Совершенствование методов расчета переходных процессов для напорных трубопроводов крупных насосных станций

• Автор: Переверзев, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ РАБОТ НО ТЕОРИИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.1. Основные факторы, приводящие к возникновению

нестационарных процессов в напорных системах водоподачи.

1.1.1. Выключение насосного агрегата

1.1.2. Остановка параллельно работающих насосов

1.1.3. Остановка последовательно работающих насосов

1.1.4. Пуск насосных агрегатов
1.2. Гидравлический удар в двухфазном газожидкостном напорном
потоке
1.3. Определение максимального повышения давления при гидравлическом ударе в простом и разветвленном трубопроводе
1.4. Разрыв сплошности потока
1.5. Определение скорости распространения волны гидравлического
удара
2. СПОСОБЫ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ РАЗРУШИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ В НАПОРНЫХ ВОДОВОДАХ
2.1. Мероприятия по снижению скорости воды в
водоводах

2.2. Выброс излишков воды из водоводов
2.3. Впуск воздуха и воды в трубопровод
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДЛЯ НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ КРУПНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
3.1. Задачи исследования
3.2. Уравнения, описывающие переходные процессы
3.3. Расчет переходных процессов в напорных системах водоподачи с водовыпускными сооружениями с быстропадающими затворами
3.4. Учет влияния нерастворенного в воде воздуха на переходные процессы в напорных трубопроводах
3.5. Основные положения метода расчета переходных процессов при различном шаге по времени Д1 и по координате Ах
4. РАСЧЕТЫ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДЛЯ КРУПНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
4.1. Задачи расчетно-теоретических исследований
4.2. Метод расчета переходных процессов при различных шагах Ах и

4.3. Дополнения к алгоритму и программе расчета
4.4. Общие положения проектирования крупных насосных станций
4.5. Первая серия расчетов переходных режимов
4.6. Вторая серия расчетов переходных режимов
4.7. Рекомендации по уменьшению колебаний давления при
переходных процессах
4.8. Экономическая эффективность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А — удельное сопротивление трубопровода, с2/м
а - скорость распространения волн изменения давления, м/с
/? — относительная частота вращения ротора насосного агрегата
й - диаметр трубопровода, м
£ —ускорение свободного падения, м/с
Н— напор, м
Нг — геодезический напор, м Н„ — напор насоса, м Нтр — напор в трубопроводе, м Ит — потери напора, м
Мд — момент, развиваемый электродвигателем, Н-м Мц— момент сопротивления насоса, Н-м т - число ниток трубопровода N— мощность насоса, Кет
п - частота вращения вала насосного агрегата, мин1 Р - давление, МПа 2 - расход, м3/с 2«- подача насоса, м3/с
5 - коэффициент гидравлического сопротивления, с2/м5 ? — время, с
А1 - шаг по времени, с
и- скорость движения воды, м/с
х — координата, м
Ах - шаг по координате, м
г — отметка оси трубопровода, м
ср - волна изменения давления, распространяющаяся в направлении начальной скорости, м/с

(воздух и вода) потока, как установившегося, так и неустановившегося, от закономерностей, существующих в однородных средах.
Уменьшение или увеличение количества газовых пузырьков, происходящее за счет обмена масс, который вызывает изменение давления при нестационарном режиме (в его общем случае), приводит к изменениям характера распространения ударных волн. При этом становится ясно, что объяснить возникающее нарушение термодинамического равновесия действием закона Гука в полной мере невозможно; следует в обязательном порядке учитывать также законы термодинамики. Впервые на данную особенность реальной жидкости указал A.A. Эпштейн /165/, изучая явление кавитации.
A.A. Эпштейн учел влияние воздуха, выделяющегося при кавитации /165/, получая зависимость для определения критического давления Р%к. Он
производил учет фазовых превращений, основываясь на законе Генри. При этом A.A. Эпштейн не рассматривал влияние на величину плотности потока объема воздуха и не учитывал сжимаемость труб и воды.
На сегодняшний день существует довольно много работ, как теоретических, так и экспериментальных, в которых исследуется мгновенный гидравлический удар в газожидкостных потоках.
При рассмотрении вопроса о снижении амплитуды давления при гидравлическом ударе в трубопроводах Т.Б. Лунякина и Ю.С. Девдариани /105/ предложили прокладку внутри трубопровода гибкого шланга, наполненного воздухом. Эти авторы получили следующую формулу для расчетов:
где а„ - скорость распространения волны удара без учета влияния воздуха, то есть, вычисления по формуле (1.17), а0 =аж;
<7 — диаметр шланга;
Е - приведенный модуль упругости;
Р - абсолютное гидродинамическое давление на момент гидравлического

(1.18)

удара.