Нефтегазопромыслове оборудование (стр. 25 )

Рис. Рис. 11.7. Схема гидросистемы дроссельного управления

лебёдкой [10]

Принудительный спуск (при незначительной массе снаряда в начале спуска). Распределитель 2 в нижнем положении, насос нагнетает жид­кость по линии 1 через гидромотор 4 и дроссель 5 на слив. Чтобы проволока не разматывалась при встрече с препятствием, предохранительный клапан 7 настроен на малое давление, необходимое лишь для преодоления трения в опорах бара­бана и трансмиссии лебедки. …… //////«Удар в в е р х». После принудительного спуска груза распределитель 2 переключается в положение подъема, а дроссель 5 резко закрывается. По инди­катору наблюдается увеличение натяжения проволоки, а затем резкое снижение, свидетельствующее о срыве снаряда. Клапан 7 ограничивает натяжение про­волоки.

ПРИЛОЖЕНИЕ. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ .. ……… РАСЧЁТОВ СТРУЙНЫХ НАСОСОВ (По материалам …. учебного пособия «Расчёты струйных насосов» Авторы: ……….. , . Изд. ГАНГ им. , ………….. Москва, 1997.)

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ………………ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ………….ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И. М. ГУБКИНА

…………Кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

Ю. А. САЗОНОВ, Р. В. САЗОНОВА РАСЧЕТЫ СТРУЙНЫХ НАСОСОВ

Учебное пособие по дисциплинам "Нефтегазопромысловое оборудование", "Машины и оборудование для добычи нефти и газа" для студентов специальностей: 0907 - разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, 1702 - машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов.

Москва, 1997

УДК 621.694.3

канд. техн. наук, Сазонова струйных насосов. Учебное пособие. - М.:ГАНГ,1997. - 52 с.

В пособии приводятся основы теории струйных насосов. Предложена методика расчета струйных насосов, дополненная системой определения переменных коэффициентов сопротивления. Прилагаются программы, позволяющие рассчитывать на ЭВМ рабочие характеристики струйных насосов и основные геометрические размеры. Струйный насос и приводящий его в действие силовой насос рассматриваются как единый комплекс. Расчеты ведутся с учетом типа силового насоса и его характеристики. Методика, изложенная на алгоритмическом языке ФОРТРАН, позволяет получить набор решений каждой рассматриваемой задачи, предоставляя студенту или инженеру возможность выбора с учетом дополнительных требований.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения, а также для слушателей факультетов повышения квалификации, инженерно-технических специалистов нефтегазовой отрасли.

Разделы 1.2,3 подготовлены ,

разделы 4, 5 - .

Рецензент - канд. техн. наук, доцент .

Содержание

стр.

Введение.....................................................................................................4

Основные условные обозначения............................................................6

1. Основы теории струйных насосов.......................................................8

2. Кавитация в струйных насосах............................................................18

3. Методика расчета характеристики струйного насоса...................... 20

4. Методика проектирования струйного насоса по заданному

режиму работы..........................................................................................24

5. Примеры расчета струйных насосов...................................................28

5.1 Пример расчета характеристики струйного насоса.......................29

5.2. Пример проектирования струйного насоса, работающего в комплексе с силовым поршневым насосом.........................................33

5.3. Пример проектирования струйного насоса при подаче рабочей жидкости из магистрального напорного трубопровода........................38

5.4. Пример проектирования струйного насоса, работающего в

комплексе с силовым центробежным насосом......................................42

5.5 Пример проектирования струйного насоса, оснащенного соплом

с коэффициентом сжатия струи меньше единицы.................................46

Заключение.................................................................................................49

Список литературы....................................................................................52

© Государственная академия нефти и газа им. , 1997.

Введение

Струйный насос, согласно действующим стандартам, относят к классу динамических насосов трения, в которых жидкая среда перемещается внешним потоком жидкой среды. В более широком смысле струйный насос можно рассматривать как один из элементов струйной техники, принцип действия которых основан на эффектах взаимодействия потоков жидкости или газа между собой или с твердыми стенками [4].

Отсутствие подвижных деталей, простота и компактность конструкции позволяют эффективно использовать струйную технику в самых разнообразных технологических процессах: добыча нефти, обработка призабойной зоны скважины, перекачка нефтегазовых смесей, предотвращение поглощений промывочной жидкости при бурении скважин и другие.

Как существенный недостаток струйной техники называют относительно низкий коэффициент полезного действия (КПД). Так КПД струйных насосов обычно находится на уровне ЗО...35 %. Однако, следует уточнить, что верхняя граница КПД струйных насосов пока не установлена. У наиболее совершенных насосов, используемых в атомной промышленности, этот показатель доведен до 43...45 % [6]. Несомненно, потенциальные возможности струйных насосов сейчас раскрыты далеко не в полной мере.

Следует ожидать, что с дальнейшим усовершенствованием конструкций струйных насосов и повышением их КПД область применения подобной техники будет расширяться.

Несмотря на внешнюю простоту элементов струйной техники их рабочий процесс характеризуется исключительной сложностью явлений, имеющих место в проточной части. Изучение струйной техники лучше начинать с более простого случая, когда струйный насос работает на однородных жидкостях. Рабочий процесс таких насосов изучен достаточно подробно, а выполненный на базе струйных насосов инструмент находит все более широкое применение. Вместе с тем, информация о струйных насосах, работающих на однородных жидкостях, послужит базой для изучения более сложных процессов, происходящих в двухфазных струйных аппаратах и других устройствах.

При подготовке представленной работы были использованы результаты исследований, проведенных в лаборатории кафедры "Машин и оборудования нефтяной к газовой промышленности". Разработанная методика расчета струйных насосов дополнена системой определения переменных коэффициентов сопротивления. Проектирование струйного насоса ведется в зависимости от типа силового насоса и его характеристики. Струйный насос и приводящий его в действие силовой насос рассматриваются в едином комплексе. Использование разработанной методики, изложенной на алгоритмическом языке Фортран, позволяет находить множество решений задачи. Таким образом, появляется возможность выбора решения с учетом условий эксплуатации оборудования. Особое внимание уделяется анализу результатов расчета на ЭВМ и вопросам выбора оптимальных решений.

Основные условные обозначения

а - безразмерный геометрический параметр струйного насоса, равный отношению площади поперечного сечения камеры смешения к площади сжатого сечения струи (А);

do - диаметр выходного отверстия coплa (DS);

d3 - диаметр камеры смешения (DKS);

g - ускорение свободного падения;

h=P41·Ро1-1 - относительный напор струйного насоса (Н);

l3 - длина камеры смешения;

1с - расстояние между соплом и началом камеры смешения;

P01 - разность давлений в точках 0 и 1 (Р01);

Р04 - разность давлений в точках 0 и 4, рабочий перепад давления на струйном насосе (Р04) или давление силового насоса;

Р41 - разность давлений в точках 4 и 1, давление струйного насоса (Р41);

Рк - давление насыщения паров жидкости;

Q0 - расход жидкости через сопло струйного насоса (Q0);

Q1 - расход перекачиваемой жидкости (Q1);

q = Ql· Qo-1- относительный расход струйного насоса (Q);

qk - критическое значение относительного расхода при кавитации;

R2 - радиус входного участка струйного насоса;

vc - средняя скорость течения жидкости в сжатом сечении струи;

vi - средняя скорость течения жидкости в i-том сечении;

αg - угол конусности диффузора;

αi = l+3δi - коэффициент Кориолиса;

βi = l+ δi - коэффициент Буссинеска;

δi - коэффициент, учитывающий неравномерность поля скоростей потока жидкости в i-том сечении;

γ - угол конусности сопла;

ε - коэффициент сжатия струи (Е);

η = q h(l-h)-1 - коэффициент полезного действия струйного насоса (ЕТА); ξс - коэффициент сопротивления сопла; ξ2 - коэффициент сопротивления входного участка струйного насоса;

ξз - коэффициент сопротивления диффузора;

ξ23 = 8 l3 τ/ - приведенный коэффициент сопротивления трения камеры смешения;

ρ - плотность жидкости (R);

τ - среднее касательное напряжение трения на стенке камеры смешения.

* В скобках приведены обозначения параметров, используемые в программе расчета на ЭВМ.

1. Основы теории струйных насосов

Струйный насос изобретен Д. Томпсоном в 1852 году, а в 1859 году впервые применил разработанный им аппарат для практических целей. Основоположниками теории струйных насосов признаны Г. Цейнер и М. Рэнкин, опубликовавшие свои работы в 1863 и 1870 годах. Их теория, основанная на применении уравнения импульсов к смешивающимся потокам, подтверждена опытом и получила широкое развитие.

На схеме рис. 1.1 показаны все основные элементы струйного насоса: сопло, приемная камера, входной участок, камера смешения, диффузор. Сопло, направленное в центр камеры смешения, служит для формирования струи рабочей жидкости. Приемная камера и кольцевой канал между стенками сопла и входного участка заполнены перекачиваемой жидкостью. У границы струи образуется пограничный слой, разделяющий рабочую и перекачиваемую жидкости. Турбулентные процессы, происходящие в пограничном слое, способствуют перемешиванию рабочей и перекачиваемой жидкости. При этом энергия и скорость движения отдельных мельчайших порций перекачиваемой жидкости возрастают, а порции рабочей жидкости, потерявшие часть энергии, замедляют свое движение. На выходе камеры смешения процесс энергообмена между рабочей и перекачиваемой жидкостями практически прекращается. В диффузоре скорость течения уменьшается, а статистическое давление возрастает.