Стенд для исследования режимов работы магистральных гидротранспортных систем с центробежными грунтовыми насосами

Стенд для исследования режимов работы магистральных гидротранспортных систем с центробежными грунтовыми насосами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(6) ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 080278 (21) 2576707/27-11 с присоединением заявки È2 (51)м, кл.

) осударствениый комитет

СССР по делам изобретений и откр чти й

В 65 G 53/30

В 65 G 69/20 (23) Приоритет

Опубликовано 250280. Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 250280 (53) УД Ц б 2 1 . 8 б 7 . 7 2 (088 ° 8) Л.И.Мзхарапзе. T.Ø.Ão êòàLiâèëè, Д.Г.Сулаберидзе, В.Г.Турабелидэе, Т.lii.Öàìàëàøâèëè и ti.A.Àëåõèí (72) Авторы изобретения (7) ) Заявитель

Институт горной механики имени Г.А.Цулукидзе

AH 1 p 3HHoK o CC P (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

МАГИСТРАЛЬНЬЯ ГИДРОТРАНСПОРТНЫХ CHC TEN

С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ГРУНТОВЫМИ НАСОСАМИ

Изобретение стносится к области гидротранспорта.

Известна многоступенчатая напорная гидротранспортная система, работающая с несколькими последователь— но включенными центробежныьы насосами (1) .

Однако на этих си "òåìàõ нельзя изучить влияние интервала времени между запусками насосов, для чего необходимо варьирование в широком диапазоне месторасположения перекачивающих насосов, а также упругих свойств трубопроводов между насосами, с целью изменения скорости рас,— пространения импульса.

Кроме того, современная записывающая аппаратура не позволяет с большой точностью произвести одновременную запись (фиксации) необходимы>: гидродинамических параметров по всей длине магистрали из-за больших расстояний (как правило в существующих многоступенчатых гидротран спортны> системах расстояние между перекачивающими насосами в среднем. составляет 3 — 5 км, а количество последовательно включенных насосов от 2 до 10) . ЗО

Также известен стенд для исследоB ания режимов работы к.агистральных гидротранспортных систем с центробежными грунтовыми насосами, включающий подпсрный зумпф, участки со сниженным модулем упругости, запорный орган и orðàíè÷èõåëü пробега волны импульса, а также регистрирующие приборы (2) .

Однако на этом стенде невозможно исследовать режимы работы магистральных гидротранспортных систем с несколькими насосами ; так как практи чески невозможно закрепление по дну трубопровода шланга, заполненного сжатым воздухом; невозможно менять приведенный модуль упругости в широком масштабе иэ-эа ограниченности объема воздуха в шланге, а также и--за несущественного сжатия псследнего; наличие в гидросмеси твердых абразивных фракций вызывает быстрый износ шланга, который теряет свои упругие свойства и выходит из строя даже из-эа разрыза незначительного участка; кроме того, при колебании давления во время переходных режимов стенд геремещается по поперечному сечению трубопровода произвольно, что не дает возможности с заданной

:! Оч и остью мен ять приведен нь ?! Модуль

«?Прь?гост(и систем(-.:, Li!BJ-BFJi и эобретения является достк:((ен?(B вовмОжнос((и I 3(«(г=.нен?(я в шит)О(0

Д?(адCBG(-;, ПСИН ЕДЕННО-.(; (Мог );я(Я УП() ?â€, 3cTH истемы и оо BBTcтвенчо

« ««rOГ «)Г !Т(1)а«! РРГ (Г)аНЕ«IHЯ ?1«МП)? Г(ЬС\)В .«Г (а ц(Е ПЬ до - Т 11 Г «) r т С я Т с. М ? Ч т О H «(.Гс(а(-.тках трубопроводов между насо-.

::ам:.! P«IBHCIMßPI-10 IQ RCr!1. ДЛ?11- = P«)C ?IF)"

:)ожены трубы квадратно- о сечения? ;e(a(IIHe разнье Q;"ьемы. .-1а фиг. 1 дает" я схема предло- .

)К,?.H ГG Ст Еидс (?I «.). «()И Г 2 — К рИВЫЕ Г (Gcт1)0ек1ные по фООм)?ле ° (стенд рк.гг(Г)част .-::QJ(lop(зумг!ф i для подач ".

-..-,,=ДQQcvr ct! в тРУбсIIРс:Bo«1 r B Bcb?B «(ю "

?(у(Г трубу 2, центробежные грунто-»,=«=

«1Flc . Гс,ы 3 Г -,, —, c G«. 10п;:,!«Qд«=,I. к.

p.- ..вномерно аспредел.-:«-н;-;;,;.,:::.—, -. py:«,=..

8 ) . к:.=:дратного се?ения, и:::..е;-:,: е

)ае":ые QF;. eþ1, сливную ч c:ü рал?-.гого. трубопровода 10, тр- -.. ,Гв а?!(.-.) Тно:-.о сечения 11-(е? (()1«е раз ?(ые ..б;- емы . 1 „-12 и 13, пробковый кра(($f IPHBIrp OP (аН ДЛЯ РЕ! У ПИРОВ а НИ и

= Е С: К И Е К О. Г1 П(а (01 -- О 1 Р а Н ?1?1 И " Е Л"

1. >Об»га BCл?(ы импульса бе . ИР) цк!О,;н Ic те =«ахмет?)H )ес F lc,ãB-.--И;-;.(и

,,«,*-; )(ени я 1 6 те":.I в. i? (T::4«ч(1, ) c .(0äа .

1а (T «B II д -: =,; И p"!„.ут я)? ?(я Г И Лр QC МЕ (-,, )1?? «?OT ) н - «B, «зм,- —, О -::H««(«,I! IroH « -,«-,)!r??

:. ЛЕ,Ц !* :.ЯЕ 4 «аIF;G«) BC ::; - (.,J«GQ,, «i! с., «- )-:и— . с ; .(.. аю« "у?": .) ."б ):. OJ. с (Г? «01=,. ..1(й . .:. .. ", : . ..:0 Нации — 1

? акжЕ .;:-- . =.- Bа--.-;=, .—.:----?:-":.- ?)гг-- r — -r-;;-;-,i

r1РОЦЕССЕ а:-". ..П)! "Гатад««(?1 (i« (:::O ".0.;

:,Е:1 Ч ат«)Х;.1" ГИСТРа)— .ЬНЫК : I i IOV(с (-?? ";:, -К тpа i сп01"* -"::-.:х сН с : ..,. «аб(.,":.)ю ?« (. : г,« . г I .- О" HТОВ(I?"H НаСОСаЫ.,: Irl(! ОГ? JI(B;," ВЕ 1«r ;, -ЬСО:= 110 .)Ку Г? дрОС(с(ЕСИ ПО -.:-... И(..7. )аяи . у(т а?(0:, генг,, -.- -О "„. = -., (),-«-. (-,—,,- .— ?((. ..(Оеа . -) -?а К: Ю ) Г(: (: (.; На(ОсOB «)Е())Е г с .) Лт rB Ivj ПЕ;;--..;. =с; —,,:; а«г,-к«

I1C : д(.:, . я F,,3 ЕI:?« Г,-.;) 1- .).. ° —,pr i,-,, ° (;!И)(r„ «1 =. (-I ", 1 «,,:.; ". «? ва (J\Hх каос в:;: .",; .аю реQ:,.ие к

«баг(ия 1!а-i (6-н? я „-:., );-кте!. и j Г.;(«() «««=

;:-;-:" c рого еави сит от интервала времени

МЕжду:-.: ап ? С К аМИ П Е р Е К аЧ И В аю((!И Х На СОco ? Т.е. ст интервала времени между .,G .åHтами;-.ередачи г оочередных импуль— в . Pare. (атриваем??„ : процесс является волновым H его протc.xýние эависит от н I;кения гидродинамич еских парамет)ов системы во времени, в частности, :.)т корости распрос- ранения волны

gДаРа, Й) г СКСРОСтн ) BИжЕНИЯ ПОтОКа

ГИДРОСМЕСИ („) ПЛО rr ОСТИ (.-. ) И Ио

ДУЛЯ ) IP ?) 0(TR (С ) Г .ДгОО МЕС?1 Г с также с . .1 аpаУ(=òpQP -««у бодров ода ". -,И-а(с(Р-, L ? ОЛ((Ип: ".: «Н";И (() )

?О ..:. " у 1:;. .?гости (Е, тэубопровода .?уб0(!pОво () «;3 аВИ(?1 МОСТ«? r т j H 1 !«(Е П«r

В С:-.)."С- )В .В(((?ЛМ И ..(, : .(Г,;.. . ;: с, )(ir«j; СОСО(;, :?1(И(«(IG« гг г«) %) О „-, ?« «1« (акж -- И)-" -.срБ «(J„ l В:.)Е,.Е.;;?.;

",-;г ?(ам?1 ГQлс . - Q, o . 1!c p(?(R— -ГО 1-;а ОС« -«G ((?Г Оа . ОЕ"

;(";"-.гт

; аС . -,BI )L«r! I(Cг «- = ";J (ЮЧ- а Е T-— ЗК::Ю -. =.-HHR:. С-)=ОВ-,Н-.::..—::-. COCà (J (; 7(-с- -,««- --.:- -" ()1 " с) О

-):. - (Г,.,:-ОЕМ:- Н: «, П( — — - корость оаспростран::--, ?(: — —,-, - ««) 0 с? О -, В О ДЕ; . «,- °

П«=) (-,ГГ.-. с: .),--1.):; .;;. -: =-;-- . «С -(=РЧ«4 ,=: H;=j: .:Гс — р (- — С«)(?( (Л с

- и е(««И..с ifF? (..:. Всц(С . ;()В В, .H

?- =«?, Та?(., ;- r«(,f?IH!: -: =: (TC — ():аг:--кт" Г к«.ле - ани?=- -,а,ле—

-, апу(: Y:. последовав«(г(?счеи:-.ых (i -, - : -. )ь .. о"

Р = —,;-.Cò соаНЕ?П:(H?:.. ?Ь Са . ВЫВ— < е .IтсеМ «? т 1. Р .\ :- .;«е rHrс/1

J-.ßH-., :-I:-, :": — 1111«oaai а

«?4) T —. « рал? =. ..ямс.- !

-) 8 (! p а: . Л Г ) = 1; ."., Г) .

24 .) с(? 0 Op ,Л «jr-.)?- t Е;- «Hbt!-: !.! . " И,; - -- ТГЬН«.1Х

2ь ь т2- -2= а )-Ь= С с где интервалы между запусками последовательна Включенны>-. насосов

Так как скорость распространения импульса для стальных трубопроводов круглого сечения довольно большая а величина, та естественно, нельзя варьировать длинами трубопроводов

7, 8 и 9, расположенных между насосами 3,4,5,6, т.е. достигнуть заданной цели, так как строить экспериментальные стенды, имеющие протя" женность несколько километров, в лабораторных условиях практически не" возможна, Смонтированный экспериментальный стенд включает трубопроводы трех диаметров Є„= 104 мм, D„в., = 68 ю. и

D„ „ = 1,5 мм, толщина стенок этих э въс с убаправадав соответственно састав04 5 мм с 4 с -" 1 с

6 мм, а скорость распространения 2О импУльса: С » = 1314 м/с, И2 = 335 м.ссс с1381 и/ с

При таких параметрах, когда длина каждого трубопровода составляет Всего

ЗСС м, решить поставленную задачу Т естестВенна В натурных услоВиях пра« тически невозможно. Поэтому для ее достижения искусственно меняют т.н. приведенный модуль упругости отдельных участков трубопроводов 7-8 между .: †.:асасами 3,4,5 и 6 и тем са -ьл: полу=акст ВОЗМОж:OCTb В ШирОКОМ диаПЭЗОНЕ !

i .GI . ":"ь зньM=чие скорости pаcпрОстрз.

Нс=НИЯ ИМПУЛЬ COB На ЭТИХ УЧаСТКах, -ста даЕт ВСЗМОжНОСтЬ СаатВЕтс :.-ННО

::"внять и фазы распространения импуль-Продолжительность фазы распрастра=: нения поочередных импульсов, переда — . ваемых патоку гидрасмеси от часасов,. за=исит От скоро =ти распространения

Вс .. .-- . i импуль са в трубопроводе, которая с-;oãëàcío теории Н. Е. Жуковского

cпредепяется па формуле: где ц — скорость распространения звука

G

В воле при температуре около 15 С;

Я вЂ” Объемный модуль уПругости

5Г воды:

D — внутренний диаметр трубопровода;

Π— толщина стенки трубопровода„.

Š— модуль упругости материала, иэ wozopoга изготовлен трубопровод

iCTàËÈ) .

P-.óализ зависимости (1) показывает, чта с.<арасть расграстранения волны импульса зависит от скора=ти распространения .Вука в потоке, которая. со своей сторон зависит От параметров (диаметра, толщины, модуля упругости) трубопровода, а также параметров транспортируемой среды (объемного модуля упругости, температуры, 65 вязкости, удел ного веса, консистенции} .

На предложенном стенде достигается уменьш=.«ие упругости трубопроводов расположенных между насосами, т.е. уменьшение общего ссриведенного модуля ..прчгасти на этих счастках, тем самы." . достигается уменьшение скорости распространения импульсов, так как трубы квадратного сечения имеют большую упругастьс чем трубы круглого сечения .

Если в магистраль включить трубы

"--адратнага сечения, т.е. отрезки труб, обладающие иными упругостями, .-.ем Основной трубопровод, та в этих мес — àõ,,где произойдет изменение упругих свойств трубопровода, произойдут Отражение и преломление .-дарной Волны, что обуславливает уменьш:.Иие Осщега приведенного моду- уцруГОСТИ И,СООтВЕтС-.ВЕННОсско

poc . . Распространения импульса В трубопровод .. Это происходи потаМУ, ЧТО УВЕЛИЧИ сЕТСЯ ПЛОЩадь ПОПЕРЕЧ

-oãа сечения квадратной; рубы, так как происходит изгиб ее контура па перимет ру.

Если вышеуказанные квадратные трубы (упругие элементы) равномерна рас ределить по всей магистрали

Та ПРИ ai àЛЕ. :ЕНИ с СКОРОСтя PaCÏP::.=Ранепия импульса (звука) в патоке ги;p — смеси м,.жна Вводить среднее дли:,е з .=" =:-.- -: е приведенного ма.,уля упруг сти. ПРИ переходном ре-ы-;..-;,:=: трубопроводе, при налич . . кэадрато-:ых -.-луб, полагая, -та, имеют ме<..-а ;пру-.ие деформации, тоаисходя.. сие вследствие увелич=-..-.ия

;ериметра .<.=адратных труб, дополнительное увеличение единиц-: В.:;ут,-; —:ннега а сма =рубопровада представить з виде 8, ьР (где б, --а некоторый каэr éèöèåí Т, характеризующий упругость квадратных груб) .

В тако.". случае меняя в фo -Q ле D 1»

,1),- через = — »- с получим;

Е8

С1В

Q= (2)

g+ fQ ,1 Есс с

Относительное увеличен:,е Объема квадРатных труб при изменении давлений..-:а АР будет: где К вЂ” приведенный модуль упругсс-. ти,- квадратной трубы и жидкости

В ней при гиправли ескам ударе: гдF UD — уп угая характеристика квадратной трубы В атнашЕнии гидравлическога уда:"=

716939

Формула изобретения

v И+ц1) ар

Бее

Ч(+и) вееДля трубопроводов с квадратным поперечным сечением где b - длина сторон кнадрата;

Ь

О - толщина стенки квадратной трубы;

Е - модуль упругости материала (стали), иэ которого изготовлена квадратная труба; ,Π— модуль Юнга;

К и К>- безразмерные коэффициенты, завйсящие от формы поперечного сечейия. Для трубы с квадратным сечением (квадратной трубы) K> = 1 и K„=

- 0,267 .

Увеличение единицы внутреннего обЪема трубопровода при наличии квадратных труб за счет деформации последних, можно определить выражением;,"ф где .Е - расстояние между упругими элементами;

S — площадь поперечного сечения квадратной трубы;

Следовательно:

С учетом (7) зависимость (2) примет вид: а, 35

Из (8) можно определить нужный объем квадратной трубы, необходимый для умен ышени я скорости рас про странения волн импульса {звука) н трубопроводе до желаемой величины:

На фиг. 2 приведены теоретические кривые, построенные по формуле {8), наглядно подтверждающие вышеизложенноее. Эти кривые выражают закон изменения скорости распространения импульса в магистральном трубопроводе в зависимости от объем- труб квадратного сечения.

Стенд для исследования режимон работы магистральных гидротранспортных систем с центробежннми грунтовыми насосами, включающее подпорный зумпф, последовательно включенные на разных расстояниях друг от друга насосы, участки трубопровода, запорный орган и ограничитель пробега волны импуль— са,- а также регистрирующие приборы, отличающийся тем, что, с целью достижения возможности изме— нения в широком диапазоне приведе:-:— ного модуля упругости системы, на участках трубопровода между насосами ранномерно размещены трубы квадра= ного сечения, имеющие разные объемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Шкундина Б.М. Землесосные снаряды, Энергия „ Ы., 1973, с.100103.

2. Авторское свидетельство СССР

Р136672, кл. Б 65 C 69/20. 1960 (прототип) .

716939

1га

Я0

М0 Ддб 00ЯУ 000 00105 0ЮР УИ0

Фиг. 2

Составитель Г.Марьина

Техред Э.Чужик Корректор Н.Стец

Редактор Л.ьибер

Филиал ПНП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4

"Р

Заказ 9737/23 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, (-35, Раушская наб., д. 4/5