Наука о насосах: Наука о насосах, 10 (десять) букв

Содержание

77-30569/274914 Гидродинамическая нагруженность роторов центробежных насосов при переходных процессах

Архив

Приложение к журналу

Ключевые слова
Аннотации
Архив рубрик

Логин

Пароль

ВХОД

регистрация
забыли пароль?

Другие журналы

  • Аэрокосмический научный журнал
  • Инженерный вестник
  • Математика и математическое моделирование
  • Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация
  • Молодежный научно-технический вестник
  • Радиооптика
  • Технологии инженерных и информационных систем

77-30569/274914 Гидродинамическая нагруженность роторов центробежных насосов при переходных процессах

# 12, декабрь 2011

Файл статьи:
Сосновский_P.pdf
(390.68Кб)

авторы: Попов Д. Н., Сосновский Н. Г., Сиухин М. В.

УДК 62-52.

МГТУ им. НЭ. Баумана

[email protected]

[email protected]

[email protected]

Обеспечение надежности и ресурса работы центробежных насосов является одной из актуальных научных задач, к которым относится улучшение вибрационных характеристик насосных агрегатов при требуемых режимах эксплуатации.

В работе [1], посвященной исследованию и расчету вибраций в нефтяных насосах, сделан вывод о том, что вибрации возникают вследствие нарушения согласованности потоков жидкости в подводе и рабочем колесе насоса. При работе насоса с пониженной или с повышенной подачей по отношению к ее значению, которое соответствует оптимальному КПД (оптимальная подача), амплитуда колебаний давления в насосе увеличивается.

Приведенный в работе [2] анализ виброакустических характеристик центробежного насоса показывает, что вибрации могут быть вызваны кавитацией, которая, к тому же, ухудшает напорные характеристики насоса. По этим причинам при создании насосов всегда учитывается требуемый кавитационный запас, что позволяет в качестве основного фактора, влияющего на вибрации в насосном агрегате, рассматривать гидродинамическую нагрузку на ротор центробежного насоса. При этом следует иметь в виду, что гидродинамические процессы могут быть нестационарными [3].  Например, при «потере насосом привода» происходит самоторможение ротора насоса, сопровождающееся изменением расхода жидкости, которая течет в каналах рабочего колеса. Изменение расхода жидкости может происходить и при постоянной частоте вращения ротора насоса, если регулирование насоса выполняется с помощью задвижки. В обоих случаях гидродинамическая нагрузка на ротор насоса будет изменяться. Чтобы рассчитать в указанных условиях гидродинамическую нагрузку на ротор насоса, необходимо предварительно построить физическую и математическую модели исследуемого процесса.

Физическая модель вызывающей вибрации ротора гидродинамической нагрузки была принята в основных своих чертах согласно работе [1]. В этой модели при подаче насоса ниже оптимальной происходит частичный выброс жидкости из рабочего колеса в подвод насоса, а при подаче выше оптимальной рассогласование потоков жидкости перемещается в сторону отвода насоса. Возникающие в насосе вибрации происходят с частотой, определяемой количеством лопастей в рабочем колесе и скоростью его вращения.

Математическая модель построена как в указанной выше работе, но дополнена условием, учитывающим возможную нестационарность подачи насоса при отключении электродвигателя насоса (потеря привода).

За основную причину возникновения гидродинамических возмущений выбрано пересечение каналами рабочего колеса «тени языка», размещенного в подводе насоса. Несмотря на то, что в большинстве опубликованных работ, посвященных снижению вибраций в центробежных насосах, предлагают уменьшать взаимодействие потока с «языком» или лопатками отвода насоса. Применительно к консольным насосам такое утверждение обосновано результатами экспериментальных исследований.

Однако однокамерные насосы с двусторонним входом имеют также «язык» на входе в рабочее колесо. При такой конструкции насоса наибольшая неравномерность потока и наличие обратных токов наблюдаются на входе насоса. В связи с этим можно принять, что возникновение гидродинамических возмущений вызвано взаимодействием потоков жидкости в каналах рабочего колеса с потоком после языка спирального подвода насоса.

В работе [1] с помощью квазиодномерной математической модели течения жидкости получена формула для вычисления силы, вызывающей вибрацию ротора центробежного насоса с двухсторонним входом. Эту формулу можно представить в виде

 

,                                                                                                     (1)

 

где  – сила, вызывающая вибрацию ротора центробежного насоса, Н;

;

 

;

где  – подача насоса, м3/с;

        – плотность перекачиваемой жидкости, кг/ м3;

        – число лопастей у рабочего колеса насоса;

        – частота вращения ротора насоса, 1/с;

      – диаметр входа в насос, м;

       – углы соответственно;

      – параметр, определяемый конструкцией насоса, =2 – насос со средним расположением рабочего колеса; =1 – консольный насос.

Значения сил, вызывающих вибрацию ротора насосного агрегата, и подачи насоса типа НМ 5000-210 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Размерные и безразмерные силы вибрации

*

, Н

*

 

Q*

, Н

*

1

1250

1,0

 

0,4

3250

2,6

0,8

1350

1,08

 

0,2

4900

3,92

0,6

2550

2,0

 

0,0

0,00

0,00

 

 – относительное значение подачи насоса;

*= – относительное значение силы, вызывающей вибрацию ротора насоса, при  эта сила равна .

Таблица 1 показывает, что в случае уменьшения подачи насоса силы, вызывающие вибрацию ротора насоса, возрастают. При подачах насоса, близких к нулю, происходит почти четырехкратное увеличение этих сил, а при нулевой подаче насоса они равны нулю.

Обращаясь к приведенным в таблице результатам расчета, следует учитывать, что все силы были вычислены в предположении работы насоса с постоянной частотой вращения ротора. Регулирование подачи насоса в таком случае осуществляется путем изменения характеристик сети (нагрузки на насос). Необходимо также заметить, что для расчетов по формуле (1) принята квазистационарная модель течения жидкости в насосе. В такой модели не учитываются возможные изменения эпюр скоростей жидкости в насосе и волновые процессы в подключенных к насосу трубопроводах [3].

Несмотря на приведенные выше замечания,  рассчитанные значения сил, вызывающих вибрации роторов насосов, заслуживают внимания, так как характер изменения этих сил в зависимости от нагруженности насосов по подаче подтверждаются на практике. А оценки интенсивности вибраций только на основании данных об измерениях виброперемещений и виброскоростей в контрольных точках корпуса насоса могут быть недостаточными. Это объясняется тем, что на результаты измерений существенно влияют массы, жесткости и характеристики демпфирования деталей насоса.

Перечисленные особенности в значениях гидродинамических сил влияют на выбор типа подшипников для опор ротора насоса. Поскольку направление действия гидродинамических сил может меняться и определить его даже в отдельные моменты времени крайне сложно, нагрузку на опоры ротора насоса целесообразно определять по наибольшим амплитудным значениям сил, вызывающих вибрацию. В этих условиях, по-видимому, подшипники жидкостного трения имеют преимущества перед подшипниками качения. Путем выбора конструкции и расчета характеристик подшипников жидкостного трения могут быть достигнуты как требуемая жесткость, так и демпфирование опор ротора насоса.

Расчет сил, вызывающих вибрации при переходных процессах в агрегате с центробежным насосом выполняется в следующей последовательности. Сначала по структурной схеме насосного агрегата с помощью программы для расчета динамических характеристик управляемых технических систем находится переходный процесс, который может быть вызван мгновенным отключением электродвигателя насоса (режим «потери» насосом привода). При этом сначала предполагается, что система сглаживания волн давления (ССВД) не работает, а затем рассчитывается процесс при действующей ССВД, если агрегат снабжен такой системой.

Переменными величинами, определяемыми при расчете, являются: частота вращения ротора насосного агрегата, давление на входе в проточную часть насоса, давление и расход жидкости на выходе из насоса. Результаты расчета приводятся в виде графиков переходных характеристик для указанных выше переменных.

Переходные характеристики позволяют произвести оценку сил, вызывающих вибрации ротора центробежного насоса при нестационарных гидромеханических процессах. С этой целью может быть применен рассмотренный далее метод определения сил, вызывающих в насосе вибрации при переменных во времени значениях скорости вращения его ротора и подачи насоса.

Для численного исследования влияния изменений частоты вращения ротора насоса и подачи насоса на силу, вызывающую вибрации, необходимо знать функции, входящие в уравнение (1) в виде коэффициентов. Их определение с помощью формул, приведенных вместе с уравнением, не возможно без подробных, чертежей насоса. Поэтому, исходя из подобия насосов типа НМ с одной номинальной подачей, требуемые коэффициенты были определены по приведенным в работе [1] графикам зависимостей силы, вызывающей вибрацию в насосе, от его относительной подачи. Такие графики в названной работе даны для всего ряда насосов типа НМ, в том числе для насоса НМ 7000-210. Идентификация коэффициентов была выполнена для насоса НМ 5000-210, так как для него ранее построенная математическая модель имела экспериментальное подтверждение [4]. Затем определялись параметры для нескольких значений относительной подачи насоса НМ 7000-210 при n=const(табл. 2).

Таблица 2

Результаты идентификации параметров математической модели для вычисления сил,
вызывающих вибрацию ротора насоса НМ 7000-210 при n=3000 об/мин

*

*

*

 

 

 

 

 

 

 

2500

0,8

18125

9343

15625

4144

14500

10000

4500

0,7

20357

10493

17857

4337

14250

8750

5500

0,6

23333

12077

20833

5526

14000

7450

6500

0,5

27500

14175

25000

6631

13750

6250

7500

0,4

34792

17934

32292

8565

13917

5167

8750

0,2

65000

33505

62500

16378

13000

2500

10500

 

Здесь ; ; ; ; ;

            Математическая модель для расчета переходных процессов в насосном агрегате представлена в виде структурной схемы [4].

Рис. 1. Структурная схема насосного агрегата

Возмущающим воздействием в данном случае  является величина начальной мощности (Nн1)0, подводимой к насосу до того, как произошло отключение его электродвигателя. Мгновенное отключение электродвигателя представлено ступенчатым (скачком) уменьшением этой мощности от начального значения до нуля. Регулируемой величиной служит Δpвх, а основным управляющим воздействием — изменение расхода ΔQкл. Незначительное  увеличение этого воздействия создает расход  ΔQрег  жидкости (нефти), поступающей в систему сглаживания волн давления (ССВД).

Приращение давления на выходе из насоса может быть получено с помощью уравнения:

,

где коэффициент  определяет изменение  напора насоса с отключенным электродвигателем в зависимости от изменения угловой скорости его вала, а коэффициент K определяет суммарное отклонение напора насосов в зависимости от отклонения проходящего через них расхода жидкости. Это коэффициенты линейной аппроксимации напорных характеристик насоса.

            Переходные процессы при отключении электродвигателя насосного агрегата НМ 7000-210 представлены на рисунке 2.  Расчеты выполнены с учетом влияния частоты вращения  n ротора насоса на значение коэффициента B1. 1.94 м3/c (7000 м3/ч), = 0,88; = кВт;  k5=3.75. На том же рисунке приведен график зависимости  , который получен с помощью формулы (1) при постоянном значении частоты вращения  n ротора насоса НМ 7000-210 (см. таблицу 2).

а)                                                                               б)

в)                                                                               г)

Рис. 2. Переходные процессы и графики зависимости . Насос НМ7000-210:
а, б, г — переходные процессы при внезапном отключении электродвигателя насоса;
в1 — график зависимости , значения  соответствуют переходному процессу «г»;
в2 — график зависимости  — соответствуют таблице 2 при  n=const.

Проведенные исследования гидродинамического характера сил, способных вызывать вибрации роторов центробежных насосов типа НМ, позволяют сделать следующие выводы:

  1. Рассматриваемые силы значительно увеличиваются в случае уменьшении нагруженности насоса по производительности (подаче) при постоянной частоте вращения ротора насоса. Для  насоса типа  НМ 7000– 210 указанное увеличение может быть четырехкратным в том случае, если относительная подача насоса снижается до 0,2  своего номинального значения. Вычисленные  изменения  нагруженности  насосов  могут иметь место, когда регулирование их подачи  осуществляются с помощью задвижек.
  2. При переходных процессах, вызванных  отключением электродвигателя насоса, в том числе и при нештатных ситуациях с «потерей» насосом привода, происходят изменения во времени частоты вращения ротора насоса, а также его подачи.
    Компьютерное моделирование показывает, что во время рассмотренных переходных процессов сила, способная вызвать вибрацию ротора насоса,  уменьшается  по  сравнению  с  силой, действующей на ротор насоса в начале процесса.
  3. При выборе конструкции насоса необходимо обратить внимание на то, что силы, вызывающие в насосе вибрации, неопределенно ориентированы по отношению к ротору насоса. Вследствие этого в значительной мере усложняется реализация эффективной системы демпфирования ротора насоса. Применение в  конструкции насоса вместо подшипников качения подшипников жидкостного трения  позволяет решить проблему. Расчет подшипников необходимо выполнять по наибольшему значению  (см. график 2 на рисунке 2 в).

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ  ИСТОЧНИКОВ

1.     Перевощиков С.И. Разработка научных основ управления вибрацией гидродинамического происхождения в центробежных насосах магистральных трубопроводов: Дис.  …д-ра техн. наук, Тюмень. 2004. 347 с.

2.     Покровский Б.В, Рубинов В.Я. О виброакустическом проявлении кавитации в центробежном насосе// Труды ВНИИ ГИДРОМАШ. Исследование, расчет и технология изготовления гидромашин. М.: Энергия, 1977.

3.     Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. 240 с.

4.     Попов Д.Н., Сосновский Н.Г. Структурный метод моделирования на ЭВМ нестационарных процессов в системах с лопастными насосами// Докл. на конференции 4-го Международного форума PCVEXPO’2005 «Насосы. Компрессоры. Арматура».

Поделиться:

 

 

ЮБИЛЕИ

14 января 2017 год. Камышная Э.Н., доцент кафедры ИУ-4 МГТУ им. Н.Э.Баумана

29 января 2016 год Шахнов В.А., член-корреспондент РАН, д.т.н., профессор МГТУ им. Н.Э.Баумана

ФОТОРЕПОРТАЖИ

 

СОБЫТИЯ

Всероссийская олимпиада студентов «Я — профессионал» 2022

Юбилейный, V сезон всероссийской олимпиады студентов «Я – профессионал» запущен!

 

НОВОСТНАЯ ЛЕНТА

26. 05.2022
Всероссийская олимпиада студентов «Я — профессионал»

15.06.2018
Искусcтвенный интеллект научит горожан экономить время

19.01.2017
На сайте ВАК размещена справочная информация об изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования

4.01.2017
На сайте ВАК размещена обновленная информация, о перечне рецензируемых научных изданий

19.12.2016
В МГТУ им.Н.Э.Баумана состоялся региональный этап Всероссийского Конкурса «IT-Прорыв»

© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)

77-30569/347727 Оптимизация геометрических параметров отвода нефтяного магистрального насоса типа НМ

Архив

Приложение к журналу

Ключевые слова
Аннотации
Архив рубрик

Логин

Пароль

ВХОД

регистрация
забыли пароль?

Другие журналы

  • Аэрокосмический научный журнал
  • Инженерный вестник
  • Математика и математическое моделирование
  • Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация
  • Молодежный научно-технический вестник
  • Радиооптика
  • Технологии инженерных и информационных систем

77-30569/347727 Оптимизация геометрических параметров отвода нефтяного магистрального насоса типа НМ

# 03, март 2012

Файл статьи:
01—. pdf
(587.86Кб)

авторы: Ломакин В. О., Петров А. И., Степанюк А. И.

УДК.62-137

МГТУ им. Н.Э. Баумана

[email protected]

[email protected]

Во многих центробежных насосов с большими подачами применяются двухзавитковые спиральные отводы. В частности, такие отводы используются в насосах типа «Д», магистральных нефтяных насосах типа «НМ» и ряде других. В настоящее время кафедра Э-10 МГТУ им. Н.Э. Баумана ведет разработку ряда нефтяных магистральных насосов тип «НМ» в рамках работ по проекту «Разработка и производство отечественных насосных агрегатов нового класса для транспорта нефти (импортозамещающие технологии)» при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Постановление Правительства РФ № 218).

В рамках данной работы возникла необходимость в оптимизации геометрических параметров элементов проточной части с целью улучшениях различных характеристики оборудования. В частности была поставлена задача минимизировать потери энергии в отводящем устройстве насоса, что приведет к увеличению КПД, а также минимизировать радиальные нагрузки на ротор насоса. Радиальные нагрузки на ротор, имеющие гидродинамическую природу, возникают вследствие несимметричного распределения давления по окружности рабочего колеса в отводе [1].

Большое количество геометрических параметров и, соответственно, оптимизационных точек не позволяет проводить оптимизацию, опираясь только на данные натурного эксперимента или эксперимента на уменьшенных моделях. Поэтому процесс оптимизации решено было проводить с помощью численного эксперимента, предварительно верифицировав его модельными испытаниями исходной модели, а окончательную верификацию проводить путем модельных испытаний насосов с оптимизированной проточной частью.

В целом можно выделить следующие этапы оптимизации проточной части насоса на заданные параметры:

— Построение по данным предварительного расчета 3D-моделей проточной части по отдельным элементам (подводящее устройство, рабочее колесо, отводящее устройство и др.) и общей 3D-модели проточной части насоса

— Численное моделирование течения жидкости в CFD-пакете STARCCM, качественный и количественный анализ характера течения жидкости в проточной части и параметров насоса

— Численная оптимизация проточной части, результатом которой должно явиться получение оптимальной по заданным критериям проточной части насоса

— Изготовление модели или опытного образца насоса, проведение испытаний и верификация данных, полученных ранее расчетным путем.

Каждая пробная точка в пространстве параметров – это отдельная 3D-модель проточной части. Построение 3D-моделей, соответствующих требованиям пакетов CFD-моделирования, в CAD системах (SolidWorks, CATIA и их аналоги) может занимать у квалифицированного пользователя более недели (на одну модель), что делает получение достаточного для проведения оптимизации количества пробных точек крайне трудозатратным и длительным.

Данная задача в настоящее время решается путем автоматизированного построения параметризованных моделей проточной части насосов

В данной статье изложен процесс оптимизации на численных моделях отвода насоса НМ3600-230.

После предварительных расчетов были выявлены 6 геометрических параметров, которые оказывают наибольшее влияние на выбранные критерии оптимизации (потери напора и радиальная сила). Эти параметры и пределы их изменения приведены в таблице  ниже:

 

Таблица 1

Пределы изменения параметров оптимизации

Параметр оптимизации

Min

Max

Ширина входа в отвод b, мм

120

160

Радиус входа в отвод R, мм

248. 7

325.5

Диффузорность обводного канала kD

0.8

2.5

Коэффициент расширения обводного канала kb

1.2

2

Угол установки языка в плане φ, град.

15

30

Пропускная способность спиральной части А, мм

55

75

 

Оптимизация по двум критериям вызывает определённые трудности, так как составление целевой функции является нетривиальной задачей. Оба критерия являются весомыми и объективно определить для них весовые коэффициенты не представляется возможным. Поэтому было решено использовать ЛП-тау поиск, так как этот метод не предполагает точного определения целевой функции [2].

Был составлен алгоритм генерации ЛП-тау последовательности. Расчетные точки сведены в таблицу:

 

Таблица 2

Расчетные точки ЛП-тау последовательности

№ точки

b, мм

R, мм

kD

kb

φ, град

А, мм

0

140

287.137

1.65

1.6

22. 5

65

1

150

267.956

1.225

1.8

18.75

70

2

130

306.319

2.075

1.4

26.25

60

3

155

258.366

1.863

1.3

28. 125

67.5

4

135

296.728

1.012

1.7

20.625

57.5

5

125

277.547

2.288

1.9

24.375

62.5

6

145

315.909

1.438

1.5

16. 875

72.5

7

132.5

253.57

1.119

1.25

25.313

73.75

8

152.5

291.933

1.969

1.65

17.813

63.75

9

142.5

272.752

1.544

1.85

29. 063

58.75

10

122.5

311.114

2.394

1.45

21.563

68.75

11

147.5

263.161

1.756

1.35

19.688

61.25

12

127.5

301.523

0.906

1. 75

27.188

71.25

13

137.5

282.342

2.181

1.95

15.938

66.25

14

157.5

320.705

1.331

1.55

23.438

56.25

15

128.75

251.173

1. 597

1.425

21.094

65.625

16

148.75

289.535

2.447

1.825

28.594

55.625

17

158.75

270.354

1.172

1.625

17.344

60.625

18

138.75

308. 716

2.022

1.225

24.844

70.625

19

153.75

260.763

2.234

1.525

22.969

58.125

20

133.75

299.126

1.384

1.925

15.469

68.125

 

Для каждой точки из таблицы с помощью разработанной программы автоматического построения была построена 3D-модель проточной части насоса, составлена численная модель и произведен расчет.

Чтобы минимизировать погрешности связанные с численным расчетом, все модели рассчитывались при одинаковых параметрах расчетной сетки и с одинаковыми граничными условиями.

3D-геометрия модели с обозначением граничных условий представлена на рисунке ниже:

 

 

Рисунок 1 — Граничные условия при расчете отвода

 

1)              Скорость на входе, причем скорость задавалась своими проекциями: радиальной и тангенциальной. Значение скоростей получены из теоретического расчета рабочего колеса.

2)              Стенка отвода, введена как внешняя граница потока.

3)              Плоскость симметрии. Введение условия симметричности сокращает объем расчетной сетки вдвое, что существенно ускоряет затраты машинного времени при расчете. Моделирование течения в насосе с полной проточной частью показало, что данное допущение (о симметричности потока) справедливо и может быть принято при расчете.

4)              Давление на выходе. Так как при расчете несжимаемой жидкости имеет смысл лишь перепад давления, а не его абсолютное значение, давление на выходе отвода принималось равным нулю, а потери оценивались как разность полных напоров между входом и выходом из отвода.

Выходное сечение отвода экстрагировалось на расстояние 1 м для получения участка стабилизации потока.

Значения проекций скоростей на входе для данного типоразмера отвода следующие:

— окружная скорость Vu=44 м/с

— радиальная скорость Vr=8,4 м/с.

Некоторые полученные картины течений приведены в рисунках ниже:

 

 

Рисунок 2 — Распределение давления в отводе №4

 

 

Рисунок 3  — Распределение модуля скорости в отводе №13

 

 

Рисунок 4 — Распределение давления в отводе №13

 

Рисунок 5 — Распределение модуля скорости в отводе №16

 

Из приведенных выше рисунков видна существенная неравномерность распределения давления в отводе №4 и наоборот, равномерное распределение для отвода №13. Это приводит к значительной разнице в радиальной силе.

Результаты оптимизации сведены в таблицу:

 

Таблица 3

Результаты оптимизации отводящего устройства

№ точки

Потери напора Н, м

Радиальная сила на роторе Р, Н

0

10,02

1054

1

11,67

2203

2

13,79

5299

3

11,35

488

4

14,09

6421

5

9,86

909

6

10,87

1059

7

14,05

1551

8

10,05

301

9

10,69

1961

11

10,68

1128

13

10,24

59,5

14

10,7

2916

15

11,03

552

16

9,36

1533

17

15,96

5160

19

10,54

813

20

10,66

1446

 

Результаты оптимизации показали, что изменение указанных геометрических параметров приводит к существенному изменению как потерь в отводе, так и суммарной радиальной силы. Причем радиальная сила может меняться на несколько порядков.

Отвод исходной конфигурации имел потери напора 10,41 м и радиальную силу 1762 Н. Оптимизированные же варианты отводов имеют как меньшие потери, так и меньшую радиальную силу. Для сравнения они сведены в таблицу:

 

Таблица 4

Сравнение исходного отвода с оптимизированными

№ точки

Потери напора Н, м

Радиальная сила на роторе Р, Н

Исходный отвод

10,41

1762

13

10,24

59,5

16

9,36

1533

 

Такое значительное уменьшение радиальной силы, как в варианте №13, существенно улучшит эксплуатационные качества оборудования и его ресурс.

Из представленных результатов оптимизации можно сделать вывод, что на величину радиальной силы оказывает существенное влияние форма и размеры обводного канала. Большая диффузорность канала уменьшает радиальную силу на порядки.

Форма отвода, соответствующая точке №13, представлена на рисунке.

 

Рисунок 6 — Отвод №13

 

Полученные в результате оптимизации 3D-модели проточной части насосов в настоящее время используются как основа для изготовления макетов насосов из фотополимера и дальнейшей экспериментальной проверки их параметров.

 

Список использованной литературы

 

1.     И. П. Кляус, Н. П. Щипулин. Радиальные силы в центробежных насосах с двухзавитковым спиральным отводом. Сборник научных трудов НПО Гидромаш. Силовые и гидравлические взаимодействия в насосах. М: 1983. с. 80-87.

2.     И.М. Соболь. Численные методы Монте-Карло. Издательство «Наука». Москва, 1973. – 311 с.

3.     STAR CCM+ User Guide 6.02.

Поделиться:

 

 

ЮБИЛЕИ

14 января 2017 год. Камышная Э.Н., доцент кафедры ИУ-4 МГТУ им. Н.Э.Баумана

29 января 2016 год Шахнов В.А., член-корреспондент РАН, д.т.н., профессор МГТУ им. Н.Э.Баумана

ФОТОРЕПОРТАЖИ

 

СОБЫТИЯ

Всероссийская олимпиада студентов «Я — профессионал» 2022

Юбилейный, V сезон всероссийской олимпиады студентов «Я – профессионал» запущен!

 

НОВОСТНАЯ ЛЕНТА

26. 05.2022
Всероссийская олимпиада студентов «Я — профессионал»

15.06.2018
Искусcтвенный интеллект научит горожан экономить время

19.01.2017
На сайте ВАК размещена справочная информация об изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования

4.01.2017
На сайте ВАК размещена обновленная информация, о перечне рецензируемых научных изданий

19.12.2016
В МГТУ им.Н.Э.Баумана состоялся региональный этап Всероссийского Конкурса «IT-Прорыв»

© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)

Наука прокачки | Для профессионалов строительства

Понимание того, что нужно для перемещения воды, поможет вам лучше помогать своим клиентам.

26 сентября 2007 г.

Jenny Lescohier

Насосы часто используются во многих арендных инвентарях. Во многих случаях сдача их в аренду клиентам заключается в простом определении правильного типа насоса и правильного размера. Однако, когда у вашего клиента есть большой или сложный проект, полезно немного разобраться в гидравлике.

Любая успешная аренда насосов начинается с того, что вы спрашиваете своих клиентов, что они пытаются сделать, говорит Пит Сноу, менеджер по обучению в Godwin Pumps of America. «Получение общей картины насосного приложения помогает определить последующие вопросы и, в конечном счете, конструкцию портативной насосной системы. Это небольшая работа по откачке воды на строительной площадке в течение нескольких часов или дней, или это большой канализационный байпас, требующий непрерывной откачки в течение нескольких недель? Уровень сложности диктует порядок действий».

Билл Томпсон, президент Thompson Pump & Manufacturing, отмечает некоторые из вопросов, которые следует задать сотруднику отдела проката в первую очередь:

  • Где происходит применение/закачка?
  • Что ты качаешь?
  • Сколько нужно прокачать?
  • На какую высоту нужно накачать жидкость/сколько жидкости нужно поднять/находится ли жидкость в большой канаве (другими словами, каково давление подъема)?
  • Как долго вы будете качать?

По словам Сноу, небольшие работы по обезвоживанию можно выполнять с помощью бензиновых насосов для мокрой заливки с размерами всасывания и нагнетания от 2 до 3 дюймов в диаметре. Эти насосы могут работать в течение нескольких часов на баллоне с газом и будут двигаться со скоростью до 250 галлонов в минуту. «Конструкция системы обычно включает от 20 до 30 футов всасывающего шланга и от 100 до 200 футов укладочного нагнетательного шланга», — говорит Сноу. «Общие арендные предприятия могут удовлетворить эти требования приложения».

С другой стороны, большие работы по осушению или перепуску канализационных стоков гораздо сложнее и могут включать в себя 24-часовую работу насосов и потоки до 4000 галлонов в минуту и ​​более.

Знать основы
Чтобы полностью обслуживать клиентов с крупными проектами по обезвоживанию, вам необходимо сначала понять основы перекачки. По словам Сноу, самый простой способ приблизиться к насосной установке клиента — это определить три элемента: расход, подъем и расстояние.

Расход — Величина расхода (обычно измеряется в галлонах в минуту или галлонах в минуту) определяет размер насоса и шланга. Расход — это горизонтальная ось на графике производительности насоса.

Подъем — Это означает разницу высот по вертикали от воды до всасывания насоса и от нагнетания насоса до конца шланга или трубы. Чем больше подъемная сила или перепад высот, тем мощнее насос, необходимый для преодоления сопротивления гравитации при перемещении воды.

Расстояние — Это относится к пространству между насосом и точкой нагнетания. Это определяет величину сопротивления трения, возникающего при прохождении воды по шлангу или трубе.

«Подъемная сила, или сопротивление силе тяжести, и расстояние, или сопротивление трению, объединяются для определения общего сопротивления насоса во время работы», — объясняет Сноу. «Это называется полным динамическим напором и является вертикальной осью на кривой производительности насоса».

Он продолжает: «Каждый насос рассчитан на достижение определенного расхода и преодоление определенного сопротивления. В идеале насосная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы насос работал в средней области расхода и напора, известной как «золотое пятно» кривой».

Томпсон отмечает, что для того, чтобы лучше обслуживать клиентов в крупных проектах по перекачке, персонал по аренде должен понимать, что все работы разные, они должны иметь практические знания о насосах, различных типах насосов и том, какие насосы лучше всего подходят для определенных областей применения. Они также должны знать о различных принадлежностях и о том, как правильно установить насос на стройплощадке.

Гидравлика 101
Хотя это немного академично, некоторые принципы, управляющие поведением воды, интересны и могут помочь в понимании того, на что способен насос.

Начнем с того, что атмосферное давление на Земле на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм (один бар или одна барометрическая единица). Давление становится ниже по мере увеличения высоты и выше в районах ниже уровня моря. С (дистиллированной) водой весом 8,33 фунта на галлон атмосферное давление заставит эту воду подняться на 33,9 фута в цилиндре на уровне моря, если из цилиндра будет удален весь воздух. Точно так же ртуть (Hg) весит 112 фунтов на галлон, и атмосферное давление заставит ее подняться до 29 фунтов.0,9 дюйма в цилиндре на уровне моря, если весь воздух удален. Так что же все это значит? Насосы часто имеют показатель ртутного столба, и это означает, например, что 1 дюйм ртутного столба равен способности перемещать 1,13 фута воды (основное эмпирическое правило: 1 дюйм = 1 фут). Таким образом, показатель 20 дюймов ртутного столба означает, что насос будет поднимать примерно 20 футов воды.

Томпсон говорит, что насосы предназначены для выполнения двух задач: подачи жидкости и ее удаления. Это достигается за счет создания разницы давлений между всасывающей и нагнетательной сторонами насоса. Насос должен создавать низкое давление на стороне всасывания системы. Сочетание низкого давления в насосе и атмосферного давления приводит к положительному напору на всасывании.

Аналогично, насос должен создавать высокое давление на стороне нагнетания системы. Это приводит к тому, что вода выбрасывается из насоса в случае моделей с переменным рабочим объемом или выталкивается наружу, как в случае насосов прямого вытеснения. Переменный рабочий объем означает, что при заданной скорости вытесняемый объем изменяется в зависимости от давления. Положительное смещение означает, что при заданной скорости за цикл перемещается равный объем, независимо от давления.

Итог
По словам Джона Майкла Паза, президента компании Godwin Pumps of America, которая управляет 24 собственными магазинами по всей стране и поставляет насосы в пункты проката по всей Северной Америке, аренда насосов — это больше, чем передача оборудования, когда оно нужно клиенту. Во многих случаях работа клиента сложна и связана с человеческими жизнями или средствами к существованию. В таких случаях ваш бизнес предлагает решение проблемы, а также машину для перемещения воды. Знание и понимание основ гидравлики и технологии насосов помогут в этом.

Терминология насосов
Напор: Кривые центробежных насосов показывают «напор» как напор, который является эквивалентной высотой воды с удельным весом = 1. Это позволяет учесть изменения удельного веса при преобразовании давления в напор в удовлетворить более высокие требования к мощности. Объемные насосы прямого вытеснения используют давление (например, фунты на квадратный дюйм или кПа), а затем умножают требования к мощности на SG

.

Статический напор: Разность высот по вертикали от поверхности источника воды до осевой линии рабочего колеса называется статической высотой всасывания или высотой всасывания. («Подъем всасывания» также может означать общий напор на всасывании.) Разница по вертикали от осевой линии рабочего колеса до точки нагнетания называется статическим напором нагнетания. Перепад высот по вертикали от поверхности источника воды до точки сброса называется полным статическим напором.

Общий напор/общий динамический напор: Суммарная разница высот (общий статический напор) плюс потери на трение и давление «требования» от форсунок и т. д. (т. е. общий напор на всасывании плюс общий напор нагнетания = общий динамический напор).

NPSH: Чистая положительная высота всасывания связана с тем, какой высоты всасывания может достичь насос, создавая частичный вакуум. Затем атмосферное давление выталкивает жидкость в насос. Это метод расчета, будет ли насос работать или нет.

Потери на трение: Величина давления/напора, необходимая для «вытеснения» жидкости через трубы и фитинги.

Расход: Мера объемной производительности насоса. Дается в галлонах в час (GPH), галлонах в минуту (GPM), литрах в минуту (л/мин) или миллилитрах в минуту (мл/мин).

Давление: Сила, действующая на стенки резервуара, трубы и т. д. со стороны жидкости. Обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi).

Заливка: Заправка жидкостью, необходимая для начала перекачки, когда источник жидкости находится ниже уровня насоса. Удерживается в насосе донным клапаном на впускной линии или клапаном или камерой внутри насоса.

Самовсасывающий: Тип насоса, перед запуском которого требуется заполнить корпус водой.

Dry-Priming: тип насоса, для запуска которого не требуется вода. Этот насос может работать «всухую».

Информация предоставлена ​​Thompson Pump & Manufacturing.

The Godwin Group

Thompson Pump & Manufacturing Company, Inc.

Проблемы с высоким уровнем строительства.

Новый взгляд на уплотнение

Самовсасывающий насос для мусора MWI Eco Primerite

Почему всем нравятся портативные компрессоры KAESER MOBILAIR™?

MWI 6 дюймов. Водоотливной насос Rotoflo Wellpoint

Обзор продукта

Редактор отдела аренды Сара Уэбб рассказывает о победителях этого года в номинации «Выбор редакции по аренде» и рассказывает о том, что влечет за собой октябрьский/ноябрьский выпуск журнала «Аренда».

2022 Награда «Выбор редакции»

Обзор лучших продуктов индустрии аренды за последний год.

Последний взгляд на уплотнение

Ассортимент двухвальцовых асфальтовых катков Dynapac включает в себя как самое компактное оборудование для ремонтных работ, так и крупногабаритные машины для самых больших строительных площадок.

Правильное планирование обеспечивает правильное осушение скважины

Планирование и правильный выбор насоса имеют решающее значение для хорошо выполненной операции осушения.

Tsurumi продемонстрирует технические разработки на выставке World of Concrete 2021

У посетителей будет возможность подробно ознакомиться с ведущими инженерными практиками компании и пообщаться с руководителями высшего звена на мероприятии на стенде № N2468

ST1 Серия электрических погружных насосов

RB Scott присоединяется к дилерской сети Atlas CopcoPower Technique

Базирующаяся в О-Клэр, штат Висконсин, компания RB Scott будет предоставлять в аренду, продавать, обслуживать и распространять дизельные и электрические водоотливные насосы Atlas Copco конечным пользователям в штатах Висконсин, Иллинойс, Миннесота и Южная Дакота.

5 Преимущества обезвоживания строительных площадок

Преимущества процессов обезвоживания, которые так важны при подготовке строительных площадок.

Алмазы Необработанная резка

При резке бетона подходят только алмазы. Пила с приводом от Cat® от Diamond Products увеличивает время безотказной работы при низкой стоимости владения.

Xylem Rental Solutions Серия Flygt 3000

Парк Xylem Rental Solutions включает в себя водоотливные насосы, которые могут справиться с любыми задачами, начиная от небольшого отвода потока и заканчивая крупным проектом по обходу канализации мощностью 100 MGD.

Holland Pump Company приобретает комплектные водоотливные насосы и иглофильтры

Holland Pump Company объявляет о завершении приобретения комплектных дренажных насосов и водозаборных скважин, базирующихся в Эджуотере, Флорида, для обслуживания муниципальных и коммерческих проектов на юго-востоке и в регионах Персидского залива.

United Rentals разрабатывает мобильное решение для очистки воды

United Rentals представила осветлитель CL-250, мобильное решение для очистки воды, обеспечивающее эффективное удаление твердых частиц для различных применений.

Насосы Tsurumi поддерживают работы по восстановлению дикой природы в Калифорнии

В рамках экологических мероприятий было задействовано восемь погружных насосов Tsurumi KTV для строительства нового рыбного прохода, соединяющего изолированные пруды с близлежащей рекой.

Tsurumi увеличивает пропускную способность однофазной насосной линии

Новые модели погружных насосов для мусора HS3.75SL (ручной) и HSZ3.75SL (автоматический) могут перекачивать примерно в два раза больше воды, чем версия с высоким напором.

Последний взгляд на уплотнение

Ассортимент двухвальцовых асфальтовых катков Dynapac включает в себя как самое компактное оборудование для ремонтных работ, так и крупногабаритные машины для самых больших строительных площадок.

Наука, стоящая за накачкой

С тех пор, как Арнольд Шварценеггер объяснил приятное ощущение мышечной накачки в популярном документальном фильме «Качая железо», бодибилдеры, спортсмены и любители фитнеса гоняются за «накачкой». Арнольд объяснил, насколько приятным может быть мышечный пампинг, даже сравнивая его с оргазмом, что имеет смысл, потому что отличный мышечный пампинг и отличный секс могут вызвать мега-прилив эндорфина:

Самое лучшее чувство, которое вы можете получить в тренажерном зале, или самое приятное чувство, которое вы можете получить в тренажерном зале, — это накачка. Допустим, вы тренируете бицепсы; кровь приливает к вашим мышцам, и это то, что мы называем насосом. Твои мышцы напрягаются, как будто твоя кожа вот-вот взорвется в любую минуту, и она действительно напряжена, и как будто кто-то нагнетает воздух в твою мышцу, и она просто надувается, и ощущения другие. Это кажется фантастическим. Меня это так же удовлетворяет, как и кончание, понимаете, как заниматься сексом с женщиной и кончать. Так ты можешь поверить, сколько я на небесах? Мне нравится чувствовать, что я кончаю в спортзале; Я чувствую, что кончаю дома; Я чувствую, что кончаю за кулисами; когда я накачиваюсь, когда я позирую перед 5000 человек, я испытываю то же чувство, поэтому я кончаю день и ночь. Я имею в виду, это потрясающе, верно? Итак, вы знаете, я на небесах.

Несмотря на то, что многие атлеты гоняются за пампингом ради мгновенного удовольствия, описанного Арнольдом, пампинг и связанный с ним рост мышц имеют научное обоснование. В настоящее время доступно множество различных добавок и ингредиентов, которые могут помочь улучшить мышечный пампинг. Забавно то, что многие из этих популярных добавок для помпы также являются эффективными добавками для секса и могут помочь улучшить эректильную функцию у мужчин посредством различных путей образования оксида азота (NO). Я объясню науку, стоящую за мышечным пампингом, и шесть лучших ингредиентов, способствующих пампингу, которые вы можете использовать для большего пампинг и роста!

Наука о пампинге и росте мышц
Научный термин для мышечного пампинг — «гиперемия», что означает увеличение притока крови к мышцам тела. Мышечная помпа насыщает мышцы богатой питательными веществами и насыщенной кислородом кровью; это один из механизмов, с помощью которого памп может стимулировать рост новых мышц. Больше питательных веществ и кислорода означает, что мышцы могут работать усерднее и дольше в тренажерном зале, и у них будут строительные блоки, необходимые для оптимального восстановления и роста. Когда мышца накачана сверх своего нормального размера, помпа также может ускорить рост мышц за счет фасциального растяжения. Когда фасциальная ткань растягивается, освобождается место для дальнейшего мышечного роста. Со временем накачка также может привести к увеличению количества капилляров в мышечной ткани, что означает, что они могут обеспечить мышцы большим количеством питательных веществ и кислорода для еще большей накачки и большего роста в долгосрочной перспективе!

Вы можете использовать различные тренировочные методики для достижения большей накачки, и правильное питание имеет решающее значение. Если вы не можете получить достойную накачку, это обычно означает, что ваши мышцы недостаточно питаются/увлажняются и условия, необходимые для мышечного роста, не оптимальны. Итак, убедитесь, что вы соблюдаете чистую диету с большим количеством углеводов, если хотите сильно накачать мышцы. В дополнение к вашей диете и тренировкам вы также можете обратить внимание на несколько ключевых ингредиентов, которые помогут увеличить мышечный пампинг!

ЦИТРУЛЛИН
Цитруллин — это аминокислота, которая в организме превращается в L-аргинин во время цикла мочевины и наряду с L-орнитином. Добавки с цитруллином на самом деле являются более эффективным способом повышения уровня аргинина и увеличения выработки оксида азота (NO) в организме, чем добавки с самим аргинином. Проблема с аргинином заключается в том, что пероральный прием аргинина часто подвергается довольно интенсивному «досистемному» и «системному» выведению из бактерий в желудке и фермента аргиназы в кишечнике и печени. Цитруллин работает лучше, чем аргинин, потому что он превращается в L-аргинин в почках и повышает уровень L-аргинина в плазме крови. Затем L-аргинин легко доступен для питания синтазы оксида азота (NOS) пути производства NO. Аргинин превращается в NO и увеличивает кровоток и доставку питательных веществ к работающим мышцам.

В дополнение к тому, что цитруллин помогает обеспечить отличный мышечный пампинг, его влияние на эректильную функцию также изучалось! По сути, любая добавка, повышающая уровень NO, может быть использована для накачки мышц и улучшения эректильной функции. В одном исследовании мужчины с легкой эректильной дисфункцией получали плацебо в течение одного месяца и L-цитруллин по 1,5 г в день в течение еще одного месяца. В общей сложности 24 пациента были включены в исследование и завершили его без побочных эффектов. Улучшение твердости эрекции с 3 (легкая эректильная дисфункция) до 4 (нормальная эректильная функция) произошло у 50 процентов из 24 мужчин, принимавших L-цитруллин. Все пациенты, сообщившие об улучшении твердости эрекции с 3 до 4, были очень довольны. Это хорошая новость для всех, кому нужна дополнительная помощь в эрекции!

СВЕКЛЯ
Овощи, богатые нитратами, такие как свекла, становятся все более популярными в добавках, поскольку они оказывают влияние на сосуды. Фактически, свекла может способствовать выработке NO по пути нитрат-нитрит-NO, который полностью отличается от пути цитруллин-аргинин-NOS. Таким образом, это делает комбинацию цитруллина и свеклы очень эффективной, поскольку каждая из них работает над повышением уровня NO с помощью различных механизмов. В недавних исследованиях исследователи изучили влияние употребления свеклы на снижение артериального давления. Исследования показывают, что естественное содержание нитратов в свекле оказывает влияние на сосуды, что способствует выработке NO по пути нитрат-нитрит-NO. Было даже показано, что нитраты из свеклы улучшают физическую работоспособность, улучшают кровоток и снижают потребность в кислороде во время упражнений. Свекла может улучшить не только накачку, но и производительность!

ЭКСТРАКТ ГРАНАТА
Гранат – еще один новый ингредиент в категории накачки, который поддерживает выработку оксида азота и повышает выносливость так же, как и свекла. Он имеет высокое содержание натуральных нитратов и полифенолов, которые могут увеличить выработку NO и повысить эффективность упражнений. Некоторые исследования даже показывают, что гранат может уменьшить болезненность мышц, связанную с интенсивными физическими упражнениями. Хотя наука о гранате и NO все еще развивается, некоторые исследования показывают, что добавка может быстро повысить уровень NO, если принимать ее примерно за 30 минут до тренировки. Начните с одной или двух таблеток в день по 500 миллиграммов экстракта граната.

АГМАТИН
Агматин является побочным продуктом аминокислоты аргинина и производится в процессе, называемом декарбоксилированием. По сути, агматин представляет собой аргинин с удаленным карбоксилатным концом. Прежде чем мы перейдем к тому, как работает агматин, нам нужно понять основы ферментов NO и NOS. NO является сигнальной молекулой и участвует в регуляции сердечно-сосудистой, нервной и иммунной систем. Регуляция и функция NO зависят от динамической регуляции его фермента, синтазы оксида азота (NOS). Существует три типа NOS: эндотелиальная синтаза оксида азота (eNOS), нейрональная синтаза оксида азота (nNOS) и индуцируемая синтаза оксида азота (iNOS). eNOS продуцирует NO в эндотелиальных клетках сосудов (в сердечно-сосудистой системе), nNOS продуцирует NO в нервной системе, а iNOS продуцирует NO в иммунной системе.

Агматин активирует eNOS в эндотелиальных клетках, выстилающих стенки кровеносных сосудов. Увеличивая активность eNOS, агматин может увеличить выработку NO в кровеносных сосудах, а это означает увеличение кровотока, мышечную накачку и доставку питательных веществ! Агматин действительно является модулятором NO, а не просто усилителем NO, как цитруллин. Он влияет на каждый из трех ферментов NOS по-разному. Он активирует eNOS, чтобы вы могли улучшить помпу и кровоток, и ингибирует nNOS и iNOS, что обеспечивает нейропротекторные, противовоспалительные и иммуностимулирующие свойства.

БЕТАИН
Бетаин представляет собой триметилпроизводное аминокислоты глицина и входит в состав многих пищевых продуктов, включая пшеницу, шпинат, свеклу и моллюсков. Некоторые научные исследования показывают, что добавки с бетаином могут усиливать эндотелиальный NO-индуцированный кровоток, в то время как другие исследования противоречат этому выводу. Одно можно сказать наверняка: бетаин обеспечивает мышечный пампинг и эффект повышения производительности за счет других механизмов действия. Одна из физиологических функций, приписываемых бетаину, включает в себя действие в качестве осмопротектора, что означает, что он может помочь защитить клетки от обезвоживания, действуя как осмолит и увеличивая удержание воды в клетках. Хотя этот эффект не связан с NO и кровотоком, он все же может оказать значительное влияние на мышечный пампинг!

ГЛИЦЕРИН
Глицерин является основой, к которой присоединены триглицериды (жиры). Он имеет три гидроксильные группы, которые отвечают за его высокую растворимость в воде и способность притягивать молекулы воды. Глицерин представляет собой гипергидратирующую молекулу, которая втягивает воду и питательные вещества для наращивания мышц в мышечные клетки для увеличения мышечного пампа и увеличения выносливости. Исследования подтверждают положительные эффекты добавок глицерина для поддержания водного баланса, когда их употребляют перед тренировкой.