ДонНТУ   Портал магістрів

Лебедь Інна Олегівна

Факультет інженерної механіки і машинобудування

Кафедра енергомеханічних систем

Спеціальність Гідравлічні та пневматичні машини

Підвищення ефекту роботи ерліфтної установки зі струменевим апаратом в воздухопроводі

Науковий керівник: д.т.н., проф. Кононенко Анатолій Петрович

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою выпускної работи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Ціль і завдання дослідження
• 3. Пристрій і принцип дії ерліфтної установки зі струменевим апаратом
• 4. Огляд досліджень і розробок
• Висновки
• Перечень джерел

Вступ

Одним з напрямків технічного прогресу є розвиток гідравлічного транспорту, при якому потоки рідини несуть з собою сипучі або тверді частини.

У шахтних умовах засоби гідротранспорту представлені спеціальними засобами водовідливу і гідроочищення, такими як ерліфти різної конструкції, шламові насоси та ін. Застосування цих засобів в гірських роботах – один з перспективних способів їх комплексної механізації.

Ерліфт (повітряний підйомник) є гідравлічним апаратом для підйому крапельної рідини, або крапельної рідини і твердого матеріалу за допомогою використання стисненого в нагнітачі і змішаного з цієї крапельної рідиною повітря (газу, пара).

Ерліфти також застосовуються для:

1) подачі активного циркуляційного мулу і підйому стічної рідини на невелику висоту на каналізаційних очисних спорудах;

2) подачі хімічних реагентів на водопровідних очисних спорудах;

3) підйому води з свердловин різної глибини;

4) відкачування нафти з підземних джерел;

5) видобуток корисних копалин з дна річок, озер, морів і океанів;

6) золошлаковидалення на ТЕС, що працюють на твердому паливі.

Досвід показав, що поряд з деякими недоліками (основний – низький ККД) ерліфти мають ряд переваг: простота пристрою, відсутність рухомих частин, можливість утримання суспензії в рідини, що транспортується.

Струменевий апарат – пристрій для нагнітання або відсмоктування рідких (газоподібних) речовин, засноване на обміні механічною енергією двох потоків речовин в процесі їх змішання.

ККД струминного апарата не перевищує 30%, однак можливість підвищення тиску підсмоктується потоку при рухомих деталях, простота конструкції, надійність роботи забезпечили застосування струминного апарату в багатьох галузях техніки. При значних витратах сжимаемой середовища і при великих напору використовуються економічніші, але і більш складні механічні нагнітачі (насоси, компресори, вентилятори та ін.).

1. Актуальність теми

Надмірний тиск в шахтних пневматичних мережах – 0,5 ... 0,6 МПа, що, як правило, більше необхідного тиску для роботи ерліфта, використовуваних для надлишкового тиску в пневматичної мережі в шахтних умовах. Ерліфтна установка зі струменевим апаратом в повітропроводі дозволяє зменшити витрату стисненого повітря з пневмосети і підвищити енергетичну залежність роботи установки.

2. Ціль і завдання дослідження

Метою магістерської дисертації є підвищення енергетичної ефективності роботи ерліфтної установки за рахунок утилізації надлишкової енергії стисненого повітря, що надходить з шахтної пневмосети в струменевому апараті.

Головні завдання дослідження:

1. моделювання та аналіз особливостей роботи ерліфтної установки зі струменевим апаратом;
2. моделювання та аналіз особливо роботи ерліфтної установки зі струменевим апаратом;
3. побудова залежностей коефіцієнта інжекції струминного апарату від тисків робочого і інжектіруемого потоків;
4. розгляд засобів підвищення ефективності роботи газоструйного компресора при:

   • пульсуючою подачі робочого потоку;

   • удосконалення конструкції струминного апарату (робочого сопла, камери змішування і ін.).

3.Пристрій і принцип дії ерліфтної установки зі струменевим апаратом

На малюнку 1 показана схема ерліфтної установки зі струменевим апаратом в повітропроводі, на якій показані основні конструктивні елементи, а також геометричні параметри.

Використання струменевого апарату в складі ерліфтної установки дозволяє досягти скорочення витрат стисненого повітря за рахунок утилізації надлишку тиску в мережі над тиском у змішувачі.

Стисле повітря від компресора 1 надходить в струменевий апарат 2, в якому відбувається його змішування з атмосферним повітрям і стиснення змішаного газу до тиску, обумовленого геометричним зануренням змішувача. При подачі повітря в повітропровід 3 починається процес витіснення рідини через змішувач 4 в підйомну трубу 6, а також через трубу подачі всмоктуючого пристрою 5.

Після повного витіснення рідини з воздухоподающей труби повітря надходить в змішувач, де відбувається процес змішування повітря (газу) з рідиною і утворена Аеросуміш починає заповнювати підйомну трубу.

Подальше збільшення витрати повітря призводить до закінчення водовоздушной суміші з підйомної труби в воздухоотделітель 7, де відбувається поділ повітря і рідини. Тиск в змішувачі при цьому буде нижче тиску навколишнього стовпа рідини, тому що

Основною характерною безрозмірним параметром для ерліфтних установок є відносне занурення [1]

Питома витрата повітря (в оптимальному режимі) для коротких ерліфтов становить [1]

Газоструйний компресор є пневмоаппаратом, в складі якого також відсутні рухливі елементи (мал. 2).

Потоки робочого і інжектіруємого середовищ надходять в камеру змішання 3, де відбувається вирівнювання швидкостей, що супроводжується, як правило, підвищенням тиску. З камери змішання потік надходить а дифузор 5, де відбувається подальше зростання тиску. Тиск змішаного потоку на виході з дифузора вище тиску інжектируемого потоку, що надходить в приймальну камеру.

Принцип роботы газоструйного компресора приведен на мал. 3 [11].

Коефіцієнт інжекциї газоструйного апарату [2]

де G_н – масова витрата інжектируємого потоку;

G_р – витрата робочого потоку.

Рівняння для розрахунку коефіцієнта інжекції газоструйного компресора [2]

де:K₁, K₂, K₃ – коефіціенти швидкості робочого, інжектируємого потоків;

a_р*, a_н*, a_с* – критичні швидкості робочого, інжектируємого і стислого потоків;

Критичний перетин сопла, що розширюється [2]

де:p_p – тиск робочого потоку;

G_р – масова витрата газу;

K_р – коефіцієнт адіабати.

Для побудови залежності коефіцієнта інжекції від тиску робочого і інжектируємого тисків [p_c/p_н=f(u)] необхідно знати два основних геометричних параметра – відношення перетинівf_p1/f_p* и f₃/f_p*, також зовнішні параметри двох потоків: робочого і інжектируемого(p_p, p_н, Т_н, Т_р)або робочого і стисненого,

де: p_p, p_н, Т_н – тиск робочого, інжектируємого і стислого газів;

Т_н, Т_р – температура рабочего и инжектируемого потоков.

Площа вихідного перерізу сопла f_p1 визначається з залежностей [2]

де:q_p1 – приведена масова швидкість робочого потоку;

f_р* – критичний перетин робочого потоку.

Площа вихідного перетину камери зішування f₃ [2]

де:K_c – показник адіабати стислого потоку;

П_с* – відносний тиск стислого потоку в критичному перетині;

q_с3 – приведена масова швидкість стислого потоку.

Виконане зіставлення експериментальних характеристик p_c/p_н=f(u) з розрахунковою залежністю для досяжного коефіцієнта інжекції при f₃/f_p* = 7,6; 14,2; 21,6 мм; p_p/p_н=6, (мал.4) адекватність аналітичного методу розрахунку параметрів роботи струминного апарату [2].

Малюнок 4 – Співставлення аналітичних і експериментально отриманих характеристик p_c/p_н=f(u) струминного апарату з розрахунковою залежністю для досяжного коефіцієнта інжекції:

Суцільними лініями (мал.4) нанесені експериментальні характеристики p_c/p_н=f(u) газоструйного компресора трьох різних геометричних параметрів, штриховий лінією – розрахункова залежність p_c/p_н=f(u).

При зменшенні ступеня стиснення коефіцієнт інжекції апарату збільшується до певної межі Uпр. При роботі на граничному режимі коефіцієнт інжекції газоструйного компресора залишається постійним. При цьому режимі апарат розвиває максимально можливу продуктивність при даному тиску робочого потоку p_p.

Способи збільшення ефективності роботи струменевих апаратів

Ефективність роботи струминного апарату можна збільшити за допомогою:

• вдосконалення геометричних форм проточної частини струминного компресора (робочого сопла, камери змішування і ін.);

•створення інжекторів з переривчастою подачею активного потоку, що є одним з найбільш ефективних методів.

• застосування багатоступеневих конструкцій для отримання високих ступенів стиснення;

• застосування в пристроях принципу безперервного регулювання за рахунок введення голки в сопло шляхом установки на виході з сопла еластичною порожнистої втулки, обжимаються при обертанні сопла.

Огляд досліджень і розробок

У джерелі [1] , [2] , [7], [5]викладено основи теорії і розрахунку ерліфтів, результати численних експериментальних досліджень ерліфтов різного призначення, конструктивного і схемного рішення установок, що працюють на гомогенних рідинах та гідросумішей, описані параметри і характеристики діючих ерліфтних установок і питання перспективного використання ерліфтов.В [3] , [8] , [10] розглянуті витратні і енергомеханічні характеристики ерліфтов на основі теорії розмірностей, дані критерії подібності їх моделювання, наведено класифікацію ерліфтових і ерліфтноземснарядних установок і комплексів, їх призначення, принципи роботи, конструктивні особливості, розрахунок і основи проектування. У джерелі [4] , [6] , [9] описані нові схеми газових ежекторів з поліпшеними характеристиками, їх створення і застосування. У джерелі [17] викладені результати теоретичних та експериментальних досліджень двофазних струминних апаратів різних типів, розглянуті фізичні особливості перебігу двофазних середовищ в проточній частині апарату.

Висновки

Ерліфтна установка зі струменевим апаратом в повітропроводі застосовується для утилізації надлишкового тиску в пневматичної мережі в шахтних умовах. Серед розглянутих вище способів підвищення ефективності газоструйного компресора, одним з найефективніших є пульсуюча подача робочого потоку.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: липень 2019 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можна отримати у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перечень джерел

Резюме Біографія Бібліотека Джерела Звіт про пошук Індівідуальний розділ