Вы здесь

Зміна напірної та енергетичної характеристик високообертового динамічного насоса під впливом в"язкості середовища, що перекачується

Автор: 
Антоненко Сергій Сергійович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U001670
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, СРЕДСТВА И МЕТОДЫ
ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Цель, задачи и методы проведения исследования

Одной из характерных особенностей процесса перекачивания высоковязких сред гидродинамическими насосами является то обстоятельство, что в проектной и инженерно-эксплуатационной деятельности, на современном этапе развития теории лопастных машин, не существует однозначных и адекватных по взаимозаменяемости решений относительно достоверного прогнозирования энергетических параметров рабочих характеристик рассматриваемого вида насосных агрегатов. С учетом создания погружного скважинного насосного оборудования для добычи нефти на базе серийно выпускаемых рабочих ступеней ряда ЭЦН с приводной турбинной частью, развивающей частоту вращения ротора свыше 3000 об/мин, проблема расчета энергетических характеристик указанной АГДНУ становится еще более многофакторной. Её приемлемое решение можно найти лишь рядом планомерных шагов научно-исследовательского и инженерно-технического плана.
Первоначальным этапом представленной научной работы по изучаемому вопросу, является анализ имеющихся методик которые позволяют решать задачи прогнозирования основных энергетических параметров центробежных насосов, перекачивающих высоковязкие жидкости, с учетом геометрии их малогабаритных рабочих органов (скважинные насосные агрегаты типа ЭЦН) и повышенных частот вращения ротора (скважинные насосные агрегаты типа ТНА). Результаты анализа показали, что разброс в результатах расчетов по выявленным методикам существенно превышает допустимые требования действующих стандартов (по напору - на порядок).
Обоснованной причинной указанного выше является то, что имеющиеся методики были созданы под конкретные промышленные условия в виде чисто эмпирических зависимостей (в основном в графическом виде). В этих условиях нами была поставлена цель выполнения данной работы - изучение влияния вязкости перекачиваемой среды на напорную и энергетическую характеристику насосов гидродинамического принципа действия с малоразмерными рабочими органами и высокой частотой вращения их ротора, создание на заданные условия методики пересчета их рабочих характеристик.
Вопрос создания указанной выше методики не может решаться без учета результатов анализа и рассмотрения физической модели течения высоковязкой жидкости в проточных каналах малогабаритных насосных ступеней. Принимая во внимание тематику исследуемой проблемы, необходимым видится проведение данного анализа с оценкой количественного влияния критерия вязкости на характеристику структуры потока указанной жидкости в элементах проточной части малогабаритных насосных ступеней, параллельно оценивая воздействие изменяющихся реологических параметров высоковязкой среды на основные виды потерь рабочего процесса передачи энергии в центробежных насосах. В силу сложной природы течения высоковязкой жидкости в рабочих ступенях гидродинамических насосов рассматриваемого типа, чисто математическое его описание затруднительно. Обоснование физической модели исследуемого потока целесообразно проводить с использованием существующих наработок в теории лопастных машин относительно разделения потерь энергии в проточной части насоса по видам, с последующим отдельным рассмотрением их изменений при изменении значений вязкости. В этих условиях требуется решение вопроса выявления и оценки, доминирующих в процессе течения вязкой среды в проточных каналах исследуемых ступеней, тех видов потерь, изменение которых приводит к ощутимым падениям энергетических параметров центробежных насосов, перекачивающих высоковязкие среды. Известные сведения, описывающие изменения характерных параметров насоса, перекачивающего поток жидкости с высокой вязкостью, не учитывают факт совместного влияния масштабного эффекта и высоких частот вращения ротора насоса на исследуемый процесс.
Мы полагаем, что следствием выбранного нами подхода должно явится получение обоснованных системных зависимостей на базе имеющихся законов механики жидкостей и газов и теории лопастных машин. Следствием принятого подхода к решению поставленной задачи является и необходимость принятия ряда допущений в описании рассматриваемого рабочего процесса.
Преследуя, одновременно, цель практической реализации результатов данной работы - разработка методики прогнозирования рабочих характеристик насосов при описании выше оговоренного рабочего процесса, выведенные зависимости должны иметь удобную и лаконичную по своей структуре форму для практического их применения в проектно-инженерной и эксплуатационной деятельности.
Наличие допущений при оценке изменения исследуемых параметров гидродинамических насосов, работающих на высоковязкой среде, требует полуэмпирических подходов. В таких условиях, как составная, экспериментальная часть становится необходимой не только для проверки результатов разработки методики, а и для получения эмпирических поправок в полученные структурные формулы.
В условиях перехода не только к эмпирическим, но и к полуэмпирическим методикам проведения расчетов необходимым является также этап в определении границ области применимости предлагаемой методики. Следует иметь в виду, что это самостоятельный вопрос, от качества решения которого, будет зависеть качество решаемых задач с использованием предлагаемых методических рекомендаций.
Для достижения поставленной цели исследования, представляется вывод о том, что в ходе проведения данной исследовательской работы необходимо решать следующие частные задачи:
- аргументация актуальности и научной новизны выбранной для исследования проблемы в рамках известных на современном этапе в теории лопастных машин методик прогнозирования рабочих характеристик центробежных насосов, работающих на высоковязких средах;
- описание физической модели течения высоковязкой жидкости с учетом влияния на характеристику потока конструктивных особенностей проточных каналов малогабаритных насосных ступеней. Одновременно определяя механизмы влия