3.2. Мұнай кәсіпшілігінің ортадан тепкіш сораптарын есептеу және құрастыру

Қалақшалы сораптардың ішінде мұнай кәсіпшілігінде ең көп қолданылатыны ортадан тепкіш сораптар болып табылады.

Сорапты жобалағанда оның беріліс мөлшерін, арынын, өзгеретін сұйықтың сипаттамасын, атқаратын функцияларын, сонымен қатар қосымша талаптар, мысалы габаритінің шектелуі, массасы, климаттық факторларға байланысты қолданылуы мен орналасуын көрсетеді.

Сораптың атқарылатын функциялары оның конструкциясының кейбір ерекшеліктерімен, жекеленген материалдарымен, құбырларға жалғау жүйесімен және беріліс мөлшерімен анықталады.

Ортадан тепкіш сораптардың конструктивтiк өңдеуiнiң жұмыстық ретi мынадай:

1. Жұмыстық дөңгелектің (немесе бағдарлаушы аппарат) кедергі мөлшері, ағын каналдарының есептелуi және олардың график түрiндегі суреттелуi.

2. Жұмыстық дөңгелек және бағыттаушы аппарат қалақшасының профилінің құрастырылуы. Жасап шығару, сынау және сорап сатысының эксперименталдi түрде аяқталуы.

3. Негiзiнен жетектеуші қуатты есептеу, геометриялық өлшемдер (бiлiк, корпус, радиалды мойынтiректер, бiлiктi тiректер және т.б.) және сораптың элементтерiнiң берiктiгiнiң график түрiнде суреттелуi.

4. Бөлімдегі жалпы қабылданған белгілеулер: — дөңгелектің бұрыштық жылдамдығы; с — абсолютті, — айналмалы және — сұйықтың дөңгелектегі салыстырмалы сызықтық жылдамдықтары; жылдамдықтағы индекстер олардың орналасуын анықтайды: 0 — қалақшаға кіре беріске дейін; 1 — дөңгелекке кірердегі қалақшалар арасындағы; 2— 1-шідегідей, бірақ дөңгелектен шығар кездегі жылдамдық; 2 — қалақшалардан шыққан соңғы жылдамдықтар.

3.2.1. Ортадан тепкіш сорапты есептеу мысалдары

Теориялық есептеу. Негiзгi бастапқы деректер:

Айдалатын сұйық мөлшері: Q = 0,0416 м³/с = 150 м³/сағ;

Қажетті тегеурін мәні: _Н=36 м;

Сорап білігінің айналу жиілігі: n=24,16 с-¹;

Бұрыштық жылдамдық: =152 рад/с;

Айдалатын сұйықтың тығыздығы (әдетте, су тығыздығын қабылдайды): =1000 кг/м³.

Жұмыстық дөңгелектің ағын каналын есептеу.

1. Тезжүріс коэффициенті

n_s = n /(gH_ст)^3/4=24,16 /(9,81*36)^3/4=0,0605.

Ортадан тепкіш сораптар үшін бұл коэффициенттің мәні рұқсат етілген аймақта жатыр, алайда ол сораптың ПӘК-ң аздығын көрсетеді.

2. Жұмыстық дөңгелек каналындағы сұйық мөлшері:

Q_k = Q/η_об = 0,0416/0.96 = 0,0433 м³/с,

мұндағы, η_об= 1/(1+6*10^-3(n_s)^-2/3) = 0,96 сораптың көлемдік ПӘК-і.

3. Жұмыстық дөңгелектің кіре берісіндегі келтірілген диаметрді есептейміз:

D_1np = 0.95 =0.95 = 0.115м.

3. Сораптың жалпы ПӘК-і гидравликалық, көлемдік және механикалық ПӘК-терінің көбейтіндісінен тұрады:

Гидравликалық ПӘК η_г = 1– = 1– 0,117 = 0,88.

Сонда сораптың жалпы ПӘК-і η = η_г η_об η_м= 0,88*0,96*0,95 0,8

Мұнда механикалық ПӘК-ті арнайы әдебиеттен η_м =0,95-ке тең етіп қабылдаймыз.

3. Сораптың өндіретін қуаты мына формуламен анықталады:

N = Q_k gH/ η = 0,0433 *1000 * 9,81 * 36/0,8 = 19115Вт = 19,1кВт.

3. Білік диаметрінің мөлшері:

.

Сорап материалының рұқсат етілген кернеуі =16*10⁶ Па-ға тең етіп алынған.

3. Төлкенің сыртқы диаметрі:

d_вт = 1,2 d_в= 1,2*0,037= 0,044м.

8. Дөңгелектің кіре берісіндегі диаметрі былай есептелінеді:

;

.

9. Қалақшаның шетіндегі дөңгелек радиусы:

D₁= 0,85*D₀ = 0,85*0,147 0.125м.

9. Ені

,

мұндағы, c_0m=c₀.

9. Қалақша жиегінің кіру бұрышы :

β_1л = β₁= δ=18°17´=25°17´;

tg β₁= ;

;

;

β₁=18°17´.

12. Дөңгелектің сыртқы диаметрі:

м;

с_2Н = 2(1– ρ_к) = 2(1 – 0,75) = 0,5.

Қатынас =0,370/0,125=2,96.

қатынасының алынған мәні сорап типінің дұрыс таңдалмағанын көрсетеді. Әйтсе де бұл қатынас көп сатылы сорапты таңдауға ұсынылады. Сондықтан жоғарыда есептелген мөлшерлер осы типтегі сорапты есептеуге жаратылған.

Қайта есептеудiң нәтижелерi бойынша бiрiншi жуықтау мәндері төменде келтiрiлген.

Параметр N

Мәні . . . 0,102 0,97 0,0429 0,115 0,88 0,81 18,9

Параметр d,м

Мәні . . . . 0,037 0,044 2,78 0,147 0,125 0,039 1,12

Параметр . .

Мәні . . . . . . 3,11 9,5 0,263 20 1,04 2,1

қатынасы қолайлы шектерде болады және есептеуді жалғастыруға болады.

12. Дөңгелектің енін келесі формула бойынша анықтаймыз:

,

мұндағы, = 0,9с_0m = 0.9*2.78 = 2,5 м/с.

12. Қалақша жиегінің шыға берісіндегі бұрышты есептейміз

,

бұдан β₂ = 20°18´ тең екенін табамыз.

12. Қалақшалар саны

.

16. Теориялық тегеурін мәні:

,

;

;

.

17. Есептеулерді тексеру :

;

;

;

;

;

;

;

.

Қалақшаның қалыңдығын кіре берісте 54 мм, шыға берісте S₂ —3 мм-ге тең етіп қабылдаймыз.

_k1 және _k2 коэффициенттері алдында қабылданғаннан (1,12 и 1,04) айтарлықтай ерекшеленеді (3 % жоғары). D₂, k₁, k₂, w₁ және w₂ пар_{аметрлерін қолданып, екінші жуықтап жақындауды есептеу үшін 11 пунктке ораламыз.}

Екіншi жуықтаудың есептiк нәтижелерi төменде келтiрiлген:

Параметр . . . c_1m, м/с β_1л b₂, мм β₂ z_л Н_рт, м c_2m, м/с

Мәні . . . . . 3,36 26°30´ 21 20°30´ 7 25.8 2.7

Параметр . . . . u₂, м/с D₂, м k₁ k₂ ω₁, м/с ω₂, м/с

Мәні . . . . . . . 20 0,263 1,19 1,08 8,37 8,32

_k1 және _k2 коэффициенттері алдында қабылданғандарға (1,12 и 1,04) жуықтайды (1,2 и 1,08). Сондықтан есептеуді аяқтауға болады.

Дөңгелектің геометриялық есептiк нәтижелерi төменде келтiрiлген.

Параметр . . D₁, м b₁ β_1л D₂, м b₂, β₂ S₁,мм Ѕ₂,мм z_л

Мәні . . . .. 0,125 39 26°30´ 0,263 21 20°30´ 4 3 7

Жұмыстық дөңгелектің ағысты бөлігін есептеу ЭЕМ-нің көмегімен атқарылуы мүмкін. ЭЕМ-ге енгiзудiң бастапқы деректерi; _Q — сораптың берілген беріліс мөлшері ; Н — сораппен туындайтын тегеурін; п — біліктің айналу жиілігі; _ω — біліктің бұрыштық жылдамдығы; — сұйықтың тығыздығы; _g — ауырлық күшiнiң үдеуi; — сораптың механикалық ПӘК-і; — бұру кезіндегі білік материалының рұқсат етілген кернеуі; _l — бөлгіш, сорғы сатыларының санына тең; k₁ және k₂ — ығыстыру коэффициенті; _{S1 және S2} — кірердегі және шығардағы қалақша қалыңдығы; — реактивтік коэффициент; _com — қалақшаға кiрердегі сұйықтың абсолюттi жылдамдығының меридиандық проекциясы; _δ — шабуыл бұрышы.

Берілген мысалда сораптың бірінші сатысынан келесілеріне өту үшін болуы тиіс. Төлке диаметрінің мәні білік диаметрі арқылы және көмекші коэффициентінің т мәнін бүтін санға дейін дөңгелектеумен ( мм- де) анықталады.

Жұмыстық дөңгелек осінің координат нүктелерін есептеу. Негізгі берілген бастапқы деректер: r₁ =138/2=69 мм; r₂ =250/2=125 мм; =30°30'=0,532 рад. - =24°=0,4187 рад.

Тордың бөліну санын таңдайды _z0 =20.

Есептеу алгоритммен жүргізіледі.

_A= 0,532 — 0,4187 = 0,1133 рад; =0,125 — 0,059 = 0,066 м, = 0,66/20 = 0,0038 м;

;

;

;

.

_{H, R,} және i-дің (0, 1, 2, 3,...., 20) мәндерін программаға қойып, қажетті h_i мәндерін есептеп береді.

i . . . . . . . . 1 2 3 4 5 6 7

10³h_i . . . . . . . 4.6 4.6 4.7 4.7 4.8 4.8 4.9

i . . . . . . . . 8 9 10 11 12 13 14

10³h_i . . . . . . . 4.9 4.9 5.0 5.1 5.1 5.2 5.2

i . . . . . . . . . . 15 16 17 18 19 20

10³h_i . . . . . . . 5.3 5.3 5.4 5.44 5.51 5.58

Сызу _hi мәнімен программа бойынша жүргізіледі.