Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

)0с-

i е

2 j

Рис. 1.12. Водоструйный насос

/ - всасывающий ттрубопровод; 2 - труба; 3 - сопло; 4 - подводящая камера; 5 -камера смешения; 6" - диффузор; 7 - напорный трубопровод

КИЯ общий поток направляется в диффузор, где за счет уменьшения скорости течения создается давление, необходимое для движения жидкости по напорному трубопроводу. Постоянное заполнение подводящей камеры перекачиваемой водой происходит из приемного резервуара по всасывающему трубопроводу.

Напор, развиваемый водоструйным насосом, согласно определению, данному в § 1, представляет собой разность удельных энергий в выходном сечении III-III и во входном /-/. Без учета потерь он может быть приравнен приращению энергии на участке между сечениями - и /-/ камеры смешения.

Используя уравнение Бернулли для этих двух сечений и вводя безразмерные параметры 5 = /*к.сЯс и q = Q/Qc, где Fk.c и fc-соответственно площади поперечного сечения камеры смешения и струи; Qc - расход сопла (струи), после ряда преобразований можно получить следующее выражение:

2 S -2 I

Я= - - -f - - (1+С)2

:i.i3)

Действительный напор водоструйного насоса будет, конечно, меньше подсчитанного по уравнению (1.13), так как из него необходимо вычесть потери в приемной камере, камере смешения и диффузоре. Тем не менее выражение (1.13) позволяет проанализировать изменение основных параметров водоструйных насосов. Прежде всего оно ясно показывает, что

развиваемый насосом напор пропорционален -, т.е. напору Не, с

которы.м вода подводится к соплу. Кроме того, напор определяется относительной подачей q и геометрическим параметром s.

На рис. 1.12, б эти соотношения построены для s = l,5; 2,5 и 4. На графике видно, что с увеличением подачи напор, развиваемый водоструйным насосом, уменьшается; увеличение параметра s также вызывает уменьшение напора.

КПД водоструйного насоса определяется отношением полезной энергии жидкости к подведенной. Подведенную энергию можно выразить следующим образо.м:

5подв=/ЗсРЯЛс- (1.14)

Полезная энергия определяется напором и полезной подачей. Последнюю можно определять по-разному. Если водоструйный насос используется для откачки воды, то полезным является только расход Q, поступающий в подводящую камеру. В этом случае

И К)ПД водоструйного насоса будет:

Действительные значения КПД, достигаемые на практике в подобных условиях, не превышают 0,25-0,3.

Если же водоструйный насос используется для водоснабжения или для охлаждения, то полезной является суммарная подача Q + Qc, и тогда

5n = (Q + Qc)pg, а выражение для КПД будет иметь вид:

В этом случае, естественно, КПД выше и может достигать 0,6-0,7.

Водоструйный насос (гидроэлеватор) по своему устройству весьма прост и доступен для изготовления в местных условиях. Следует, однако, иметь в виду, что для обеспечения его хорошей работы требуется правильный подбор размеров и тщательное изготовление. Существенное значение имеет форма сопла, расстояние от сопла до камеры смешения, форма камеры смешения и диффузора.

Для транспортирования и подъема жидкостей используется также ряд устройств, которые нельзя назвать насосами в строгом понимании этого слова. Некоторые из них применяются в сооружениях систем водоснабжения и канализации. К ним в первую очередь относятся воздушные водоподъемники, гидравлические тараны и шнековые насосы.

Воздушный подъемник (эрлифт) состоит из вертикальной трубы, нижний конец которой погружен под уровень воды в приемном резервуаре (рис. 1.13). Внутри трубы проходит воздуховод, по которому сжатый воздух подается компрессором и распыляется с помощью форсунки, находящейся на глубине Яц. Плотность образующейся при этом воздушно-водяной смеси рсм значительно меньше плотности воды ,р, в результате чего смесь поднимается по трубе над уровнем воды в резервуаре на высоту- Я.

По принципу сообщающихся сосудов в условиях равновесия

Япр = (Яп + Я)рсм.

Отсюда находим высоту подъема Я (напор) эрлифта:

Я = Яп~" (1.17)

Зависимость между подачей и остальными рабочими параметрами воздушного подъемника можно найти на основе следующих рассуждений.

Энергия, передаваемая компрессором в 1 с объему Qs.aTM, м, воздуха, отнесенному к атмосферно.му давлению, при сжатии его от атмосферного давления ратм до давления р, под которым он подводится к форсунке, при изотермическом процессе будет:

, A = PaTMQB.aTM .

Ратн

Производимая сжатым воздухом полезная работа заключается в подъеме Q, м, воды-в 1 с, на высоту Я:

Учитывая неизбежные потери путем введения КПД эрлифта г[, можно написать:

?gQH = ЛРатмв.атм

(1.18)

Выражая давление р в Па при рв=1000 кг/м и Ратм=ОЛ МПа, из уравнения (1.18) после ряда преобразований получим искомую зависимость:

Q = -Qs.axM In (0,1Яп-Ы). (1.19)

Из формулы (1.19) следует, что подача эрлифта уменьшается с увеличением высоты подъема Н. При постоянных напоре и заглублении эрлифта она возрастает с увеличением Qs.aTM- Казалось бы, здесь кроются неограниченные возможности увеличения Q. Однако оказывается, что при слишком большом расходе воздуха среда в водоподъемной трубе перестает быть однородной, что резко снижает эффективность эрлифта и приводит к уменьшению Q и Я.

В табл. 1.1 приводятся ориентировочные значения необходимого погружения форсунки и объема подаваемого воздуха, обеспечивающие оптимальный режим работы эрлифта.

ТАБЛИЦА 1.1

Что касается КПД воздушного подъемника, то даже в блатоприят-ных условиях он не превышает 0,3-0,4, а с учетом потерь в компрессоре общий КПД установки составляет обычно 0,1-0,2. Таким образом, по

энергетическим показателям это не очень эффективный способ подъема воды.

В то же время устройство эрлифта чрезвычайно просто, он не имеет подвижных частей и поэтому не боится попадания взвешенных частиц. Он достаточно удобен для подъема воды из скважин, особенно малого диаметра, в которые не входит ни один насос. Воздушный подъемник легко собрать на любом объекте, использовав для подачи воздуха передвижной компрессор. Диаметр водоподъемной трубы может быть определен по скорости движения смеси непосредственно над форсункой от 2,5 до 3 м/с и

20 30 Ип ti

Воздушный

Рис. 1.13. подъемник

1 - приемный бачок; 2 - воздушная ттрубка от ком-ггрессора; 3 - водоподъе.м-яая тфуба; 4 - обсадная труба скважины; 5 - форсунка