Определение оптимальных параметров бустерного гидроэлеватора

Аннотация

Яковлев В.М., Васечко А.В. Определение оптимальных параметров бустерного гидроэлеватора
В работе определены параметры и обеспечение максимально возможного КПД, для этого использовалась CAD система Flow Vision

Общая постановка проблемы

С увеличением глубины разработки угольных пластов возникла необходимость использования высоконапорных насосов с частотой вращения вала 3000 мин^-1. Эти насосы характеризуются низкой всасывающей способностью и требуют применения бустерных «подкачных» насосов. В качестве таких насосов используется насос ВП-340, характеризующийся низкой надежностью. В тоже время высокооборотные насосы требуют сравнительно невысоких напоров во всасывающем трубопроводе. Например, для насоса ЦНС – 300-700 в оптимальном режиме достаточно подпора H₂= 2 м. столба воды.

Анализ

Поэтому, с целью повышения надежности системы предлагается использовать в качестве бустерного устройства гидроэлеватор (водоструйный насос). Гидроэлеватор отличается высокой надежностью, обусловленной отсутствием вращающихся и трущихся поверхностей. Для питания гидроэлеватора рабочей водой используется часть подачи основного насоса, что снижает КПД системы. Поэтому геометрические и режимные параметры гидроэлеватора должны обеспечивать максимально возможный КПД.

На рисунке 1, приведена схема включения бустерного гидроэлеватора. Пренебрегая напором, создаваемым гидроэлеватором можно определить КПД системы:

Соотношение Н_г ⁄ Н_н ≈ 0,9 и представляет собой КПД напорного трубопровода установки. Из зависимости видно, что КПД системы в основном определяется значением коэффициента напора гидроэлеватора

КПД гидроэлеватора определяется по следующей зависимости:

где β – коэффициент подачи;
К – коэффициент напора гидроэлеватора ;
Н₂ – напор гидроэлеватора,
Н₁ – напор перед насадком гидроэлеватора.

Для высокооборотного центробежного насоса ЦНС 300-700 разработана конструкция и определены оптимальные размеры проточной части гидроэлеватора для создания подпора на входе в насос. Все расчеты и разработка конструкции проведены на основании рекомендаций, приведенных в литературе. Однако считать, что геометрия проточной части разработанного гидроэлеватора является оптимальной нельзя, так как приведенные в литературе рекомендации получены для различных геометрий проточной части гидроэлеваторов, работающих в конкретных условиях.

Для данной схемы определены оптимальные параметры гидроэлеватора:

• диаметр камеры смешения;
• угол раскрытия диффузора;
• длина камеры смешения;
• форма насадка и его диаметр.

Всё это было определено из имеющихся литературных данных. Чтобы искать и определять параметры и обеспечить максимально возможный КПД, для этого мы используем CAD систему Flow Vision, которая позволяет определить:

Выводы

Для определения зоны смешивания жидкости нужно правильно расставить граничные условия, расставить плоскости для определения работы жидкости в месте установления плоскости. Все расчеты и разработка конструкции проведены на основании рекомендаций, приведенных в литературе. Однако считать, что геометрия проточной части разработанного гидроэлеватора является оптимальной нельзя, так как приведенные в литературе рекомендации получены для различных геометрий проточной части гидроэлеваторов, работающих в конкретных условиях.