Исследование характеристики и повышение надежности насосов перистальтического принципа действия

• Автор: Михеев, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 168 с. : ил.

1 Анализ известных конструкций перистальтических насосов
1.1 Принцип действия и классификация перистальтических насосов
1.2 Перистальтические шланговые насосы
1.2.1 Современные насосы
1.2.2 Назначение и области применения
1.2.3 Преимущества и недостатки
1.3 Перистальтические шланговые насосы в нефтяной промышленности
1.4 Постановка цели и задач исследований
2 Аналитические исследования работы перистальтического шлангового насоса
2.1 Расчетная схема насоса и режимы эксплуатации
2.2 Эксплуатация насоса при полном сжатии шланга
2.2.1 Подача насоса
2.2.2 Мощность и к.п.д. насоса
2.2.3 Ресурс работы перистальтического шланга
2.3 Эксплуатация насоса при неполном сжатии шланга
2.3.1 Подача насоса и создаваемое давление
2.3.2 Мощность и к.п.д. насоса
2.3.3 Ресурс работы перистальтического шланга
2.3.4 Оптимальное сжатие шланга
2.4 Выводы
3 Разработка лабораторной установки перистальтического шлангового насоса
3.1 Конструкция лабораторной установки
3.2 Конструкция рабочего органа насоса
3.3 Исследования работы насоса
3.4 Частота вращения ротора насоса
3.5 Выводы
4 Разработка и расчет усовершенствованной конструкции перистальтического шлангового насоса
4.1 Расчетная схема и подача насоса
4.2 Конструкция лабораторной установки
4.3 Конструкция выжимного элемента насоса
4.4 Выводы
5 Исследование рабочих характеристик
перистальтического шлангового
5.1 Цели и методика исследований
5.2 Результаты исследований насоса с выжимным роликом
5.3 Результаты исследований насоса с выжимным цилиндром
5.4 Выводы
Основные выводы
Литература
Приложения
Актуальность работы
В настоящее время существует большое многообразие конструкций насосов, однако несмотря на это имеется ряд веществ, перекачка которых традиционными средствами в ряде случаев неэффективна, сопряжена с дополнительными затратами или различного рода сложностями. К таким веществам относятся высоковязкие, абразивосодержащие, химически активные, газонасыщенные, токсичные, летучие, радиоактивные, содержащие большое количество твердой фазы, волокнистых включений и др.
В нефтяной промышленности, в частности, актуальными являются проблемы, связанные с перекачиванием различного рода шламов, в том числе нефтесодержащих, из резервуаров и отстойников, перекачиванием высоковязких нефтепродуктов, дозированной подачей вредных или химически активных реагентов в различных технологических процессах, сбором разлитых нефтепродуктов с поверхности земли или воды и т.д.
Для решения подобных задач во многих странах мира начинают получать все большее распространение перистальтические насосы, которые, по данным ййегие^источников, представляют собой самый быстроразви-вающийся тип современных насосов. Данные насосы отличаются простотой и имеют целый ряд преимуществ, позволяющих применять их для перекачивания практически любых веществ. При этом они полностью герметичны, что особенно важно, учитывая постоянно повышающиеся международные экологические стандарты.
Широкому распространению перистальтических насосов в нефтяной промышленности мешает низкий ресурс их рабочего органа. При этом большинство современных перистальтических насосов изготавливаются по одной конструктивной схеме, что накладывает ограничения по их дальнейшей модернизации. Методом увеличения надежности перистальтического насоса является применение принципиально новой конструктивной

насоса. Основная формула для определения перепада давления в местном сопротивлении, предложенная Вейсбахом, имеет вид [5]:
(2.41)
где коэффициент местного гидравлического сопротивления;
и - средняя скорость движения жидкости после прохождения через местное сопротивление;
р - плотность жидкости.
Основную сложность представляет собой теоретическое определение коэффициента местного гидравлического сопротивления, который зависит от режима движения жидкости в шланге и конфигурации местного сопротивления. В частности при ламинарном движении жидкости погрешность определения коэффициента может достигать 100% [5]. При турбулентном режиме, когда действие сил вязкости не оказывает существенного влияния на движение жидкости, для некоторых видов местных гидравлических сопротивлений коэффициент поддается расчету с достаточной степенью точности.
Неполное сжатие сечения шланга в перистальтическом насосе представляет собой местное сопротивление, аналогом которому могут быть запорные и регулирующие устройства трубопроводов, сужающие сечение трубы. Такого рода гидравлические сопротивления (затворы, клапаны, задвижки, захлопки и др.), сужающие сечение трубы, с гидравлической точки зрения действуют аналогично диафрагме, на что обратил внимание Н.Н. Павловский. Исходя из этого Альтшулем, по полученным им теоретическим зависимостям (с использования работ Жуковского) для диафрагмы в трубе постоянного сечения (см. рис. 2.20), был проведен подсчет коэффициентов сопротивления IС, для различных запорных устройств. Полученные значения были сравнены с опытными данными различных исследователей. Были рассмотрены задвижка в трубе круглого сечения, задвижка в трубе