ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАСОСА
Задача 155. Двухцилиндровый поршневой насос двойного дей ствия, установленный для закачки глинистого раствора в скважину, имеем следующие данные: диаметр цилиндровой втулки D = 170 мм; длина хода поршня S = 450 мм; число двойных ходов поршня п = = 55 об/мин; диаметр штока d = 65 мм.
Определить коэффициент производительности, если известно, что этим насосом можно заполнить чан емкостью 20 м3 за 13 мин.
Решение. Определяем теоретическую производительность насоса по формуле
' п _ |
n ( 2 D 2 - d 2 ) S n |
3 , 1 4 ( 2 - 1 , 7 2 - 0 , 6 5 2 ) - 4 , 5 - 5 5 |
о с |
V |
120 |
120 |
/ С ‘ |
Действительная секундная подача составит
<?Ф =Т ’
где V — объем чана в дц3; чана, в с.
<?Ф
t — время, затраченное на заполнение
|
20 000 |
25,6 л/с. |
|
1 3 -6 0 |
|
|
Коэффициент производительности насоса определим по формуле
а Qj> 25,6 0,865.
Q 35
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ НАСОСА
Задача 156. Определить основные размеры одноцилиндрового насоса простого действия для подачи нефти объемного веса 0,85 т/м3 в количестве 1,5 т/мин при п = 100 об/мин.
.. Решение. Основными размерами поршневого насоса являются диаметр цилиндровой втулки D и длина хода поршня S . Эти размеры определяем из соотношения
где i — число рабочих полостей. В данном случае i = 1. В качестве второго уравнения принимаем отношение
Решив эти уравнения, получим
При выборе г|з надо иметь в виду, что при заданном п средняя скорость поршня
S n
'ср "30 ;2,5 м/с.
Отсюда
„ _ 30fCp
п ~ ~ Г ~
Следовательно,
|
т|) |
ЗО^ср |
— — |
ЗО^ср |
| |
|
—~ |
D |
S |
т |
|
|
Подставив последнее соотношение в выражение для D , получим
D = V 4Q
аЗОяРср
Приняв vcp = 2 м/с, а = 0,9, находим диаметр цилиндровой втулки
|
D |
4-1,5 |
= 0,204 м. |
|
0,9 • 30 • 3,14 • 2 • 0,85 |
|
|
|
Принимаем D == 200 мм.
Отношение длины хода поршня к диаметру цилиндра
S |
30г>ср |
30-2 _ |
0 |
D |
n D |
100-0,2 |
|
Тогда длина хода поршня составит |
|
|
S = |
ijiZ) = 3 • 200 = 600 |
мм. |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ХОДА ПОРШНЯ
Задача 157. Определить максимальную скорость хода поршня насоса и скорость хода поршня при углах поворота кривошипа 30°,
45° и 60°, если радиус кривошипа г = 225 мм и число |
двойных |
ходов поршня п = 65 об/мин. |
|
|
Решение. Максимальная скорость хода |
поршня определяется |
по формуле |
|
|
сшах = 4^-г —-^!^^-'0,225 = 1,53 м/с. |
|
Скорость хода поршня при угле поворота |
кривошипа а |
— 30е |
с = г sin 30° =
При а — 45°
с = .EL г sin 45° = oU
При а = 60°
3,14-65
30
3’У 5 0.225 • sin 30е = 0,765 м/с.
3,1^‘65 0,225 - sin 45° = 1,08 м/с. ou
0,225»sin 60° = 1,33 м/с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ НАСОСА
Задача 158. Определить максимальную геометрическую высоту всасывания для горизонтального поршневого насоса простого дей ствия, если необходимо обеспечить абсолютное давление в рабочей камере насоса рвс = 0,2 кгс/см2 (давление разряжения). Насосная установка имеет следующие данные: D = 150 мм; длина всасыва ющей линии ls= 5 м; число двойных ходов поршня п = 50 об/мин; длина шатуна 1Ш= 1000 м; радиус кривошипа г = 225 мм; диаметр всасывающей линии ds = 230 мм; длина хода поршня S = 450 мм.
Решение. Максимальная геометрическая высота всасывания опре деляется по формуле
где р а— атмосферное давление в кгс/м2; у — объемный вес перека чиваемой жидкости в кг/м3. Для расчета принимаем у = 1200 кг/м3; hK — потери давления, идущие на поддержание клапана в открытом состоянии, в м; г — радиус кривошипа в м; 1Ш— длина шатуна в м;
п — число |
двойных ходов |
поршня в об/мин; g — ускорение силы |
тяжести в |
м/с2; Ls — приведенная |
длина |
всасывающей |
линии. |
|
|
F |
F |
F |
|
|
|
|
L s |
Н- /q р “Ь р ^ Ь |
|
|
где ls, 10, 1К— соответственно длина всасывающей трубы, |
мертвого |
пространства и высота фиктивного столба |
жидкости, |
создающего |
то же инерционное давление, |
что и клапан; |
F, Fs, F0, |
FK — соот |
ветственно площадь поперечного сечения поршня, всасывающей трубы, мертвого пространства и клапана; х — путь, пройденный поршнем от мертвого положения.
Подставив известные величины и'пренебрегая 10, 1к и х, получим
0,152 = 2,12 м.
0,232
Потерю напора в клапане примем hK = 0,5 м. Таким образом,
|
|
|
|
|
|
|
|
10 000 — 2000 |
. 0 с |
0,225-502 / , |
. 0,225 |
•2,12 = 4,5 м. |
|
1200 |
U’ |
90 -9,8 |
1 |
|
|
|
|
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА КОМПЕНСАТОРОВ |
|
Задача 159. |
Двухцилиндровый насос двойного действия с диамет |
ром цилиндровой втулки D = 200 мм и длиной хода поршня S = |
= |
450 мм установлен для создания циркуляции бурового раствора |
в |
скважине. |
Давление, |
развиваемое |
насосом, рн — 50 кгс/см2. |
Требуется определить число компенсаторов для выравнивания пульсации подачи. Степень неравномерности давления довести до б = 0,025.
Решение. Средний объем воздуха в компенсаторе определяют по формуле
где AV — величина, которая зависит от рода действия насоса и мо жет быть определена при помощи графиков подачи. AF по объему равно количеству жидкости, задерживающейся в компенсаторе, когда фактическая подача больше средней. Значение ДV приведено в табл. 47.
|
|
|
Т а б л и ц а 47 |
Значение ДУ для одноцилиндровых насосов |
|
Р о д д е й с т в и я н а с о с а |
Д У |
Р о д д е й с т в и я н а с о с а |
Д У |
Одинарный .................... |
0,55У5 |
Тройной ........................ |
0,009УУ |
Двойной ........................ |
0,21FS |
| Четверной .................... |
0,042FS |
Внашем случае AV = 0,042 FS. Таким образом,
|
|
тг 7)2 |
|
|
|
|
v |
0,042FS |
0,042 |
S |
0,042 • 3,14 |
• 22 • 4,5 |
=23,8 л. |
|
а |
а |
|
0,025 |
• 4 |
Давление предварительно закачанного воздуха в компенсаторе не должно быть больше 80% минимального давления насоса и меньше 20% максимального. Обычно оно находится в пределах 25—50 кгс/см2. Принимаем рпр = 30 кгс/см2.
Средний объем сжатого воздуха, приведенный к предваритель
ному давлению воздуха |
в компенсаторе, |
составит |
y;» - |
F^ |
“ 23-8 I |
H 9'5 л- |
При высоте компенсатора h = 750 мм, внутреннем диаметре компенсатора D == 200 мм и внешнем диаметре резинового баллона dH= 125 мм число воздушных компенсаторов равно
|
а = |
Уср |
39,5 |
2, 86. |
|
-£-(D l - d \ ) h |
0,785 (22 —1,252) |
|
|
|
|
|
|
|
Принимаем а = 3.
РАСЧЕТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ БУРОВЫХ НАСОСОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Задача 160. Для устранения опасности поломки бурового насоса и нагнетательной линии на насосе установлен предохранительный клапан гвоздевого типа (рис. 42). Рассчитать диаметр гвоздя при работе насоса с цилиндровой втулкой, позволяющей развивать да вление р = 70 кгс/см2. Предел прочности на срез материала гвоздя тв ср = 3400 кгс/см2; диаметр поршня dn = 50 мм.
Рис. 42. Предохранительный кла |
Рпс. 43. Предохранительный клапан |
пан гвоздевого типа: |
диафрагменного |
типа. |
1 — к о р п у с ; 2 — г в о з д ь ; 3 — ш т о к ; 4 — |
1 — р е г у л и р о в о ч н о е к о л ь ц о ; |
2 — д и а ф р а г м а ; |
п о р ш е н ь ; 5 — п р о к л а д к а . |
з — к о р п у с ; 4 — н а ж и м н о й с т а к а н . |
Решение. Предохранительный клапан любого типа должен сра батывать при давлении на 25—30% ниже опрессовочного, или на 10—15% больше давления, соответствующего тому или иному раз меру цилиндровой втулки. Таким образом, в качестве расчетного давления в нашем случае будем иметь
Рр = 1,15р = 1,15*70 = 80,50 кгс/см2.
Диаметр гвоздя б находим по формуле
6 =d°V 2^ = 5 V2^1ю = °’545 СМ= 5’45 ММ-
Задача 161. Определить диаметр проходного отверстия регули ровочного кольца предохранительного клапана диафрагменного типа (рис. 43), если на насосе установлена цилиндровая втулка, позволя ющая развивать давление р = 172 кгс/см2. Материал диафрагмы — латунь Л62, имеющая предел прочности на разрыв ав = 30 кгс/мм2.
