Варианты заданий

№ вариант задания	№ пункта таблицы исходных данных
	1	2	3	4	5	9	10	11	12	21	23
	Инжектируемая среда	Qпол	ρн	tн	h0	Рабочая среда	ρр	tр	Смешанная среда	u	dок
1	Н	1500	1000	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
2	Н	600	800	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
3	Н	800	900	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
4	Н	820	950	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
5	Н	980	850	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
6	Н	1200	800	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
7	Н	770	900	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0
8	Н	950	860	25	35	В	1000	15	В+Н	1,2	133,1
9	Н	880	920	38	55	Н	920	18	Н	0,8	144,1
10	Н	1300	980	43	70	В	1000	12	В+Н	1,7	150,4
11	Н	1100	830	30	35	Н	830	10	Н	1,2	153,7
12	Н	1200	940	58	45	В	1000	25	В+Н	1,9	161,6
13	Н	820	815	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
14	Н	1280	910	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
15	Н	1410	890	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
16	Н	915	925	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
17	Н	1009	875	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
18	Н	1215	1070	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
19	Н	1495	880	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0
20	Н	795	940	25	35	В	1000	15	В+Н	1,2	133,1
21	Н	986	1000	38	55	Н	920	18	Н	0,8	144,1
22	Н	1225	935	43	70	В	1000	12	В+Н	1,7	150,4
23	Н	887	885	30	35	Н	830	10	Н	1,2	153,7
24	Н	1060	830	58	45	В	1000	25	В+Н	1,9	161,6
25	Н	1304	920	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
26	Н	1047	950	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
27	Н	869	800	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
28	Н	973	895	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
29	Н	998	985	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
30	Н	1178	855	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
31	Н	1500	1000	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
32	Н	600	800	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
33	Н	800	900	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
34	Н	820	950	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
35	Н	980	850	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
36	Н	1200	800	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
37	Н	770	900	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0
38	Н	950	860	25	35	В	1000	15	В+Н	1,2	133,1
39	Н	880	920	38	55	Н	920	18	Н	0,8	144,1
40	Н	1300	980	43	70	В	1000	12	В+Н	1,7	150,4
41	Н	1100	830	30	35	Н	830	10	Н	1,2	153,7
42	Н	1200	940	58	45	В	1000	25	В+Н	1,9	161,6
43	Н	820	815	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
44	Н	1280	910	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
45	Н	1410	890	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
46	Н	915	925	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
47	Н	1009	875	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
48	Н	1215	1070	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
49	Н	1495	880	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0
50	Н	795	940	25	35	В	1000	15	В+Н	1,2	133,1
51	Н	986	1000	38	55	Н	920	18	Н	0,8	144,1
52	Н	1225	935	43	70	В	1000	12	В+Н	1,7	150,4
53	Н	887	885	30	35	Н	830	10	Н	1,2	153,7
54	Н	1060	830	58	45	В	1000	25	В+Н	1,9	161,6
55	Н	1304	920	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
56	Н	1047	950	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
57	Н	869	800	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
58	Н	973	895	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
59	Н	998	985	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
60	Н	1178	855	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
61	Н	1178	855	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
62	Н	1500	1000	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
63	Н	600	800	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
64	Н	800	900	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
65	Н	820	950	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
66	Н	980	850	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
67	Н	1200	800	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
68	Н	770	900	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0
69	Н	950	860	25	35	В	1000	15	В+Н	1,2	133,1
70	Н	880	920	38	55	Н	920	18	Н	0,8	144,1
71	Н	1300	980	43	70	В	1000	12	В+Н	1,7	150,4
72	Н	1100	830	30	35	Н	830	10	Н	1,2	153,7
73	Н	1200	940	58	45	В	1000	25	В+Н	1,9	161,6
74	Н	820	815	30	30	Н	1000	15	Н	2,0	130,7
75	Н	1280	910	60	20	В	1000	25	В+Н	0,5	150,5
76	Н	1410	890	20	50	Н	900	10	Н	1,0	164,0
77	Н	915	925	40	80	В	1000	20	В+Н	0,9	118,7
78	Н	1009	875	35	60	Н	850	15	Н	1,5	132,1
79	Н	1215	1070	50	40	В	1000	15	В+Н	1,8	147,1
80	Н	1495	880	45	20	Н	900	30	Н	0,7	166,0

Рекомендуемая последовательность выполнения расчета

Примем методику расчёта струйного насоса Соколова Е.Я. и Зингера Н.М., расчёт коэффициентов полезного действия струйных насосных установок в процессе скважинной откачки подземной жидкости примем по Лямаеву Б.Ф.

1. Глубина динамического уровня ПФ в скважине:

h_д = h₀ + S, м

2. Площадь поперечного сечения восходящего смешанного потока:

Схема А: f = ∙ (d_ок² - D_нкт² ), м²;

Схема Б: f = ∙ (d_ок² - D_нкт²), м²;

Схема В: f = ∙ d²_нкт, м².

3. Эквивалентный диаметр восходящего смешанного потока:

Под эквивалентным понимают диаметр d_э такого воображаемого круглого (в поперечном сечении) потока, при движении которого потеря давления на трение та же, что и при движении реального потока той же длины и произвольной формы поперечного сечения (например, кольцевой формы).

Схема А: d_э = d_ок - D_нкт, м;

Схема Б: d_э = d_ок - D_нкт, м;

Схема В: d_э = d_нкт, м.

4. Абсолютное давление инжектируемой среды:

Р_н = Р₀ + ρ_н ∙ g ∙ h_д = … ∙ 10⁵ Па.

5. Инжектируемый поток:

Под полезным расходом Q_пол понимают расход подземного флюида (подземной, или пластовой, жидкости), поступившего из продуктивного пласта в скважину и поданного на поверхность с целью опробования или потребления, то есть Q_пол – это дебит скважины.

Схема А: Q_н = Q_пол = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема Б: Q_н = Q_пол = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема В: Q_н = ∙ Q_пол = … м³/сут = … м³/с = … л/с.

6. Рабочий поток:

Схема А: Q_р = ∙ Q_н = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема Б: Q_р = ∙ Q_н = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема В: Q_р = ∙ Q_пол = … м³/сут = … м³/с = … л/с.

7. Смешанный поток:

Схема А: Q_с = ∙ Q_н = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема Б: Q_с = ∙ Q_н = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема В: Q_с = Q_пол = … м³/сут = … м³/с = … л/с.

8. Температура смешанной среды:

Расчётную формулу температуры смешанной среды можно получить при решении уравнения тепловой энергии (теплового баланса).

t = , ºС;

с_н =

с_р =

9. Подача приводящего насоса:

Схема А: Q = Q_c = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема Б: Q = Q_р = … м³/сут = … м³/с = … л/с;

Схема В: Q = Q_р = … м³/сут = … м³/с = … л/с.

10. Оптимальное значение отношения площади поперечного сечения смесительной камеры к площади выходного сечения рабочего сопла (f₃/f_р)_опт (формула получена Соколовым Е.Я. и Зингером Н.М. при решении основного уравнения работы струйного насоса):

a = φ_2;

b = (2 ∙ φ₂ - 1/φ₄²) ∙ ∙ u² - (2 - φ₃²) ∙ ∙ (1 + u)² - φ₂;

с = (2 - φ₃²) ∙ ∙ (1 + u)²;

= .

11. Оптимальное значение относительного перепада давления, создаваемого струйным насосом:

= .

12. Абсолютное давление смешанного потока:

Р_с = Р₀ + ρ_с ∙ g ∙ (h_д + h_п) + λ ∙ ρ_с , Па;

Схема А: Р_с = … ∙ 10⁵ Па;

Схема Б: Р_с = … ∙ 10⁵ Па;

Схема В: Р_с = … ∙ 10⁵ Па.

13. Перепад давления смешанного потока, создаваемый СН:

ΔР_с = Р_с - Р_н, Па;

Схема А: ΔР_с = … ∙ 10⁵ Па;

Схема Б: ΔР_с = … ∙ 10⁵ Па;

Схема А: ΔР_с = … ∙ 10⁵ Па.

14. Перепад давления рабочего потока в рабочем сопле СН:

ΔР_р = ;

Схема А: ΔР_р = … ∙ 10⁵ Па;

Схема Б: ΔР_р = … ∙ 10⁵ Па;

Схема В: ΔР_р = … ∙ 10⁵ Па.

15. Абсолютное давление рабочего потока перед входом в рабочее сопло:

Р_р = Р_н + ΔР_р, Па;

Схема А: Р_р = … ∙ 10⁵ Па;

Схема Б: Р_р = … ∙ 10⁵ Па;

Схема В: Р_р = … ∙ 10⁵ Па.

16. Кавитационный коэффициент инжекции:

Под кавитацией понимают фазовый переход жидкости в пар (в результате понижения давления или повышения температуры), а затем (в результате повышения давления или понижения температуры) переход пара обратно в жидкость. Кавитация в струйном насосе может наступить при некотором значении скорости жидкости в насосе, соответствующей значению коэффициента инжекции, несколько большего, чем величина u_к (т.н. кавитационный коэффициент инжекции). Значение u_к является предельно допустимым (максимально возможным), т.е. u ≤ u_к: попытка увеличить u путём увеличения рабочего потока Q_р и получить величину u > u_к приведёт лишь к увеличению интенсивности процесса кавитации, при этом u ≈ u_к = const. Кавитация в струйном насосе сопровождается пульсацией скоростей и давлений, а также кавитационной эрозией самого струйного насоса.

u_к = ( - ) ∙ ;

Схема А: u_к = … ;

Схема Б: u_к = … ;

Схема В: u_к = … .

17. Коэффициент инжекции, предупреждающий возникновение кавитации жидкости в смесительной камере СН:

u = ;

Схема А: принимаем u = … ;

Схема Б: принимаем u = … ;

Схема В: принимаем u = … .

18. Площадь выходного поперечного сечения рабочего сопла:

f_p = , м²;

Схема А: f_p = … м²;

Схема Б: f_p = … м²;

Схема В: f_p = … м².

19. Скорость движения рабочего потока в выходном сечении рабочего сопла:

υ_р = Q_p / f_p, м/с;

Схема А: υ_р = … м/с;

Схема Б: υ_р = … м/с;

Схема В: υ_р = … м/с.

20. Внутренний диаметр выходного сечения рабочего сопла:

d_p = , м;

Схема А: d_p = … м = … мм;

Схема Б: d_p = … м = … мм;

Схема В: d_p = … м = … мм.

21. Площадь поперечного сечения смесительной камеры:

f₃ = ∙ f_р, м²;

Схема А: f₃ = … м²;

Схема Б: f₃ = … м²;

Схема В: f₃ = … м².

22. Скорость движения смешанного потока в выходном сечении смесительной камеры:

υ₃ = Q_c / f₃, м/с;

Схема А: υ₃ = … м/с;

Схема Б: υ₃ = … м/с;

Схема В: υ₃ = … м/с.

23. Внутренний диаметр поперечного сечения смесительной камеры:

d₃ = , м;

Схема А: d₃ = … м = … мм;

Схема Б: d₃ = … м = … мм;

Схема В: d₃ = … м = … мм.

24. Оптимальное расстояние между выходным сечением рабочего сопла и входным сечением смесительной камеры:

l_c = (1,0 – 1,5) ∙ d₃, м;

Схема А: l_c = … м = … мм;

Схема Б: l_c = … м = … мм;

Схема В: l_c = … м = … мм.

25. Длина смесительной камеры струйного насоса:

l_к = (6,0 – 10,0) ∙ d₃, м;

Схема А: l_к = … м = … мм;

Схема Б: l_к = … м = … мм;

Схема В: l_к = … м = … мм.

26. Внутренний диаметр выходного сечения диффузора:

d_c = (1,5 – 3,0) ∙ d₃, м;

Схема А: d_c = … м = … мм;

Схема Б: d_c = … м = … мм;

Схема В: d_c = … м = … мм.

27. Площадь выходного сечения диффузора струйного насоса:

f_c = , м²;

Схема А: f_c = … м²;

Схема Б: f_c = … м²;

Схема В: f_c = … м².

28. Скорость движения смешанного потока в выходном сечении диффузора:

υ_с = Q_c / f_c, м/с;

Схема А: υ_с = … м/с;

Схема Б: υ_с = … м/с;

Схема В: υ_с = … м/с.

29. Длина диффузора:

l_д = (6,0 – 7,0) ∙ (d_c - d₃), м;

Схема А: l_д = … м = … мм;

Схема Б: l_д = … м = … мм;

Схема В: l_д = … м = … мм.

30. Угол раствора диффузора струйного насоса:

Диффузор струйного насоса служит для гашения скорости и увеличения давления смешанного потока. Для того, чтобы не произошло отрыва струи смешанного потока от внутренней поверхности диффузора угол его раствора β_д не должен превышать 12º: 0 < β_д ≤ 12º.

β_д = 2 ∙ arctg , º

Схема А: β_д = …º;

Схема Б: β_д = …º;

Схема В: β_д = …º.

31. Угол раствора конфузора.

В соответствии с рекомендациями Соколова Е.Я. и Зингера Н.М., угол раствора конфузора β_к можно принять равными 90º.

Принимаем β_к = 90º.

32. КПД работы струйного насоса:

η_сн = u ∙ ;

Схема А: η_сн = … ;

Схема Б: η_сн = … ;

Схема В: η_сн = … .

33. КПД работы скважинной струйной насосной установки:

Схема А: η_уст = ∙ ∙ η = … ;

Схема Б: η_уст = η_сн ∙ η = … ;

Схема В: η_уст = (1 + u) ∙ ∙ η = … .

34. Вывод.

Наибольшим значением величины КПД работы в скважине обладает струйная насосная установка, работающая по Схеме … .

Литература

Общие вопросы механики сплошной среды:

а) основная литература

1. Газовая динамика. Механика жидкости и газа: Учебник для вузов./В.С. Бекнев, В.М. Епифанов, А.И. Леонтьев и др. Под общей ред. А.И. Леонтьева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.

2.Гухман А.А. Введение в теорию подобия. – М.: Издательство ЛКИ, 2010.

3.Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассообмена. – М.: Издательство ЛКИ, 2010.

4.Гухман А.А., Зайцев А.А. Обобщённый анализ. – М.: Издательство «Факториал», 1988.

5. Дроздова Ю.А., Эглит М.Э. Механика сплошных сред. Теория и задачи. Учеб. пособие для вузов. Гриф УМО. – М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2010. – 281 с.*

6. Жермен. П. Механика сплошных сред. – М.: Мир, 1965.

7. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГУ, 1990.

8. Ильюшин А.А., Ломакин В.А., Шмаков А.П. Задачи и упражнения по механике сплошной среды. – М.: Изд-во МГУ, 1973.

9. Кейн С.А., Шамбулина В.И. Механика сплошной среды в задачах нефтегазового дела: Учебное пособие. – Ухта: УГТУ, 2007.

10. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука,1973.

11. Лотов К.В. Физика сплошных сред. Учебное пособие для вузов. – М. – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2001.

12. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010.

13. Механика сплошных сред в задачах. Том 1: Теория и задачи. Под ред. М.Э. Эглит. – М.: «Московский Лицей», 1996.

14. Механика сплошных сред в задачах. Том 2: Ответы и решения. Под ред. М.Э. Эглит. – М.: «Московский Лицей», 1996.

15. Новиков И.И. Термодинамика: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Издательство «Лицей», 2009.

16. Победря Б.Е., Георгиевский Д.В. Основы механики сплошной среды. Курс лекций. – М.: Физматлит, 2006.

17. Породнов Б.Т., Флягин А.Г., Черняк В.Г. Механика сплошных сред. Учебное пособие для вузов. – Свердловск: Изд-во УПИ, 1989.

18. Прагер В. Введение в механику сплошных сред. – М.: ИЛ, 1963.

19. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. – М.: Недра, 1989.

20. Седов Л.И. Введение в механику сплошной среды. – М.: Физматгиз, 1962.

21. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. – М.: Наука, 1987.

22. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. – М.: Наука, 1994.

23. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.2. – М.: Наука, 1994.

24. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов./ С.И. Исаев, И.А. Кожинов, В.И. Кофанов и др. Под ред. А.И. Леонтьева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э Баумана, 1997.

25. Черняк В.Г., Суетин П.Е. Механика сплошных сред. Учебное пособие для вузов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.*

26. Эглит М.Э. Лекции по основам механики сплошных сред. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010.

б) дополнительная литература

1. Гухман А.А. Об основаниях термодинамики. – М.: Издательство ЛКИ, 2010.

2. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т.VI. Гидродинамика. – М.: Наука, 1988.

3. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Механика сплошных сред. – М.: Гостехиздат, 1954.

4. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т.VII. Теория упругости. – М.: Наука, 1988.

5. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэнде М. Фейнмановские лекции по физике. Выпуск 7. Физика сплошных сред. – М.: Мир, 1966.