2.11 Перерахунок характеристик відцентрових насосів з води на нафту

Існує багато методик для перерахунку характеристик відцентрових насосів з води на нафту. Найчастіше користуються методом М. Д. Айзенштейна, який ґрунтується на використанні поправочних коефіцієнтів.

Нові координати точок оптимального режиму (Q₀, H₀, _max) і двох-трьох режимів (1,2 Q₀; 0,8 Q₀ і інших) визначають за допомогою поправочних коефіцієнтів К_Q, K_H, K_ , які знаходяться з дослідних графіків в залежності від числа Рейнольдса ( ). Індекси "В" і "Н" показують, що відповідні величини відносяться до характеристик насоса при роботі відповідно на воді і нафті.

Число Рейнольдса визначається наступною залежністю

(2.32)

де Q₀ – подача на оптимальному режимі;

 – кінематична в’язкість нафти;

D_EKB – еквівалентний діаметр робочого колеса.

Еквівалентний діаметр знаходимо з виразу

(2.33)

де D₂ – зовнішній діаметр робочого колеса;

b₂ – ширина каналу (лопаті) на виході колеса;

К – коефіцієнт стиснення потоку лопатями на виході колеса

(2.34)

де t₂ – крок лопатей на виході колеса;

₂ – товщина лопаті на виході;

z – число лопатей.

Тоді

, (2.35)

В основі цього методу зроблені наступні припущення:

1) коефіцієнт швидкохідності на воді і нафті при n=const, n_s=const;

2) коефіцієнти К_Q, K_H, K_ приймаються постійними в діапазоні подач від Q=0.8Q₀ до Q=1.2Q₀;

3) при закритій засувці на виході (Q=0) напір практично однаковий для рідин будь-якої в’язкості (H_B=H_H).

Графіки залежностей К_Q, K_H, K_ показано на рис.2.17.

Із рис.2.17 видно, що при Rе при переході з води на нафту подача і напір насоса змінюються несуттєво (К_Q, K_H близькі до 1). При Rе різко падає ККД насоса при перекачуванні нафти.

Потужність насоса при перекачуванні нафти буде

. (2.36)

Рисунок 2.17 – Коефіцієнти перерахунку характеристик відцентрових насосів

2.12 Явище подібності у відцентрових насосів

При конструюванні динамічних машин широко використовують моделювання, тобто випробування їх на моделях, які геометрично подібні промисловому зразку, але відрізняються від нього зменшеними розмірами. Досліди на моделі дозволяють перевірити якість машини і з найменшими затратами в лабораторних умовах відпрацювати елементи конструкції. Формули подібності забезпечують перехід від характеристики моделі до характеристики натури і навпаки.

Допустимо насоси "н" (натура) і "м" (модель) подібні. Умови геометричної подібності цих машин полягають у рівності однойменних кутів і постійності відношень однойменних геометричних величин, тобто



(2.37)

_1н=_1м=₁; _2н=_2м=₂;

де  – коефіцієнт геометричної подібності.

Геометрична подібність моделі і натури повинна поширюватися не тільки на всі основні розміри конструкції але і на шорсткість поверхонь проточної частини машини. Але підібрати шорсткість поверхонь натури і моделі так, щоб відношення їх дорівнювало коефіцієнту  геометричної подібності, практично неможливо.

Кінематична подібність полягає в постійності відношень швидкостей в однойменних точках геометрично подібних машин (подібності трикутників швидкостей)

(2.38)

де _к – коефіцієнт кінематичної подібності;

 – коефіцієнт геометричної подібності;

n_н і n_м – відповідно частота обертання коліс натурного насоса і його моделі.

Динамічна подібність виражається постійністю відношень сил однакової природи, які діють в однойменних точках геометрично і кінематично подібних машин (динамічна подібність виконується при рівності числа Re натури і моделі), тобто

(2.39)

звідки

. (2.40)

У випадку, якщо n_м виходить надмірно великим значенням, то не обов’язково дотримуватись умови Re_м= Re_н. В цьому випадку моделювання відцентрових насосів проводять наближено (за умовами геометричної подібності) і для перерахунку параметрів користуються формулами пропорціональності.

ККД машин, працюючих в подібних режимах, приблизно можна вважати однаковими. При точних розрахунках ККД корегують за дослідними формулами.