авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

(ивия) анализ гидродинамических свойств и повышение энергетических показателей многоступенчатых насосов малой быстроходности.

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Ельзароок Фарадж Ахмед

(Ливия)

АНАЛИЗ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ НАСОСОВ МАЛОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ.

Специальность 05.04.13

Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008 г.

Работа выполнена на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин

Московского Энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор Моргунов Геннадий Михайлович.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Голубев Алексей Иванович

- кандидат технических наук

Трулев Алексей Владимирович

Ведущая организация: - ОАО « ОКБ БН КОННАС ».

Защита диссертации состоится « » __________ 2008 г. в ____час. ____мин. в аудитории _____ на заседании диссертационного совета Д 212.157.09 при Московском энергетическом институте (техническом университете), по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ)

Отзывы на диссертацию или автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул.Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан «____» _______ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного

совета Д 212.157.09

к.т.н., доцент Лебедева А.И.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы диссертации. Достижение позитивных результатов в решении проблем увеличения развиваемого напора и экономичности явля-ется важнейшим направлением совершенствования МЛН. Отмеченное, в частности, относится к погружным скважинным, а также к бесштанговым насосам для выработки малорасходных источников РТ глубокого залегания с (список принятых сокращений и обозначений см. на стр.24).

В МЛН для отмеченного диапазона по преимуществу используются ступени с центробежными РК. Накопленный ведущими отечественными и зарубежными фирмами насосостроения опыт расчётно-теоретической и опытной отработки ПЧ и ЛС позволил выйти на практически предельные показатели работоспособности и энергокавитационных качеств МЛН. Даль-нейший существенный прогресс может быть достигнут путём реализации принципиально новых решений. Одним из таких предложений допустимо полагать парадигму создания полирядных ЛМ, включая SH, со ступенями осевого (либо – полуосевого) типа.

Научно-обоснованная последовательность действий от эвристической идеи до её овеществления включает последовательно осуществляемые глобальные процедуры:

1) первоначальная эскизно-проектная разработка новой машины с предвари- тельными оценками её эффективности, т.е. этап концептуального синтеза;

2) оптимизационный проектно-исследовательский КЭ на основе современ-ного, надёжно апробированного ПП; 3) при позитивных в целом результатах предыдущих этапов – выполнение физического эксперимента.



В настоящей работе реализованы первые два этапа действий по созданию трёхрядного МЛН с параметрами, являющимися актуальными для нужд нефтедобывающих производств России, Ливии и др. стран.

Цель работы. На базе методологии системного подхода, аналитических и современных численных методов описания ГД процессов в ЛМ реализовать проектно-вычислительный КЭ для уточнённой оценки степени достовер-ности и обоснованности предварительного прогноза о возможности создания SH, превосходящего МЛН традиционного исполнения, т.е. центробежного НС, по уровням приведенной удельной напорности и полезно используемой секундной энергии .

Основные задачи.

Осуществить оптимизационное проектирование и обосновать научно-практическую целесообразность создания SМ малой быстроходности.

Установить особенности рабочего процесса и возможности повышения энергетической эффективности SМ.

На основе КЭ изучить гидродинамические свойства течений в SH при их сопоставлении с обтеканием РО центробежного НС, спроектированного и исследованного для одних и тех же с SH технических и режимных параметров.

Провести углублённый аналитический анализ условий гладкого обтекания лопастей РК, лопаток НА и обводов ПЧ в новом насосе.

Научная новизна. На основе аналитических исследований и КЭ впервые:

- получены форсированные по и оптимизированные по геометрические формы и параметры ПЧ и РО трёхрядного SH;

- изучены ГД особенности распределения функций поля на обтекаемых поверхностях осевых ступеней SH и ступени НС с установлением принци- пиальных отличий в значениях и составляющих гидромеханических потерь, а также в характере формирования пространственных диффузорных потоков в ЛС сопоставляемых насосов;

- выведены и применены для SH квазинеобходимые условия отсутствия продольного (от контуров профилей) и поперечного (от обводов ПЧ) отрывов потока;

- комплексными расчётно-теоретическими исследованиями с частичным использованием экспериментальных данных и экспертных оценок подтверждён выдвинутый ранее тезис о принципиальной возможности значительного повышения в SH уровней и по отношению к НС.

Практическая ценность и использование разработок. Прикладная значимость работы определяется тем, что:

- получена гамма эскизных и отдельных более детальных проектных решений для двух- и трёхрядных SM в моно- и многоступенчатом исполнении при одно- и двухвальной схеме их функционирования;

- для номинального режима работы исследуемого трёхрядного SH и при отклонении от этого режима на 30% по подаче даны уточнённые на базе КЭ конкретные оценки ожидаемых параметров напорности, а также анти- кавитационного и энергетического качества;

- установлено влияние основных геометрических показателей ЛС SH на контролируемые показатели работоспособности и качества;

- определены пороговые значения коэффициента кинематической вязкости РТ для выполнения квазинеобходимых условий гладкого обтекания ЛС;

- основные результаты КЭ используются при выполнении госбюджетной НИР «Разработка методов структурно-параметрического синтеза при создании конкурентоспособных гидравлических машин и систем гидро-пневмоавтоматики» на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин МЭИ (ТУ).

Обоснованность и достоверность результатов определяются:

- привлечением канонических оснований теории ЛМ, отдельных и широко используемых эмпирических зависимостей и опытных данных;

- применением позитивно зарекомендовавшего себя МГИУ численного решения прямой трехмерной ГД задачи для ЛС турбомашин;

- системной реализацией многофакторного КЭ, ПП которого включает гибкую дискретную аппроксимацию соответствующей ММ;

- использованием теории ПС и пристенной турбулентности.

Личный вклад автора включает:

- аналитический обзор литературных источников, патентов, публикаций ведущих отечественных и зарубежных фирм, отдельных авторов по состоянию, прогрессу и перспективам повышения энергетической эффек-тивности высоконапорных МЛН на малые подачи;

- разработку ПЧ и ЛС SH и НС с альтернативными вариантами исполнения решеток лопастей РК и лопаток НА;

- проведение КЭ с систематизацией результатов массовых расчётов, их анализом и отбором наиболее предпочтительных модификаций ЛС;

- результаты расчетного исследования возможности гладкого обтекания РО SH в зависимости от градиентов давления, баланса ГД сил и вязкости РТ;

- достижение цели исследования как итоговое обоснование возможности получения в SH более высоких, чем в НС, уровней и при удовлетво- рении ограничениям надсистемного характера.

На защиту выносятся следующие положения:

обоснование научно-практической значимости исходной парадигмы поли-рядности РО для МЛН малой быстроходности;

эскизно-проектные решения для двух- и трёхрядных SM в одно- и много-ступенчатом исполнении, при одно- и двухвальном приводе;

постановка и методика реализации КЭ;

результирующие показатели и SH, НС и ЛВН;

установленные на основе выполненного КЭ характерные свойства пространственных распределений ГД функций в ступенях SH и НС;

результаты численного анализа условий гладкого обтекания РО SH;

итоговый тезис о принципиальной достижимости в SH при прочих равных условиях существенно более высоких, чем в НС, показателей и .

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на

- заседаниях кафедры гидромеханики и гидравлических машин МЭИ, Москва, 2005 - 2008г.г.;

- Всероссийских студенческих НТК «Гидравлические машины, гидропри-воды и гидропневмоавтоматика», Москва, МГТУ, 2005, 2007г.; МЭИ, 2006г.;

-Международных НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», МЭИ, Москва, 2005 – 2007 г.г.;

- Международной НТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы», МЭИ, Москва, 2006 г.;

- Международной НТК «ECOPUMP.RU’ 2007. Эффективность и эколо-гичность насосного оборудования», КВЦ «Сокольники», Москва, 2007 г.

-научном семинаре по теме диссертационной работы в ОАО «ОКБ БН КОННАС», г. Москва, март, 2008 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: одна статья, один доклад, 6 тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 223 страницах и включает титульный лист, оглавление, список основных обозначений и сокращений, введение, четыре главы основного содержания работы, заключение, список литературы (119 позиций), иллюстрации (67 рис.), таблицы (18), приложение (12 стр. с илл.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение. Общая характеристика работы. Обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы её цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность работы. Определены обоснованность и достоверность результатов и выделен личный вклад автора.

Глава 1. Дан анализ развития, современного состояния и способов дальнейшего повышения энергетической эффективности МЛН, главным образом, для нужд нефтедобывающих производств при эксплуатации малодебитных скважин.

Отмечен выдающийся основополагающий вклад российских и иностранных научно-технических школ и отдельных учёных и специалистов в дело создания и совершенствования насостроения.

Рассмотрены современные проектно-конструкторские решения для активной части высоконапорных МЛН на малые подачи. Отмечены их преимущества и недостатки при усложнённых условиях работы. Анализ выходных показателей ступеней ряда ведущих мировых фирм по производству ЭЦН (в т.ч. российских) на номинальную подачу и при диаметре корпуса насоса показал следующие, достигнутые ими на рубеже XX – XXI в.в., уровни: напор , кпд .

Представлен аналитический обзор известных инновационных решений и подходов к повышению энергетической эффективности ЭЦН с центро-бежными ступенями малой быстроходности, предложенных в сравнительно недавнее время специалистами из ООО «Борец», ЗАО «Новомет Пермь», СПб ГПУ, МЭИ (ТУ) и др. Однако сохранение в целом форм ПЧ и конструктивных решений, характерных для центробежных ступеней приво-дит и к сохранению в значительной мере их известных недостатков, доста-точно детально освещённых в литературе и в данном обзоре. Итогом явилось заключение, что для дальнейшего существенного повышения напорно-энергетической эффективности малорасходных МЛН требуются принципи-ально новые решения.





В связи с ключевой ролью в настоящей работе КЭ, в сжатой форме изло-жено современное состояние, возможности и основные трудности ГД расчета течений в ступенях МЛН на малые подачи. Здесь дополнительные сложности при описании турбулентных движений РТ, заключаются в их диффузорном характере и в вынужденной необходимости моделирования лишь на основе полуэмпирических методов. Непреодоленные до настоящего времени затруднения, несмотря на практически неограниченные вычислительные возможности компьютерной техники, возникают при формализации условий возникновения и дальнейшего развития зон возвратных течений. Тем не менее, при ограничении режимами, близкими к оптимальным, можно ожидать, что для качественно отработанной в ГД отношении ПЧ отрывные явления если и существуют, то локализованы в её малых подобластях. Для таких течений допустимы к применению разработанные за последние десятилетия и хорошо апробированные трёхмерные расчётные методы с упрощённым учетом негативных проявлений попятных движений РТ.

В наиболее существенных чертах обсуждены используемые в настоящее время трёхмерные стационарные и нестационарные ММ решения ГД задач, а также методы их численной реализации. Более детально изложено существо разработанного в своё время в МЭИ МГИУ, а также особенности формиро- вания и результаты действия соответствующего ПП. Дано обоснование применения в настоящей работе МГИУ в принципе и возможности его использования в усечённом виде: с расчётом потенциального пространствен-ного ядра потока при учёте реальных свойств РТ в пределах ПрС. Такая расчётная процедура была принята, с одной стороны, по причине достаточно полного учёта в данном ПП специфических особенностей течений в ЛС, а с другой – из-за необходимости проведения обработки и систематизации обширных результатов многовариантных вычислительных работ в ограни-ченных временных рамках. Этот выбор, как показали последующие разработки, вполне себя оправдал и позволил аргументировано обосновать возможность достижения высоких выходных показателей в SH.

Глава 2. В качестве перспективной альтернативы в решении задачи повышения плотности полезно используемой энергии принят предложенный ранее Г. М. Моргуновым принцип полирядности компоновки ступеней осевых МЛН с одно-, либо двукратным инвертированием меридианного потока. Описан этап концептуального синтеза SH при сопоставлении ожидаемых для них выходных показателей с таковыми для НС при одинаковых осерадиальных габаритах ПЧ. Качественно обоснована целесообразность реализации идеи полирядности для ЛМ и непротиворечивость суждения о достижимости в таких машинах повышенного уровня энергетической эффективности.

Рис.2.1.Наложение меридианных проекций трёхрядного SH и НС. Рис.2.2.Диаграмма теоретических напоров для и .

На рис.2.1 схематично представлено наложение меридианных проекций ПЧ ступеней НС и трёхрядного SH, а на рис.2.2 – диаграмма текущего изменения , условно-линейного, и их результирующих значений , отмеченых на оси . Предполагается, что при

выдержаны примерные соотношения . Наблюдаем принципиальную тенденцию к обеспечению «сильного» неравенства . На Рис.2.3 приведена диаграмма изначально прогнозируемых уровней гидра-влических, внутренних механических (только для НС) и полных потерь в рассматриваемых ступенях, выраженных через соответствующие кпд. Прогноз основан на известных опытных данных,

Рис.2.3. Контролируемые виды КПД для SH и НС


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.