Казарезов Проеектування пристроiв и систем пiдводных апаратiв

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

де ξ i – коефіцієнт місцевого опору; υ і – швидкість руху рідини на i-й ділянці, м/с.

Безрозмірні коефіцієнти місцевого опору ξ залежать від конструкції і визначені експериментально (табл. 2.2 і 2.3) [49].

Таблиця 2.2. Значення коефіцієнтів місцевого опору

41

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Продовж. табл. 2.2

Значення числа Re впливає на величину коефіцієнта місцевого опору ξ . При малих числах Re (при ламінарному русі) незначне їх збільшення різко змінює коефіцієнт місцевого опору ξ (див.

рис. 10.6 [49]).

У табл. 2.3 подані значення ξ для трубопроводів з робочим середовищем великої в'язкості (при малих числах Re) [49].

Таблиця 2.3. Значення коефіцієнтів місцевих опорів ξ трубопроводів

При великих числах Re коефіцієнти місцевих опорів ξ не залежать від швидкості потоку і в'язкості середовища.

Тиск, створюваний насосом, визначається залежністю

де ρ 1, ρ 2 – густина робочої рідини, кг/м3; z – перепад тисків у сис-

42

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

темі, м; l1, l2 – довжина трубопроводу, м; d1, d2 – діаметр трубопроводу, м; υ 1, υ 2 – швидкість руху робочої рідини, м/с; індекси "1" і "2" позначають відповідно першу і другу ділянки трубопроводу.

Напір рідини становитиме

Hp = Pρ gн м вод.ст.,

де ρ – густина води, кг/м3; Рн – тиск, створюваний насосом, Па.

Визначення характеристик насосної станцій

Розрахунок потужності насосної станції для перекачування баластової рідини здійснюється в такій послідовності. Продуктивність насосної станції визначається за формулою

Q = Vtб м3/с,

де t – час перекачування баластової рідини, с; Vб – об'єм баластової цистерни, м3.

Потрібна потужність насосів

де Нр – робоча глибина занурення, м; ρ б.р – густина баластової рідини, кг/м3; η o – об'ємний ККД; η o ≈ 0,9; η н – ККД насоса; η н = = 0,85...0,90 для радіально-поршневих і аксіально-поршневих насосів; η мех – ККД механічної передачі; η мех = 0,90...0,95.

Загальні маса й об'єм насосної станції визначаються за формулами:

mн.с =1,13 (mн + me ); Vн.с =1,03 (Vн +Ve ),

де mн , Vн – маса, кг, й об'єм, м3, насоса; m e , Ve – маса, кг, й об'єм, м3, електродвигуна насоса;

43

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

44

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

Продовж. табл. 2.4

* Див. примітку до табл. 2.5.

Маса аксіально-поршневих насосів серій НП і НС за емпіричними формулами становить

mн = 0,268 q0,86 +1,4 кг,

об'єм цих насосів

Vн = (0,146 mн0,86 +1) 10−3 м3 .

Маса й об'єм гідромоторів серій ГМ і Д1 відповідно становлять:

mгм = 0,261q0,86 +1,8 кг;

Vгм = (0,144 mгм0,86 +1) 10−3 м3

або

0,93N2

mгм = Nгм −гм1 (1± 0,04) кг;

Vгм mгм (1± 0,03) м3 , 3000

де Nгм – потужність гідромотора, кВт; q – робочий об'єм насоса чи мотора, см3; Nгм = 2 кВт.

45

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Таблиця 2.5. Технічні характеристики насосів з електроприводом

Примітки. 1. Розшифровка типу насоса: великі букви Г чи В позначають насос; М – багатоступінчастий; с – насос самовсмоктувальний; 2к – двокорпусний.

46

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

47

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Масу й об'єм знижувального редуктора рекомендують приймати близько 10 % від характеристик привода. Маса й об'єм силових кабелів, трубопроводів і рознімань визначаються за формулами:

mкаб = (0,6...0,8) N кг;

Vкаб = 4,6 10−4 mкаб (1± 0,05) м3 ,

де N – потужність привода, кВт.

2.3. Компресори

Класифікація й опис конструкцій компресорів

Компресором називають машину для підвищення тиску і переміщення газу. Звичайно до компресорів відносять машини, що забезпечують стиск повітря чи газу до надлишкового тиску не нижче 0,015 МПа. Початковий тиск газу може бути меншим, більшим чи дорівнювати атмосферному.

Розрізняють компресори об'ємної і динамічної дії, їх конструктивні особливості визначаються особливостями газового робочого середовища.

Компресорні машини розділяють на три класи [51, 57]: вентилятори, підвищення тиску і відношення тисків у яких не перевищує відповідно 0,01 і 1,10 МПа; нагнітачі – машини з підвищеним відношенням тисків (до 1,3 і більше) і без охолодження середовища в процесі роботи; власне компресори – машини, оснащені пристроєм для охолодження середовища під час роботи (відношення тисків більше 3).

За кінцевим тиском розрізняють компресори: низького тиску – до 1 МПа; середнього тиску – від 1 до 10 МПа; високого тиску – від 10 до 100 МПа; надвисокого тиску – з кінцевим тиском понад 100 МПа.

У залежності від робочого середовища компресори поділяють на такі групи:

газові – для стискання будь-якого газу або суміші газів, крім повітря. У залежності від роду газу вони називаються кисневими, водневими, аміачними і т. д.;

повітряні – для стискання повітря. Значну частину таких компресорів складають компресори загального призначення для стискання атмосферного повітря до 0,8...1,5 МПа, виготовлені без урахування будь-яких специфічних вимог.

48

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

За призначенням компресори поділяють на циркуляційні – для забезпечення циркуляції газу в замкнутому технологічному контурі; парціальні – для поперемінного і одночасного стискання різних змішуваних газів; кріогенні – спеціальні компресори, у яких газ, що стискається хоча б на одній зі стадій циклу, має кріогенну температуру (0...120 К); холодильні; вакуумні – призначені для відкачки газу з метою одержання вакууму.

Класифікація компресорів за принципом дії й основних конструктивних ознак наведена на рис. 2.25 [51, 57].

Укомпресорах об'ємної дії робочий процес здійснюється шляхом циклічної зміни об'ємів робочих камер.

Поршневими компресорами називають компресори об'ємної дії,

уяких об'єм робочих камер змінюється за допомогою поршнів, що здійснюють зворотно-поступальний рух.

Поршневі компресори розрізняють: за об'ємною продуктивністю – від декількох кубічних дециметрів на секунду до 12 м3/с; за кінцевим тиском – від сотих часток до 300 МПа (у промисловому виконанні) і до 2000 МПа у наукових дослідженнях; за витрачуваною потужністю – від 10 до 20 МВт.

За конструктивним розташуванням циліндрів виділяють такі компонувальні схеми: горизонтальну, вертикальну, опозитну, прямокутну, V- і W-подібні, зіркоподібну.

Для забезпечення довговічності деталей поршневих компресорів, що працюють в умовах підвищеного тертя (поршневі кільця, лабіринтно-контактні ущільнення і т. д.), розроблені нові високоміцні антифрикційні матеріали типу флубон і графелон.

Урезультаті заміни кільцевих клапанів на конструкції з газовим демпфером у ступенях середнього і високого тисків в 3–4 рази збільшилося середнє напрацювання на відмову.

Конструктивними недоліками поршневих компресорів є неповна зрівноваженість рухомих частин, наявність великого числа пар тертя і значних напруг в основних конструктивних елементах.

Мембранні компресори – також компресори об'ємної дії. У них об'єм робочих камер змінюється за допомогою циклічно деформівних мембран. Мембранні компресори з тиском нагнітання до 40 МПа випускаються серійно в одноступінчастому (з одним і двома мембранними блоками при відношенні тисків 20) і двоступінчастому виконанні (при відношенні тисків до 400). Випускаються також

49