Экспериментальные исследования кольцевого струйного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЬЦЕВОГО СТРУЙНОГО НАСОСА

Александров Виктор Викторович

Экспериментальные исследования проводились на установке (рис.1) с целью определения следующих относительных оптимальных параметров кольцевого струйного насоса с двухповерхностной рабочей струей (рис.2) /1/:

- относительный диаметр наружного сопла, где: - диаметр смесителя,

- относительная длина смесителя;

- относительное расстояния от обреза сопла до начала цилиндрической части смесителя.

Рисунок 1 - Схема лабораторного стенда для испытания струйного насоса

1 - насос-нагнетатель; 2, 3- струйные насосы; 4, 5- баки; 6, 7- расходомеры; 8, 9, 10.11, 12- задвижки; 13, 14, 15, 16- манометры

кольцевой струйный насос экспериментальный

Рисунок 2 - Схема струйного кольцевого 2-х поверхностного насоса по а.с. №1620693

1- соединительные патрубки; 2- приемная камера; 3- камера смешения; 4- кольцевое активное сопло; 5- сопловые щели; 6- фланец задний внутренний; 7- фланец передний внутренний; 8 - кольцевой коллектор внутренний; 9 -фланец задний наружный; 10 - коллектор кольцевой наружный; 11- фланец передний наружный.

Исследования насосов проводились с геометрической характеристикой m=4, 8, 12, величины «m» (отношение площади смесителя к площади сопла) приняты по известным рекомендациям Г.Е. Мускевича /2/. В процессе исследований определялись величины рабочего (Q₀), подсасываемого (Q₁) и смешанного (Q₂) (суммарного) расхода, напоров насоса-нагнетателя и струйного насоса.

Задача оптимизации исследуемых параметров решалась с использованием теории планирования эксперимента.

В качестве критерия оптимизации принят коэффициент полезного действия струйного насоса (з), определяемый по формуле:

, (1)

где: - относительный напор струйного насоса;

- относительный напор насоса-нагнетателя;

б₀ - коэффициент эжекции (отношение подсасываемого расхода к рабочему).

Для каждого значения геометрической характеристики струйного насоса были приняты интервалы варьирования (по ранее проведенным исследованиям) факторов (табл.1). В таблице даны значения в числителе для m=4, в знаменателе для m=8, 12.

Таблица 1- Интервалы варьирования исследуемых факторов

Лабораторная установка, на которой проводились испытания струйных насосов, оборудована центробежным насосом 4К-90/85(4К-6) с подачей 90 м³/ч (25 л/с), напором 80 м и системой трубопроводов, обеспечивающих замкнутый водооборот при испытании струйных насосов.

Маневрированием задвижками на рабочем и напорном трубопроводах изменялся режим работы струйного насоса. Измерение рабочего, подсасываемого и смешанного расходов производились с помощью расходомеров (6, 7). Напоры рабочего, подсасываемого и смешанного потоков измерялись при помощи образцовых манометров (13, 14, 15, 16). Манометры установлены на пульте управления установки и оборудованы трехходовыми кранами, обеспечивающими их отключение и промывку импульсных линий от защемленного в них воздуха.

Вычислялись следующие параметры струйного насоса:

- коэффициент эжекции ;

- полная энергия потока в сечении «d-d» (см. рис. 1), определялась по зависимости , где М_d - показания манометра в сечении «d-d», м, - скорость воды в сечении «d-d», м/с, z_d - высота расположения манометра над сечением «d-d», м, , - площадь сечения «d-d», м²;

- энергия в сечении «f-f», определялась по зависимости:, где М_f - показания манометра в сечении «f-f», м, - скорость воды в сечении«f-f», м/с, Z_f - высота расположения манометра над сечением«f-f», м, - площадь сечения «f-f», м²;

- энергия в сечении «e-e», определялась по зависимости:, где М_E - показания манометра в сечении «e-e», м, - скорость воды в сечении «e-e», м/с, Z_E - высота расположения манометра над сечением «e-e», м, - площадь сечения«e-e», м²;

- напор струйного насоса, м (2)

- напор насоса-нагнетателя, м (3)

- скорость истечения рабочего расхода из сопла, м/с (4)

- относительный напор нагнетателя (5) - относительный напор струйного насоса (6)

- коэффициент полезного действия струйного насоса определялся по зависимости (1)

Полученные математические модели (7, 8, 9) позволяют определить оптимальные величины факторов (табл.2)

Математические модели параметров оптимизации получены в виде:

- для струйного насоса с m=4

(7)

- для струйного насоса с m=8

(8)

- для струйного насоса с m=12

(9)

Таблица 2 - Оптимальные параметры для геометрических размеров исследуемого струйного насоса

Выводы

1. По результатам проведенных экспериментальных исследований выведены зависимости и определены оптимальные параметры величин:

для m =4, z=321, 2 мм, L_Ц=254, 4 мм, d₀^/=49, 6 мм

для m=8, z=16 мм, L_Ц=200 мм, d₀^/=151, 7 мм

для m=12, z=50 мм, L_Ц=1200 мм, d₀^/=16, 7 мм.

Библиографический список

1. А.с. 1620693 СССР. Струйный насос./С.А.Тарасьянц. Опубл. 05.01.91. Бюл. №2.

2. Мускевич Г.Е. Гидравлические исследования и расчет водоструйных аппаратов. Дис. к.т.н. Ростов - на - Дону, 1970. - 200 с.

Размещено на Allbest.ru