевых насосов с помощью линии рециркуляции.

Практическая значимость работы. Изложенные в диссертационной работе результаты исследований по методике расчета линии рециркуляции, по увеличению кавитационного запаса осевых насосов, по месту установки в приемной камере эжекционных устройств, дают возможность проверить практические расчеты в условиях водохозяйственных проектных организаций.

Рекомендации по проектированию линий рециркуляции переданы в объединения «Ставропольмелиоводхоз», «Ростовмелиодхоз» внедрены на головной насосной станции Азовской оросительной системы Ростовской области, на циркуляционной насосной станции Новочеркасской ГРЭС.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности 06.01.02. «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» Тема диссертационной работы соответствует п. 9 - «Разработка методов расчета элементов инженерно-мелиоративных систем, разработка их более совершенных конструкций».

Реализация результатов исследований.

Диссертационная работа реализована в качестве методических рекомендаций в проектном институте Южводпроект г. Ростов-на-Дону, как при проектировании головных насосных станций, так и при эксплуатации работающих насосных станций с осевыми насосами.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГБОУ ВПО «НГМА» «Совершенствование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК» (26-27 мая 2011 г), «Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) (29-30 сентября 2011 г.), на всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития мелиоративного, лесомелиоративного и водохозяйственного комплекса Юга России» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) (4 октября 2012 г.), а также на донской аграрной научно-практической конференции «Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы» (25-26 октября 2012г. г. Зерноград).

Личный вклад автора в получении результатов изложенных в диссертации заключается в обосновании направления и разработки методики проведения исследований, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структуры и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста и включает в себя 30 рисунков, 27 таблиц, 3 приложения, списки использованной литературы из 126 наименований, включая 12 иностранных источника.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Ананьев, Сергей Сергеевич

Выводы по главе

1. Снижение величины кавитационного запаса в головных мелиоративных насосных станциях укомплектованных осевыми насосами, приводит к понижению КПД насосов, увеличению потребляемой мощности двигателем, срыву работы всей системы.

2. Кавитационный режим насоса ОПВ2-ПО наступает при величине кавитационного запаса 2,8 м при этом КПД достигает 0,2, а потребляемая мощность увеличивается в 1,3 раза по сравнению с оптимальной при максимальном КПД

3. При увеличении кавитационного запаса от 2,5 до 12,0 м, степень заглубления оси исследованного насоса увеличивается и при подаче 18000 м /ч достигает 6,02 м.

4. В случае трехмесячного использования линии рециркуляции, в наиболее засушливые месяцы, экономия электроэнергии одним насосным агрегатом ОПВ2-110 может достигнуть 1 млн. кВт часов или в денежном выражении до 3 млн. рублей.

Заключение

1. На основании проведенного литературного обзора использование струйных насосов встречается для повышения высоты всасывания центробежных насосов с трубопроводами на всасывающей линии, при необходимости повышения ка-витационного запаса осевых насосов, установка струйных аппаратов в приемной камере с использованием линии рециркуляции в Российских и зарубежных источниках не описана.

2. До настоящего времени в существующих расчетных методах смешения двух потоков, практически невозможно теоретическим путем учесть потери энергии для каждого потока. Наиболее оптимальным вариантом расчетного метода, до настоящего времени, является вариант теории проф. Г. Цейнера, предложенный в начале прошлого века, и основанный на применении уравнения импульса сил к смешиваемым потокам с включением в расчетный метод, теории проф. П.Н. Каменева, учитывающей величины потерь энергии на внезапное расширение в камерах смешения.

3. Напоры и КПД струйных аппаратов, как правило, занижены до величины 20 м и 30-32% из-за неравномерного распределения скорости в живых сечениях взаимодействующих потоков, что необходимо учитывать при расчетах.

4. Для расчета струйных аппаратов, необходимо в теоретические зависимости вводить опытные коэффициенты гидравлических сопротивлений входа Е,в, сопла Е,0, смесителя и диффузора Ъ,д, в противном случае расхождение между теоретическими и экспериментальными данными могут достигнуть 50%.

5. Для увеличения кавитационного запаса осевого насоса, необходимо иметь величину кинетической энергии рециркуляционного потока, сравнимую по величине с кинетической энергией основного потока, в таком случае в приемной камере, перед рабочим колесом увеличивается значение потенциальной энергии и соответственно кавитационного запаса.

6. При испытаниях конических сопел 0120 мм и 0200 мм с расчетными расходами соответственно 576 м3/ч и 1623 м3/ч, при расходе 576 м3/ч наблюдалось нулевое повышение кавитационного запаса в первом случае и 80-120 мм во втором случае, что не совпадает с расчетами на 30-40%.

7. Для выхода рециркуляционного потока необходимо принять устройство, с помощью которого выходящий рециркуляционный поток должен обтекать обтекатель, не создавая дополнительных сопротивлений перед рабочим колесом насоса. В случае, когда расчет проводится для насоса ОПВ2-ПО размеры кольцевого сопла должны быть в пределах 514 и 434 мм

8. На основании проведенных экспериментальных исследований, расход рециркуляционного потока необходимо определять как из условий сопоставления кинетических энергий, так и методами расчета эжекционных устройств с применением теорий смешивания потоков Г.Цейнера и П. Каменева.

9. При использовании линии рециркуляции, место установки сопла имеет важное значение, т.к. смешивание потоков должно происходить без дополнительных сопротивлений.

10. Подвод рециркуляционного потока к лопаткам рабочего колеса должен иметь вид кольца, в этом случае струя обтекает обтекатель без дополнительных сопротивлений, ограничивающих величину увеличения кавитационного запаса, что определено экспериментальными исследованиями позволившими, в таком случае, увеличить кавитационный запас на 800-850 мм.

11. По результатам экспериментальных исследований с применением теории планирования эксперимента, создана математическая модель, позволяющая приводить расчеты величины кавитационного запаса от расхода в линии рециркуляции Qo (1200-2000 м3/ч) расстояния до обтекателя L от 500 до 1300 мм, диаметра наружного сопла d0 от 300 до 500 мм, диаметра входа в сопло с1щ от 150 до 370 мм, расстояния до дна приемной камеры / от 300 до 500 мм, и диаметра линии рециркуляции dp от 150 до 370 мм.

12. Расчет экономического эффекта показал, что в случае понижения уровня воды в водоисточнике на 90 дней (июнь, июль, август) экономический эффект от установки линии рециркуляции на одном насосном агрегате ОПВ2-ПО головной мелиоративной насосной станции может достигнуть 3 млн. руб.

Рекомендуется

- на линии рециркуляции перед входом на колесо установка эжекционного устройства кольцевого типа с внутренним диаметром, равным наружному диаметру обтекателя насоса.

- внутренний диаметр линии рециркуляции необходимо принимать с условием, когда скорость рециркуляционного потока не должна превышать 1м/с (скорость для всасывающих трубопроводов центробежных насосов) в этом случае потери в трубопроводе минимальны, а скорость выхода потока из сопла максимальна.

- при расчетах эжекционного устройства на линии рециркуляции рекомендуется принимать такую конструкцию кольцевого двухповерхностного сопла, для которой известны все коэффициенты гидравлических сопротивлений элементов определенных экспериментальным путем.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Ананьев, Сергей Сергеевич, Новочеркасск

1. Абрамович, Г.Н. Теория турбулентных струй / Г.Н. Абрамович. М.: . 1960.

2. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. М.: «Металлургия» , 1969.

3. Алферьев, М.Я. Гидромеханика / М.Я. Алферьев. М.: Речной флот, 1952. -352 с.

4. Ароне, Г.А. Струйные аппараты / Г.А. Ароне. М.: Госэнергоиздат, 1948.

5. Бауба, В.К. Экспериментальное исследование оптимальных форм смешения и диффузора при разных величинах противодавления: автореф. дис. канд. техн. наук / Бауба В.К. -. Каунас, 1973.

6. Баулин, К.К. Эжекторы / К.К. Баулин //Отопление и вентиляция. -1931. -№10.

7. Баулин, К.К. Исследование работы эжектора: Сборник статей по промышленной аэродинамики и вентиляторостроению / К.К. Баулин. -Изд-во ЦАГИ, 1935. (вып.11)

8. Белевич, А.И. Методические указания по расчету и проектированию пароструйных эжекторов конденсационных установок паровых турбин ТЭС и АЭС. / А.И. Белевич. -М.: ВТИ, 1984.

9. Булычев, Г.А. Применение эжектирования при эксплуатации нефтяных и газовых скважин / Г.А. Булычев. М.: Недра, 1989. - 116 с.

10. Безюков, К.И. Теоретические основы расчета кольцевого водоструйного насоса: труды Академии речного транспорта. -1953. выпуск 11.

11. Байбаков, О.В. Вихревые гидравлические машины / О.В. Байбаков. М.: Машиностроение, 1981. - 197 с.

12. Бекнев, B.C. Исследование осерадиального диффузора кольцевого эжектора / B.C. Бекнев и др. Известия Вузов «Машиностроение», 1974. -№4.

13. Берман, JI.Д. К расчету струйных аппаратов (эжекторов и гидроэлеваторов) / Л.Д. Берман // Вестник инженеров и техников. 1938. - №1

14. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика. / Т.М. Башта. М.: Машгиз, 1963. - 696 с.

15. Бержерон, Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической сети: пер. с фр. / Л. Бержерон. М.: Машгиз, 1962.

16. Бородзич, В.А. Преимущества водоструйных насосов / В.А. Бородзич. // Речной транспорт 1961. - №7.

17. Ганич, Г.А. Экспериментальное исследование эжекторного увеличителя тяги с кольцевым подводом эжектирующего газа / Г.А. Ганич, Р.В. Неймарк // Тр. ЦАГИ. М., 1978. - Вып. 1958.

18. Галимзянов, Ф.Г. Вентиляторы: Атлас конструкций / Ф.Г. Галимзянов. -М.: Машиностроение, 1968. 167 с.

19. Галустов, B.C. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике / B.C. Галустов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 240 с.

20. ГОСТ 17398-72. Насосы. Термины и определения. М.: Изд. стандартов, 1972.-36 с.

21. Головин, Н.И. Линейная алгебра и некоторые ее приложения / Н.И. Головин. М.: Наука, 1972.

22. Гончаров, В.Н. Теория эжектора / В.Н. Гончаров // Известия Донского политехнического института, t.XIV, Механико-технологическая часть. -Новочеркасск: изд. Института, 1930.

23. Гибсон, А.И. Гидравлика и ее приложения перевод с 4-го переработанного издания, 1930, Лондон./ А.И. Гибсон. Государственное энергетическое издательство, 1934.

24. Грабовский, A.M. Экспериментальное определение коэффициента расхода сопла кольцевого гидроэлеватора / A.M. Грабовский, Иванов К.Ф.// Строительство и архитектура Известия Вузов, 1972. - №9.

25. Донец, К.Г. Гидроприводные струйные компрессорные установки / К.Г. Донец. М.: Недра, 1990. - 174 с.

26. Доманский, И.В. Насосы и компрессоры: учебное пособие. / И.В. Доманский. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1984. - 59 с.

27. Дорфман, А.Ш. Аэродинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин / А.Ш. Дорфман А.Ш. и др. Изд.АНУССР, 1960.

28. Ефимов, A.B. Квадратичные формы и матрицы / A.B. Ефимов. М.: Наука, 1972.

29. Ефимочкин, Г.И. Влияние конструкции сопла на работу водоструйного эжектора / Г.И. Ефимочкин. М.: Электрические станции, 1964.

30. Замарин, Е.А. Удар струи. / Е.А. Замарин //Социалистическое водопользование. 1931. - №2,

31. Зингер, Н.М. Выбор оптимального расстояния сопла от камеры смешения в струйных аппаратах / Н.М. Зингер //Известия ВТИ. 1949. - №6.

32. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Госэнергоиздат,1960.

33. Каменев, П.Н. Гидроэлеваторы и другие струйные аппараты / П.Н. Каменев. М.: Машстройиздат, 1950.

34. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретении и рационализаторских предложений // Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1990.-С. 31

35. Капустин, В.П. Гидроэлеваторы для систем уборки навоза / В.П. Капустин, В.А. Саянин, A.B. Колесников. //Техника в сельском хозяйстве. -1978. -№3.

36. Кашеков, Л.Я. Конструкция и расчет водоструйных установок для подачи воды из шахтных трубчатых колодцев / Л .Я. Кашеков, П.К. Лихоеденко. -М.: Научно-техническое общество машиностроительной промышленности, 1964.

37. Коновалов, И.М. Гидромониторные суда / И.М. Коновалов. Речиздат, 1941.

38. Коржаев, С.А. Теоретические основы расчета гидроэлеваторов/ С.А. Коржаев // Известия отделения технических наук. Академии наук СССР, 1939.-№6

39. Коржаев, С. А. Движение водогрунтовых смесей / С. А. Коржаев. М.: Наука, 1963.

40. Кириллов, И.И. Теория турбомашин / И.И. Кириллов. М.: Машиностроение, 1972. - 536 с.

41. Кирилловский, Ю.Л. Баланс энергии и расчет водоструйных annapaiOBi автореф. дис. канд. техн. наук: / Кирилловский Ю.Л. М., 1957.

42. Кирилловский, Ю.Л. Рабочий процесс и основы расчета струйных насосов / Ю.Л. Кирилловский, Л.Г. Подвидз // Труды ВИГМ. 1960. - Вып. XXVII. -С. 96-135.

43. Компрессорные машины: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987. -192 с.

44. Леонович, K.M. Теория гидроэлеваторов и практика их применения/ K.M. Леонович // Советская золотопромышленность. 1937. - №8.

45. Ломакин, A.A. Центробежные и осевые насосы / A.A. Ломакин. М.: Машиностроение, 1966. - 364 с.

46. Лопастные и роторные насосы: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

47. Лямаев, Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки / Б.Ф. Лямаев. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1988. - 256 с.

48. Милович, А.Я. Гидродинамические основы газовой борьбы/ А.Я. Милович. (Военно-промышленный институт), Новочеркасск, 1918.

49. Мустафин, Х.Ш. Расчет эжектора на воде и гидросмеси / Х.Ш. Мустафин. Сборник трудов ВНИИНеруд, 1968. - Выпуск 24.

50. Мустафин, Х.Ш. Об эжектировании во всасывающей линии землесоса/ Х.Ш. Мустафин. Сборник трудов ВНИИНеруд, 1965. - Выпуск 14.

51. Мустафин, Х.Ш. Кавитация в кольцевом эжекторе / Х.Ш. Мустафин, В.П. Лахтин. // Известия Вузов. Энергетика, 1977. - №7.

52. Мустафин, Х.Ш. Указания по проектированию систем технического водоснабжения гидроэлектростанций/ Х.Ш. Мустафин. Куйбышев: Гидропроект, 1974.

53. A.c. №165109 СССР, МКИ В 65g. Кольцевой гидроэлеватор / Г.Е. Мускевич. Опубл. 04.09.64. Бюл. №17. - с.З : ил.

54. Мускевич, Г.Е. Гидравлические исследования и расчет водоструйных аппаратов: дис. канд. техн. наук: / Мускевич Г.Е. Ростов на Дону, 1970.

55. Михайлов, А.К. Лопастные насосы / А.К. Михайлов, В.В. Малюшенко. -М.: Машиностроение, 1977. 288 с.

56. Фролов, Е.С. Механические вакуумные насосы / Е.С. Фролов, И.В. Автономова, В.И. Васильев и др. М.: Машиностроение, 1989. - 288 с.

57. Михайлов, А.К. Компрессорные машины: Учебник для вузов / Михайлов А.К., Ворошилов В.П. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с.

58. Назаров, Н.Т. О методике расчета струйных аппаратов/ Н.Т. Назаров. -Сборник трудов ВНИИНеруд, 1965. Выпуск 4.

59. Насосный справочник на освоенное и серийно выпускаемое насосное оборудование. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.

60. Насосы осевые типа О, ОП и центробежные вертикальные типа В: Каталог-справочник. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1970. - 52 с.

61. Насосы центробежные и осевые: Справочник. М.: Минводхоз СССР, ЦБНТИ, 1972.

62. Неминский, A.M. Применение эжекторов в гидротехнических сооружениях / A.M. Неминский. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 96 с.

63. Налимов, В.В. Статистические формы и матрицы / В.В. Налимов, H.A. Чернова. -М.: Наука, 1972.

64. Насосы АЭС: Справочное пособие / П.Н. Пак, А .Я. Белоусов, А.И. Тимшин и др.; Под общ. ред. П.Н. Пака. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328 с.

65. Нигматуллин, Р.И. Динамика многофазных сред: Ч. II. / Р.И. Нигматуллин. -М.: Наука, 1987.-360 с.

66. Новодережкин, P.A. Насосные станции систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС / P.A. Новодережкин. М.: Энергоатомиздат, 1989.-265 с.

67. Ненько, Я.Т. Теория эжектора / Я.Т. Ненько // Вопросы водоснабжения: Сб. науч. раб. Харьков: Гос.науч.техиздат Украины, 1938.

68. Ненько, Я.Т. О движении жидкости с переменной вдоль потока массой/ Я.Т. Ненько// Тр. Харьковского гидромет.ин-та. Харьков,1938. - С.3-50.

69. Осевые вертикальные насосы (типов OB и ОПВ). М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.

70. Поляков, В.В. Насосы и вентиляторы: Учебник для вузов / В.В. Поляков, JI.C. Скворцов. М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.

71. Подобуев, Ю.С. Теория и расчет центробежных и осевых компрессоров / Ю.С. Подобуев, К.П. Селезнев. М.: Машгиз, 1957. - 320 с.

72. Поршневые компрессоры / С.Е. Захаренко и др. М.: Машгиз, 1961. - 454 с.

73. Поршневые химические насосы: Каталог-справочник. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1967.

74. Прандтль JI. Гидроаэромеханика / Л. Прандль. Ижевск, НИЦ РХД, 2000. -576 с.

75. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов / К. Пфлейдерер М.: Машгиз, 1960. - 683 с.

76. Потураев, В.Н. Вибрационно-пневматическое транспортирование сыпучих материалов / В.Н. Потураев, А.И. Волошин, Б.В. Пономарев. Киев: Наукова думка, 1989. - 248 с.

77. Рахмилевич, 3.3. Насосы в химической промышленности: Справочн. изд./ 3.3. Рахмилевич. М.: Химия, 1990. - 240 с.

78. Ржаницын, H.A. Водоструйные насосы/ H.A. Ржаницын. М.: Изд-во Редакция энергетической литературы, 193 8.

79. Робожев, A.B. Насосы для атомных электрических станций / A.B. Робожев. -М.: Энергия, 1979. 135 с.

80. Рычагов, В.В. Насосы и насосные станции / В.В. Рычагов, М.М. Флоринский. -М.: Колос,1975.

81. Свидерский, П.А. Насосы для рыбной и консервной промышленности / П.А. Свидерский. Пищепромиздат, 1943.

82. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты / Е.Я. Соколов, Н.М.Зингер. 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.

83. Соколов, Е.Я. Исследование водоструйных насосов и методика их расчета / Е.Я. Соколов // Известия ВТИ. 1950. - №3

84. Смолдырев, А.Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии / А.Е. Смолдырев. М.: Металлургия, 1985. - 280 с.

85. Сидоров, М.Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам / М.Д. Сидоров. М.: Машгиз, 1962. - 260 с.

86. Соломахова, Т.С. Центробежные вентиляторы: Справочник / Т.С. Соломахова, К.В. Чебышева. -М.: Машиностроение, 1980. 175 с.

87. Степанов, А.И. Центробежные и осевые компрессоры, воздуходувки и вентиляторы / А.И. Степанов. М.: Машгиз, 1960. - 347 с.

88. Синев, Н.М. Бессальниковые водяные насосы / Н.М. Синев, П.М. Удовиченко. М.: Атомиздат, 1972. - 495 с.

89. Скважинные насосные установки для воды: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977.

90. Степанов, А.И. Центробежные и осевые насосы / А.И. Степанов. М.: Машгиз, 1960.-320 с.

91. Справочная книга для инженеров, архитекторов, механиков и студентов: Т. 2.-М.;- Д.: ГНТИ, 1931.- 1481 с.

92. Страхович, К.И. Компрессорные машины / К.И. Страхович, М.И. Френкель, И.К. Кондряков, В.Ф. Рис. М.: ГИТЛ, 1961.-600 с.

93. Теплотехнический справочник. Т. 2. М.; -Л.: ГЭИ, 1958. - 672 с.

94. A.c. 1620693 СССР, MKMF04F5/10. Струйный насос. / Тарасьянц С.А. и др. -Опубл. 15.01.91. Бюл. №2. Зс.: ил.

95. Тарасьянц, С.А. Коэффициент гидравлического сопротивления смесителя кольцевого струйного насоса с двухповерхностной рабочей струей / С.А. Тарасьянц // Труды НИМИ Новочеркасск, 1976. - Том XVII, вып. 10. - С. 73.

96. Тиме, И.А. Исследование водоструйных аппаратов / И.А. Тиме // Горный журнал. Т. III, 1982. - №9

97. Теперин, Н.И. Движение струи в массе жидкости / Н.И. Теперин // Труды Среднеазиатского Научно-исследовательского института ирригации. -Ташкент, 1933.-Вып. 10

98. Трубаев, В.И. Гидродинамика в жидкостно-газовых инжекторах с компактными и диспергированными струями жидкости: автореф. дис. канд. техн. наук. / В.И. Трубаев. СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2000. - 20 с.

99. Успенский, В.А. Пневматический транспорт / В.А. Успенский. -Свердловск: Металлургиздат, 1959. 232 с.

100. Ушаков, К.А. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций / К.А. Ушаков, И.В. Брусиловский, А.Р. Бушель. М.: Госгортехиздат, 1960. - 422 с.

101. Френкель, М.И. Поршневые компрессоры / М.И. Френкель. М.: Машиностроение, 1969. -743 с.

102. Фридман, Б.Э. Гидроэлеваторы / Б.Э. Фридман. М.: Машгиз, 1960. - 323 с.

103. Хальфин, Ф.Н. Забор воды автонасосами при расположении воды в водоеме ниже высоты всасывания. Центральный научно-исследовательский институт противопожарной обороны, изд. ЦНИИПО, 1991.

104. Математическое моделирование нелинейных термогидрогазодинами-ческих процессов в многокомпонентных струйных течениях / Л.П. Холпанов и др.. М.: Наука, 1998. - 320 с.

105. Центробежные вентиляторы / Т.С. Соломахова и др. М.: Машиностроение, 1975. - 405 с.

106. Центробежные консольные насосы с осевым входом для воды типов К и КМ: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

107. Центробежные консольные насосы унифицированного ряда: Каталог. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.

108. Центробежные насосы двустороннего входа (Д): Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.

109. Чичасов В.Я. Исследование энергетической способности затопленной струи: автореферат диссертации / В.Я. Чичасов. ВАСХНИЛ-ВНИИГиМ, 1949.

110. Шаманов, Н.П. Двухфазные струйные аппараты / Н.П. Шаманов, А.Н. Дядик, А.Ю. Лабинский. Л.: Судостроение, 1989. - 240 с.

111. Шапиро Я.Г. Экспериментальное исследование жидкостного эжектора / Я.Г. Шапиро //Труды МАИ. 1958. - Вып. 97. - С.191-236.

112. Эрдрах, B.C. Исследование переходных режимов работы осевых и диагональных насосов в системах водоснабжения ТЭС и АЭС /B.C. Эрдрах // Совершенствование насосного оборудования. -1982. С.9-14.

113. ПЗ.Юфин, А.П. Гидромеханизация: учебник для вузов/ А.П. Юфин. М.: Стройиздат, 1965. - 466 с.

114. Яременко, О.В. Испытания насосов / О.В. Яременко. М.: Машиностроение, 1976. - 223 с.

115. Bergeron, L. Handbuch fur Speciele Eisenbahn-Technick. Bd. 3 / L. Bergeron. -Leipzig, 1882.

116. Gibson А.Н. Hydraulics and its applications, Fifth edition / A.H. Gibson. -London, Constable and Co, Ltd, 1952.

117. Gosline, James The water Jet pump. / James Gosline, M.O'Brien University of California Publications, Engineering, 1942 - v. 3, №3.

118. Enomoto, Takashi. Исследование подводящих камер крупных вертикальных насосов // Эхаро дзихо- Ehara Engineering Review, 1984. -№128. С.2-8.

119. Saito, Sumio. Переходные пусковые характеристики насосов// Эхара дзихо. Ehara Eng.Rev. 1981. - №116. - С.9-14.

120. Bernauer, J. Untersuchungen in Halbaxial Propellerpumpen // VDI. -Ber., 1981.- №424. P. 149-166.

121. Blaha, Jaroslav. Optimale spezifische Drehzahlen von Propellerpumpen // Maschinen markt. 1979. -1.76, №61. -P. 35-40.

122. Hoornweg, C.I. On the selection of pumps for a liquid metal fast breeder reactor // Pump Costs, 1977. Bl/91 -Bl/100.

123. Howe, D.P. Power station circulating water pumps // Pumps-Pompes-Pumpen. -1981.- №172,-P. 36-46.

124. Karelin, V.Ya. A Study of Axial Pumps for Power Station / V.Ya. Karelin,O.V. Zakharov, R.A. Novoderyozhkin //XI Symp.vor Hydraulic Mach. Holland, 1982.

125. Zeuner, G. Das Lokomotivblasrohr / G. Zeuner. Zurich, 1983.

126. Zeuner, G. Vorlesungen über Theorie der Turbinen / G. Zeuner. Leipzig, 1989.

127. Список иллюстративного материала

128. Рисунок 2.1 Схемы нерегулируемых струйных аппаратов. С. 40.

129. Рисунок 2.2 Принципиальные схемы струйных аппаратов с регулируемыми геометрическими параметрами. С. 41.

130. Рисунок 2.3 Принципиальные расчетные схемы аппаратов с центральным соплом. С. 44.

131. Рисунок 2.4 Струйный насос с центральным подводом рабочей жидкости. С. 46.

132. Рисунок 2.5 Струйный насос с кольцевой одноповерхностной рабочей струей (конструкция В.А. Бородзича). С. 47.

133. Рисунок 2.6 Струйный насос с кольцевой двухповерхностной рабочей струей (конструкция Г.Е. Мускевича). С. 48.

134. Рисунок 2.7 Схема струйного кольцевого 2-х поверхностного насоса по а.с. №1620693. С. 49.

135. Рисунок 2.8 Конструкции осевых и диагональных насосов. С. 51.

136. Рисунок 2.9 Область применения крупных современных диагональных и осевых насосов. С. 52.

137. Ю.Рисунок 3.1 Схема установки оборудования циркуляционной насосной станции Новочеркасской ГРЭС. С. 55.

138. Рисунок 3.2 Схема расположения сопла в проемной камере насоса ОПВ-ПО по первому опыту. С. 56.о

139. Рисунок 3.3 Конически сходящееся сопло для расхода 576 м /ч при напоре 12 м и скорости выхода потока 14,57 м/с. С.57.

140. Рисунок 3.4 Установка конического сопла по 1-му опыту. С. 57.

141. Рисунок 3.5 Схема расположения места врезки приборов контроля давления на береговой насосной станции №1. С. 60.

142. Рисунок 3.6 Схема установки сопла по второму опыту. С. 61.

143. Рисунок 3.7 Установка конического сопла по второму опыту. С. 62.

144. Рисунок 3.8 Схема сопла кольцевого двухповерхностного струйного насоса по а.с. №1620693. С. 64.

145. Рисунок 3.9 Размеры и место установки кольцевого двухповерхностного струйного насоса. С. 65.

146. Рисунок 3.10 Установка кольцевого сопла. С. 66.

147. Рисунок 3.11 Ранжировочная кривая исследуемых факторов. С. 71

148. Рисунок 3.12 Двумерные сечения поверхностей отклика. С. 81.

149. Рисунок 3.13 Двумерные сечения поверхностей отклика. С. 83.

150. Рисунок 3.14 Двумерные сечения поверхностей отклика. С. 85.

151. Рисунок 3.15 Поверхности отклика. С. 88.

152. Рисунок 4.1 -Линия рециркуляции ЦЭН-4Б на береговой насосной станции. С. 94.

153. Рисунок 4.2 Напорно-расходная характеристика осевого насоса ОПВ2-110. С. 105.

154. Рисунок 4.3 Зависимость коэффициента потерь на смешение от подачи насоса. С. 106.

155. Рисунок 4.4. Зависимость увеличения кавитационного запаса насоса ОПВ2-110 от подачи. С. 107.

156. Рисунок 5.1 Графическая характеристика насоса ОПВ2-ПО п = 485 об/мин, £>рк = 1100 мм (Кавитационный запас АН = 9 м). С. 111.

157. Рисунок 5.2 Зависимость энергетических параметров насоса ОПВ2-ПО от кавитационного запаса Лк (Избыточный необходимый напор всасывания, превышение энергии в потоке над давлением насыщенного пара). С. 113.