Реферат за темою випускної роботи
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2019 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.
Содержание
- Введення
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
- 3. Огляд досліджень і розробок
- 4. Аналіз насосних апаратів
- 5. Струменево-ерліфтна установка
- Список джерел
Введення
Для відкачування рідини з свердловин і водозбірників використовують не тільки гідродинамічні і об'ємні насоси, а так само ГІДРОПНЕВМОАПАРАТ - насоси витіснення, ерліфти, струменеві апарати. В умовах шахт кошти гідротранспорту представлені спеціальними засобами водовідливу і гідроочищення, такими як ерліфти різної конструкції, гідроелеватори, шламові насоси, і ін. Застосування цих засобів в гірських роботах & ndash; один з перспективних способів їх комплексної механізації.
1. Актуальність теми
Як зазначено вище, в даний час ведеться багато робіт, пов'язаних зі збільшенням продуктивності насосних агрегатів, пошуком агрегатів, які при відносно невеликих габаритах будуть давати хорошу продуктивність. У шахтах, де експлуатаційні роботи вести важко, використовують ерліфти, але вони не дуже актуальні в наш время.В магістерській роботі буде розглянута струменево-ерліфтна установка, яка поєднує в собі переваги ерліфта і струминного апарату. За деякими даними, установка зможе замінити ерліфт як транспортувальника води, органу золошлаки-очищення.
2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
Метою роботи є розгляд струменево-ерліфтної установки як такої. Побудова математичної моделі установки. Отримання результатів параметрів для оптимальної роботи.
Основні завдання дослідження:
- Розгляд струминного апарату, розгляд ерліфта зі струменевим апаратом;
- Побудова математичної моделі струменево-ерліфтної установки;
- Аналіз отриманих даних. Перевірка отриманих даних за допомогою програмного забезпечення.
- Обгрунтувати економічну ефективність експлуатації даної установки;
Об'єкт дослідження: струменево-ерліфтна установка.
Предмет дослідження: побудова математичної моделі струменево-ерліфтної установки.
3. Огляд досліджень і розробок
У монографії[1] узагальнено теоретичні основи, досвід розробки та застосування заглибних пневматичних насосів витіснення для відкачування рідини при проведенні гірничих виробок і промивання свердловин в умовах поглинання очисного агента. Наведено результати наукових досліджень автора, присвячені розробці, підвищенню надійності теорії розрахунку робочого циклу і подачі пневматичних насосів, що застосовуються для всередині свердловини. Книга призначена для фахівців, які практикують вся в області дослідження, розробки і впровадження насосних установок в гірську галузь і буріння свердловин, працівників науково-дослідних організацій цього профілю, а також може бути корисна гірських вузів і факультетів.
У книзі [2] даються основи теорії, розрахунку і порядок експлуатації ерліфта, що застосовуються для підйому твердого з підземних виробок шахтного водовідливу, чищення підземних ємностей видалення золи та шлаку на теплових на станціях. Наводяться основи автоматизації. Викладений матеріал підготовлений для студентів гірничих і металургійних спеціальностей і може бути використаний інженерами при проектуванні і експлуатації ерлфітних установок.
У книзі[3] викладаються основні питання теорії і практики періодичного газліфта, розроблені вітчизняними та зарубіжними дослідниками. Проаналізовано положення теорії періодичного газліфта, і на основі великих стендових дослідів по-новому висвітлюється сутність процесів, що відбуваються при викиді стовпа рідини, крім того встановлюються нові закономірності між різними параметрами і показниками процесу викиду. Пропонується система класифікації, що дозволяє точно і надійно вибрати тип періодичне установки, найбільш підходящий для даних умов, а також новий розрахунок параметрів установки і метод досвідченого встановлення режиму працюючої свердловини.
У книзі [4] викладена теорія методика розрахунку струменевих апаратів. Основні розрахункові рівняння ілюструється прикладами. Наведено номограми для визначення досяжних параметрів і оптимального відносини перетинів апаратів з циліндричною камерою змішання. Запропоновано класифікацію струменевих апаратів. Наведено результати експериментальних досліджень, які обґрунтовують правильність розрахункових залежностей і рекомендованих досвідчених коефіцієнтів для струменевих апаратів з пружними і не пружними середовищами.
4. Аналіз насосних апаратів
Пневматичні насоси витіснення є апарати, що працюють з повним або частковим використанням потенційної енергії стисненого повітря Пневматичні насоси витіснення рекомендується класифікувати на основі енергетичного показника - коефіцієнта корисної дії. За цим показником їх диференціюють на насоси:
- Працюючі з повним або частковим використанням потенційної енергії стисненого повітря (насоси першого класу камерного типу);
- Працюючі без використання потенційної енергії стисненого повітря (насоси другого класу камерного елітного типу з подачею рідини стаціонарним і нестаціонарним витратою).
Такий принцип класифікації визначає якісні характеристики насосів і пов'язує їх в певну систему на базі основного енергетичного показника - коефіцієнта корисної дії.

Пневматичний насос НЗУ: 1-корпус; 2-фланцевий патрубок всаса; 3-вікно для кришки управління; 4 нагнітальний трубопровід; 5-клапан всаса; 6-кришка управління; 7-конічна поверхня ежектора; 8-поплавок; 9-напірний клапан; 10-вентиль.
При відкритті повітряного вентиля стиснене повітря проходить через кільцевої ежектор в атмосферу, створюючи вакуум в корпусі насоса. При цьому куля клапана на всмоктуючому трубопроводі відкочується від сідла до крайнього положення, відкриваючи отвір всаса. Під дією атмосфери рідина надходить по всмоктуючому шлангу в насос. У міру заповнення насоса рідиною поплавок переміщується вгору до крайнього положення.
При цьому поршень перекриває вихід повітря в атмосферу, а стиснене повітря через шліцьові пази в корпусі ежектора надходить всередину і створює тиск на поверхню води в насосі. Куля клапана на всасе закриває отвори усмоктувального трубопроводу, і рідина з корпусу насоса витісняється в нагнітальний трубопровід. У міру витіснення рідини в нагнітальний трубопровід поплавок опускається. В крайньому нижньому положенні він відводить поршень в нижнє положення, стиснене повітря знову надходить в ежектор, і цикл повторюється.
Переваги даного апарату тільки в тому, що він не вимагає мастила, а так само є саморегулюючим.
До недоліків можна віднести:
- Низький коефіцієнт корисної дії (ККД);
- Малий обсяг камери (що є причинного малої продуктивності);
- Обмеження висоти підйому;
- Періодичне використання.
Метою підвищення продуктивності можна поєднати два пневматичних насосів в одному агрегаті. У цьому випадку необхідна наявність загального апарату управління, роль якого полягає в почергової подачі стисненого в одну або в іншу камеру установки. Двокамерні установки можуть бути використані для відкачування та перекачування рідин з зубів і дільничних водозбірників.
Із застосуванням подушки стисненого повітря в нагнітальний трубопровід такі установки можна застосовувати також для відкачування рідини з камер при проведенні вертикальних стволів і для перекачування води з горизонту на горизонт.
Ерліфт –пневматичний насос, який здійснює відкачку рідини за допомогою використання енергії закачується повітря або газу (газлифт).
Переміщення суміші (повітря і рідини) відбувається за рахунок різниці потужностей потоку повітря, що вводиться в ерліфт, і суміші, що виходить з нього. Необхідна різниця потужностей створюється компресором.

Рабочий процесс эрлифта
(анімація: 21 кадр, 5 циклів повторення, 108 кілобайт)
(1 -труба, що подає повітря ; 2 - змішувач; 3 - всмоктувальний пристрій; 4 - підйомна труба; 5 - воздухоотделітель; Qп - витрата повітря; Qе - подача ерліфта; h - занурення змішувача; Н - висота підйому гідросуміші.)
Повітропровід підключається до компресора, який створює тиск в змішувачі, достатню для того, щоб витіснити рідина повітропровід і забезпечити її транспортування через підйомну трубу ерліфта в воздухоотделітель. У воздухоотделітель відбувається поділ повітря і рідини. Потім рідина стікає по зливному трубопроводу.
Подача ерліфта залежить від глибини занурення, та від відносного занурення:

До основних переваг ерліфтов можна віднести:
- Простота конструкції;
- Відсутність рухомих частин.
До недоліків відносять:
- Низький ККД (коефіцієнт корисної дії);
- Проблеми з подачею при малих глибинах занурення;
- Відсутність мобільності.
Для тих випадків, коли α < 0.15, використовуються спеціальні типи ерліфтов – ерліфти з елементами струминного апарату.

Схема змішувача з елементами струминного апарату: 1 труба, що підводить; 2 циліндричний колектор; 3 загратоване підставу; 4 конічний насадок; 5 циліндрична камера змішання; 6 перехідною ділянку; 7- підйомний трубопровід; 8-повітропровід; 9-початкова ділянка.
Ерліфтна установка, обладнана змішувачем з елементами струминного апарату, містить підйомний трубопровід 7, повітропровід 8, з'єднаний з циліндричним колектором 2, на якому встановлений конічний насадок 4 з підставою, виконаним у вигляді решітки 3, вхідний шланг 1, циліндричну камеру змішання 5. Камера змішування містить початковий ділянку 9 і перехідний ділянку 6. Вихідна перетин труби, що підводить 1 розташовані в одній площині з місцем переходу конічного насадка 4 в початковий ділянку 9 камери змішання і утворює з ним кол цевую щілину для впуску стисненого повітря в камеру змішання. Конструкція змішувача сприяє упорядкуванню структури та створення раціонального поля швидкостей потоку стисненого повітря перед входом в кільцевої ціп; дозволяє використовувати кінетичну енергію стисненого повітря в кільцевої щілини.
Недолік такого ерліфта - низький ККД і необхідна глибина занурення змішувача ерліфта (h).
У випадках неможливості забезпечити глибину занурення, застосовують струменеві апарати .

Струменевий апарат: 1 сопло; 2 приймальня камера; 3 камера змішання; 4 дифузор; 5 нагнітальний трубопровід.
ССтруменевий апарат, пристрій для нагнітання або відсмоктування рідких (газоподібних) речовин, засноване на обміні механічною енергією двох потоків речовин в процесі їх змішування. Потік з більш високим тиском називається робочим (або потоком робочого середовища).
Їх використання доцільне, наприклад, при наявності робочої рідини, що знаходиться під великим надлишковим тиском (зокрема, в теплофікаційних мережах), а також при неприпустимість пропуску підсмоктуватиметься рідини через робочий орган чинного нагнітача (наприклад, при перекачуванні пульпи або відсмоктування вибухонебезпечних газів ).
При перебігу, струменя через сопло в ньому різко збільшується швидкість і динамічний тиск, внаслідок чого відповідно зменшується статичний тиск. У місці витікання рідини, де швидкість максимальна, створюється значне розрідження, завдяки чому в кільцевої зазор між соплом і приймальні камерою спрямовується підсмоктуватиметься рідина, яка перемішується з робочою рідиною і нагнітається в мережу [ 6 ].
Залежно від виду робочої рідини (газу, пари або води) струменеві нагнітачі називаються ежекторами, інжекторами і елеваторами. Будь-який такий апарат може переміщати газ або воду, т. Е. Може виконувати роль насоса, вентилятора, компресора. Здійснюється це значно менш економічно, хоча і незрівнянно простіше.
Перевага струменевих апаратів в тому, що для них не обов'язкова глибина занурення, а з недоліків низький ККД.
5. Струменево-ерліфтна установка

Схема струменево - ерліфтної установки: 1 компресор; 2 нагнітальний повітропровід (до змішувача); 3 нагнітальний повітропровід (до СА); 4 струменевий апарат (СА); 5 водозбірник; 6-нагнітальна мережу; 7- змішувач; 8- підйомна труба; 9- воздухоотделітель; 10 зливний трубопровід.
У представленій установці повітря подається з компресора 1 за допомогою повітропроводів 3, 2 на струменевий апарат 4 і змішувач 7, потім з водозбірника 5 починає за рахунок різниці тисків откачиваться рідина. Далі водоповітряних суміш потрапляє в нагнітальний трубопровід 6, створюючи штучне занурення. Потім, через змішувач, по підйомній трубі 8, суміш потрапляє в воздухоотделітель 9, звідки вода відводиться за призначенням по трубопроводу 10.
Основу математичної моделі робочого процесу струминно - ерліфтної установки складають наступні залежності[4]:
- Відносне занурення струменево - ерліфтної установки
где pсм– надлишковий тиск в змішувачі; L– довжина підйомної труби ерліфта;
- Відносний тиск (за газодинамічними таблицями[4])
f3–площа вихідного перетину камери змішування;fp*–площа критичного перетину сопла;Δpc=p c-pн–перепад інжектіруемого і вихідного тисків;
- значення відносного тиску (Пp*≈0,528);φ1,& phi;2–коефіцієнти швидкості потоку; qр.н.-Приведена швидкість робочого потоку;λ р.н. -газодінаміческая функція;
- Граничне значення тиску мережі (тиск на виході з апарату)
- Коефіцієнт інжекції
u = uт - uг
так як газоводяного струменевий апарат всмоктує рідина не змішану з газом, тоuг=0, отже: u = uт; - Коефіцієнт інжекції по твердому
где φ3–коефіцієнт швидкості потоку, kp–показатель адиабаты.;
Рішення математичної моделі робочого процесу струминно - ерліфтної установки дозволить визначити раціональні режими її роботи.

З графіка вище видно, що коефіцієнт інжекції залежить від тиску на вході в ерліфт (тиск на виході з струминного апарату). Для збільшення коефіцієнта інжекції апарату при розрахунковому режимі слід вибрати відношення перетину з умови рівності розрахункового і граничного тиску стиснення pспр=pс=0,3 МПа .
Список джерел
- Филимоненко Н.Т. Пневматические насосы вытеснения: монография/ Н.Т. Филимоненко. - Донецк: из-во «Ноулидж» (Донецкое отделение) 2012.- 294 стр.
- Эрлифтные установки: Учебное пособие/ Гейер В. Г., Козыряцкий Л. Н., Пащенко В. С., Антонов Я. К. - Донецк : ДПИ, 1982. 64 стр.
- Белов. И.Г. Теория и практика периодического газлифта. М., «Недра», 1975, 144стр.
- Соколов Е. Я., Зингер Н. М., Струйные аппараты, Изд. 2, М., «Энергия»,1970. 288 стр.
- Божко Р.И., Обоснование параметров рабочего процесса эрлифтной установки для гидроочистки шахтных водоотливных емкостей [электронный ресурс]: http://masters.donntu.ru/2014/fimm/bozhko/diss/index.htm.
- Строительный информационный портал, [электронный ресурс]: http://www.stroitelstvo-new.ru/nagnetateli/tipy-strujnyh-apparatov.shtml.