Исследование работы гидроэжекторных систем при различных схемах соединения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Челядина А. Л.

(ЛГТУ, г. Липецк, Россия)

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГИДРОЭЖЕКТОРНЫХ СИСТЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ СОЕДИНЕНИЯ

Рассматривается возможность создания сложных высоконапорных гидроэжекторных (гидроэлеваторных) систем, исследование, моделирование и анализ процесса переноса материала при последовательном, параллельном и комбинированном соединениях устройств.

Ключевые слова: гидроэжектор, гидроэлеватор, низконапорные системы, высоконапорные системы, гидропривод, гидроавтоматика.

УДК 621.69

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.

Под гидроэжекторной (гидроэлеваторной) системой принято понимать систему, включающую центробежный насос и один или несколько эжекторов, соответствующим образом скомпонованных между собой. Система считается сложной, если число эжекторов в ней больше одного.

Анализ исследований и публикаций.

Наибольшее применение получили простые непрерывные низконапорные системы. Эти системы малопроизводительны из-за своей цикличности. Поэтому наибольший интерес для исследования представляют сложные непрерывные высоконапорные системы, построенные на основе низконапорных эжекторов (гидроэлеваторов) [1,2].

Для анализа работы гидроэжекторных систем необходимо использовать напорные характеристики вида (3 = Яа), выраженные в относительных единицах. В данном случае а — коэффициент расхода, |3 — коэффициент напора. Такие характеристики подобны характеристикам, выраженным в натуральных единицах, но позволяют значительно проще выполнять анализ различных по типу гидроэжекторных систем. Для исследования работы гидроустройств использовался учебно-исследовательский стенд по гидроприводу и гидроавтоматике с ПО <^е!1аЬ».

Цель (задачи) исследований.

При анализе параллельной работы двух одинаковых эжекторов и моделировании процесса была определена суммарная характеристика, показывающая, что такая система имеет удвоенную производительность (рис. 1). При этом суммарный предельный напор (при а = 0) остается таким же, как и у любого из одиночных эжекторов [3].

Рисунок 1 Безразмерные характеристики одного (1) и двух (2) эжекторов при их параллельной работе

Анализ последовательной работы двух одинаковых эжекторов и моделирование процесса показали, что напор, развиваемый системой, складывается при неизменной производительности (рис. 2). Это подтверждает возможности практического использования различных вариантов последовательного соединения аппаратов при создании высоконапорных гидроэжекторных систем.

ISSN 20 77-1738. Сборник научных трудов ГОУВПО ЛНР «ДонГТУ» 2017. № 5 (48)

Машиностроение и машиноведение

О 0,25 0,5 0.75 1,0 1,25

Рисунок 2 Безразмерные характеристики одного (1) и двух (2) эжекторов при их последовательной работе

Это подтверждает возможности практического использования различных вариантов последовательного соединения аппаратов при создании высоконапорных гидроэжекторных систем.

Изложение материалов исследований.

При моделировании процесса работы сложных гидроэжекторных систем были заданы параметры: максимально возможный кпд и высота поднятия материала [4, 5]. Оценка выполнялась для трех вариантов схем: параллельной, последовательной и последовательно-зависимой (комбинированной) работы эжекторов. При этом были сделаны допущения:

- минимальное количество эжекторов в системе, при этом производительность и рабочий напор остаются одинаковыми для любой из исследуемых схем;

- все эжекторы, входящие в систему, работают в оптимальном режиме (а = 1, Р = 0,25);

- коэффициент скорости насадки эжектора ф0 = 1;

- суммарный коэффициент внутреннего сопротивления эжектора ^ = 0;

- система работает на чистой воде

Особенностью последовательно-

зависимой (комбинированной) схемы работы гидроэжекторов (рис. 3) является использование суммарного потока предыдущего аппарата как рабочего для последующего. Такая схема может применяться в случаях, когда при минимальном расходе рабочего потока необходимо обеспечить максимальную производительность транспортирования материала на малое расстояние. При моделировании для оптимального режима было определено, что производительность системы увеличивается в три раза, а напор уменьшается почти в четыре раза по сравнению с напором первого эжектора (а = 3, р = 0,0625, г) = 0,1875). При этом кпд системы оказывается меньше, чем у одного устройства.

МНЗ

Рисунок 3 Схема последовательно-зависимой (комбинированной) работы эжекторов

При моделировании комбинированной работы эжекторов (рис. 4) в оптимальном режиме было определено, что производительность системы снижается, но при этом увеличивается напор (а = 0,33, Р = 0,5, г) = 0,165).

При суммировании полученных данных получаются следующие характеристики:

- параллельная система — а = 0,73, 13 = 0,31, л =0,2;

- последовательная система — а = 0,33, |3 = 0,5, г) =0,165;

- комбинированная система — а = 3,0, 13 = 0,0625, г) =0,1875.

Выводы.

Из анализа полученных данных видно, что по высоте подъема материала наиболее перспективной является схема последовательной работы устройств, обеспечивающая максимальный напор. Комбинированная система по своим параметрам не может быть использована для создания высоконапорных систем.

Библиографический список

1. Челядина, А. Л. Перспективы использования гидро- и пневмоэлеваторов в промышленности [Текст] / А. Л. Челядина // Наука и производство Урала : межрегиональный сборник научных трудов. — Новотроицк : НФ МИСиС, 2008. — С. 99-100.

2. Цупров, А. Н. Основы металлургического гидропривода [Текст]: учеб. пособие для вузов / А. Н. Цупров, А. 77. Жильцов, Н. А. Чиченев. — Липецк : Изд-во ЛГТУ, 2008. — 308 с.

3. Кунанбаев, А. К. Разработка гидроэлеваторных систем для транспортирования пульпы в условиях шахт Джезканганского горно-металлургического комбината [Текст] : автореф. duc. ... канд. техн. наук /А. К. Кунанбаев. — Караганда : КарПИ, 1985. —27 с.

4. Фридман, Б. Э. Гидроэлеваторы [Текст] / Б. Э. Фридман. — М. : Машгиз, 1960. — 323 с.

5. Безуглов, H. Н. Метод расчета гидроэлеваторов. Механизация и автоматизация горных работ [Текст] /H. Н. Безуглов. — М. : Металлургия, 1967. — С. 422 - 427.

© Челядина A. JI

Рекомендована к печати д.т.н., проф. каф. СИиИГЛГУ им. Даля Харламовым Ю. А.,

к.т.н., проф. каф. ММК ДонГТУ Ульяницким В. Н.

Статья поступила в редакцию 27.01.17. Челядина А. Л. (ЛДТУ\ м. Липецьк, Роая)

ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОБОТИ Г1ДРОЕЖЕКТОРНИХ СИСТЕМ ПРИ Р13НИХ СХЕМАХ З'СДНАННЯ

Розглядаапься можливюпь створення складних високонатпрних г / с)р о еж е к тор них (г1дроеле-ваторних) систем, досл1дження, моделювання / анал1з процесу перенесения матер 1алу при пос-л1довному, паралельному / комбтованому з'сднаннях пристроив.

Ключов/ слова: г / с)р о еж е к тор, г / с)р о ел ев а тор, низьконатрт системи, високонатрт систе-ми, г1дроприв'к), г / с)роавт ом а тик а.

0.9 0.3 0.7 0.6 0.5 0.4 0,3 0,2 0.1

£ д' а/

д

I А

I

ж

О 0,5 1,0 1.5 2,0 2.5 3,0 3,5 (1

Рисунок 4 Безразмерные характеристики работы двух эжекторов при их комбинированной работе

Cheliadina A. L. (Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russian Federation) INVESTIGATION THE HYDRO EJECTOR SYSTEM OPERATION IN VARIOUS CONNECTING CIRCUITS

Possibility to develop sophisticated high-pressure hydro ejector (hydro elevator) systems has been examined as well as its investigation, modeling and the analysis of material transfer process at consequent, parallel and combined units connections.

Key words: hydro ejector, hydro elevator, low-pressure systems, high-pressure systems, hydraulic drive, hydro automatic system.