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

(22) Заявлено 080278 (21) 2576707/27-11 с присоединением заявки Ио Государственный комите СССР по делам изобретений и откр чти й(71) Заявитель Институт горной механики имени Г,А.Цулукидзе АН Грузинской ССР(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНЬБ ГИДРОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ГРУНТОВЫМИ НАСОСАМИ Изобретение стносится кобласти гидротранспорта.Известна многоступенчатая напорная гидротранспортная система, работающая с несколькими последователь - но включенными центробежными насосами (1) .Однако на этих системах 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 исследования режимов работы магистральных гидротранспортных систем с центробежными грунтовыми насосами, включающий подпсрный зумпф, участки со сниженным модулем упругости, запорный орган и ограничитель пробега волны импульса, а также регистрирующие приборы (2) .Однако на этом стенде невозможно исследовать режимы работы магистральных гидротранспортных систем с несколькими насосами так как практически невозможно закрепление по дну трубопровода шланга, заполненного сжатым воздухом; невозможно менять приведенный модуль упругости в широком масштабе иэ-за ограниченности объема воздуха в шланге, а также из-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-за разрьвза незначительного участка; кроме того, при колебании давления во время переходных режимов стенд геремещается по поперечному сечению трубопровода произвольно, что не дает возможности с заданной,7 ПРГОсСТИ СИСТЕЖт:,Цегьк и эобретения является достижение воэможности 1;эменения в широ 0диапаэоне приведенного моуля уптэтОСтн СИСТЕМЫ и, ООТВЕТСТВЕННОг с г сО/ Тт 1 а , РОСттаН Е-И Я 1 МПг г,. СсВЗга ЦЕПЬ ДОСТИГаЕТСЯ тЕМ ЧтО Наластках трубопроводов между насо;:аМИ РаВНЭМтЕР.1 О ПО ВСей Дтл 11 Э РаСГО".-1 а Фиг, 1 дается сх=-иа предложенного стенга;: на виг.2 - кривые,ггостроенные по Формуле, г."тенд рккг"час г подпорный эумгэгФ 1 для подачд;с,11 Догосгесгт э ТРУбопР вол г всасьтв 11 О"угк трубу 2, центробежные гоэгнтоп -,нас.гс: 3 , = - ., с тос. гто.-т Ггт-,1 ггРЯВНОМЕРНО К аСПРЕДЕЛЭНгвт,;,:11 1 РУ",а,.Ц3 г 9 КаДРатНОГО СЕ 1 ЕНИЯ И.;Е,Оааэ стыр лб".,екст., г ливи тк ар г" г.рал;-.л ого. Трубопровода 10, тръ -.,. ВаГ.татНОГО СЕЧЕНИЯ тМЕКг 1 ИЕ РаЭЮЕстбьемы 1112 и 13, пробковый крант тгт р. 1, . р аН д - я рЕ,гцс г ОВ а- 3 ": К и Е К О . Г 1 П а 1 И 1 "- О Г р .: Н И Ч И т Е Л Ипробега волны импульса беэ,.нет "циор;Н 1 Е ТЕ;:ЭОМЕТГЧЕСК" Е да- .-.К 1тга 11 ЛЕНИ я 1 6 ТЕс ",."т.а т Огтгг - ;-: тг,г,3 а С ; О д а;т;ТСГРОГО ЭаЗИСИТ От ИНТЕРВаЛа ВРЕМЕНИ между э апус к ами пере к ач ив аюши х на соров г т.е, ст интервала времени между :гггоЭгЕН ТИМИ -.ЕРЕДаЧИ Г ООЧЕРЕДНЫХ ИМПУЛЬ -в. Расс. атриваемый пропесс является волновым и его протекание эависит от нзенения гидродинамич еских парамет;он системы во времени, в частности, от .корости распрос.ранения волны удара ,й), сксрости движения потока ГИДРОСМЕСИ 3, ) ПЛОТ, ОСТИ ,7 г) И МО- ,акуля упргО:ТИС ) Г .Д 2 ОСМЕСИ г с ТаКжЕ г 11 аРагсЕТРОВ . УбОПРОВОДВ ", Ит;,г ра г ) г ТОЛггтпг . -Эт- И,) ,О,.У 1;-УГОСТИ (ЕГ ОУООПРОВОДасг "ОРО "О=Са= а )ь- агде 11 " Ь интервалы между запусками последовательна включенных насосовТак как скорость распространения импульса для стальных трубопроводов круглого сечения довольно большая а величина, то естественно, негьэя 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" возможно,Смонтированный экспериментальный стенд включает трубопроводы трех диаметров Рв= 104 мм, Ов., = 68 ю. и Э. в = 1,5 мм, толщина стенок этих звйсьубоправодов соответственно составляет О = 5 ьщс д 2 4 ммг О"э6 мм,а скорость распространения 20 импульса: с 1 = 1314 м/с, И = 335 м,с,.о,з1381 мыс.При таких параметрах, когда длина каждого трубопровода составляет всего ЗСС м, решить поставленную задачу р% естественно в натурных условиях практически невозможно. Поэтому для ее достижения искусственно меняют т.н. приведенный модуль упругости отдельных участков трубопроводов 7-8 между .: в .асосами 3,4,5 и 6 и тем са.ьъ; полу:.акт возможность в широком диапазоне ь.еп:-ть значение скорости распространения импульсов на этих участках. Ьто дает возможность соатветс-нно езять и фазы распространения импуж-.Продолжительность фазы распростра-.: нения поочередных импульсов, переда - ваем.х патоку гидрасмеси от часасов за=исит ат скорости распространения вс-.ны импульса в трубопроводе, которая согласна теории Н,Е.Жуковского определяется по формуле;где ц - скорость распространения звукаос в воле при температуре около 15 С;объемный модуль упругости5 Г воды:Э - внутрзнний диаметр трубопровода;с - толщина стенки трубопроводаЕ - модуль упругости материала, иэ которога изготовлен трубопровод (стали) .Р.нализ зависимости (1) показывает, чта скорость расгространения волныимпульса зависит от скора:ти распространения звука в потоке, которая, со своей старонз зависит от параметров (,пиаметра, толщины, модуля упругости) трубопровода, а также параметров транспортируемой среды (объемного модуля упругости, температуры, 65 вязкости, уделного веса, консистенции) .На нредлаж-.ином стенде достигаетсяуменьш:ние упругости трубопроводоврасположенных между насосами, т.е.уменьшение общего приведенного модуля.прчгости на этих частках, темсамы.". достигается уменьшение скоростираспространения импульсов, так кактрубы квадратного сечения имеют большую упругость,. чем трубы круглогосечения.Если в магистраль включить трубык:-адратнога сечения, т.е. отрезкитруб, обладающие иными упругостями,.чем основной трубопровод, то вэтих местах, где произойдет изменение упругих свойств трубопровода,произойдут отражение и преломлениеударной волны что обуславливаетуменьшение общего приведенного моду"л": упругости и,соответственноскорое":. распространения импульса втрубопровсце. Это происходит потому,что увеличивается площадь паперечнаго сечения квадратной, "рубы,так как пгоисходит изгиб ее контурапа периметру,Если вышеуказанные квадратныетрубы упругие элементы) равномерно.тоаисходя:ие вследствие увеличенияпериметра 1:адратных труб, дополнительное увеличение единицы в.:;утреннего аг.сма трубопроводапредставить 1 з виде б,ьР (где б, анекоторый каэбициент,характеркзующий упругость квадратных труб) .В тако.": случае меняя в фамулеи;1),. ч ерез --Р получим:Е 8ОвО= Г 2)1 ЕсРОтносительное увеличение объема квадратных труб при изменении давленийАР будет;где К - приведенный модуль упругости,. квадратной трубы и жидкости в ней при гидравлическом ударе:где Ю - уп угая характеристика квадратной трубы в атношЕнин гидравлического уда: =Для трубопроводов с квадратнымпоперечным сечением где Ь - длина сторон кнадрата;ЬО - толщина стенки квадратной трубы;Е - модуль упругости материала (стали), иэ которого изготовлена квадратная труба;О - модуль Юнга;Ки К- безразмерные коэффициенты, завйсящие от формы поперечного сечейия. Для трубы с квадратным сечением (квадратной трубы) К = 1 и К= :0,267.Увеличение единицы внутреннего обЪема трубопровода при наличии квадратных труб за счет деформации последних, можно определить выражением; ,"Я где .Е - расстояние между упругимиэлементами;25Б в площадь поперечного сеченияквадратной трубы;Следовательно: С учетом (7) зависимость (2) приметвид:а, 35 з (8) можно определить нужныйбъем квадратной трубы, необходим для уменьшения скорости распространения волн импульса (звука) н трубопроводе до желаемой величины: На фиг.2 приведены теоретические кривые, построенные по формуле (8), наглядно подтверждающие вышеизложенное. Эти кривые выражают закон изменения скорости распространения импульса в магистральном трубопроводе в зависимости от объема труб квадратного сечения. Стенд для исследования режимонработы магистральных гидротранспортных систем с центробежннми грунтовыминасосами, включающее подпорный зумпф,последовательно включенные на разныхрасстояниях друг от друга насосы,участки трубопровода, запорный органи ограничитель пробега волны импуль -са,. а также регистрирующие приборы,отличающий с я тем, что,с целью достижения возможности изме -нения в широком диапазоне приведе:-: -ного модуля упругости системы, научастках трубопровода между насосамиранномерно размещены трубы квадратного сечения, имеющие разные объемы.Источники информации,принятье во внимание при экспертизе1 . Шкундина Б.М, Землесосные снаряды, Энергия 11 1973 с,100103. 2. Авторское свидетельство СССР 13 бб 72, кл. Б б 5 С 69/20, 19 б 0прототип) .716939 1 га М 0 Ддб 00 ЯУ 0,09 00105 00/0 У,Н Фиг. г Составитель Г.МарьинаТехред Э.ЧУжик Корректор Н.Стец едактор Л,ьибер аказ 9737 2 113 филиал ПНП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная 4 Тираж 914 НИИПИ Государственног по делам изобретени 35, Москва, Р(-35, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5