Совершенствование проточных частей погружных центробежных насосов и газосепараторов, работающих на смесях жидкость-газ

• Автор: Трулев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 212 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СИМВОЛОВ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1.0Б30Р МЕТОДОВ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛОПАСТНЫХ МАШИН
1.1 .Общая характеристика развития гидродинамики лопастных
МАШИН
1.2. За ДАЧИ оптимизации проектирования проточных частей
ЛОПАСТНЫХ ГИДРОМАШИН
1.3. Баланс сил, действующий на частицу, жидкости в проточных
ЧАСТЯХ ЛОПАСТНЫХ ГИДРОМАШИН
1.4.Анализ литературных данных о работе лопастных гидромашин
НА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЯХ
1.5. Особенности конструкции ступеней погружных
МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
1.6. Обзор и анализ известных конструкций газосепараторов для
ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ Щ'ЙРИМЕНЕНИЯ
Выводы:
Глава 2. Особенности проточных частей лопастных гидромашин, работающих на многокомпонентных смесях
2.1 Причины возникновения и способы борьбы с газовой кавитацией
2.2 Работа лопастных гидромашин на многокомпонентных смесях
2.3 Уточненный расчет течения многокомпонентных смесей в насосах и газосепараторах
Выводы:
Глава 3. Разработка и исследование ступеней погружных многоступенчатых электроцентробежных насосов, работающих на многокомпонентных смесях, для эксплуатации малорасходных нефтяных скважин
3-1. Программа, методика испытаний и экспериментальная установка для определения характеристик ступеней ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ насосов

3-2. Особенности расчета проточных частей ступеней погружных
МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
МАЛОРАСХОДНЫХ СКВАЖИН
3.3 Анализ работы лопастных машин на
многокомпонентных смесях
3.4. Проектирование многоступенчатых погружных центробежных
насосов с открьпыми рабочими колесами
Выводы:
Глава 4. Разработка и исследование центробежных газосепараторов для защиты погруженных электроцентробежных насосов от вредного влияния свободных газов
4.1 Конструкция стенда, методика проведения экспериментов и обработки данных
4.2. Исследование влияния газосодержания откачиваемой смеси на входе в газосепаратор на коэффициент сепарации
4.3. Проектирование нового газосепаратора
4.4. Проведение сравнительных испытаний модернизированного
ВАРИАНТА ГАЗОСЕПАРАТОРА
4.5. Сравнительный анализ различных вариантов проточных частей газосепараторов
Выводы:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ и символов.
Н - напор.
О - расход.
N - мощность.
Ри - сила инерции.
Рцп - центробежная сила инерции от переносного движения.
Рц0 - центробежная сила инерции от относительного движения.
Рк - сила Кориолиса.
Ргд - поверхностная сила вследствие наличия градиента давления.
- радиус кривизны лопасти.
Т - время, р - плотность.
со - угловая скорость колеса.
V - абсолютная скорость потока, и - переносная скорость потока.
'МУ - относительная скорость потока.
Гь Г2 - циркуляция на входе и выходе из рабочего колеса.
Р - давление.
В - ширина канала.
пд - коэффициент быстроходности.
Сокращения.
ГЖС - газожидкостная смесь.
ПАВ - поверхностно-активные вещества.
РК - рабочее колесо.
ЛС - лопастная система.
МКЭ - метод конечных элементов.
ЭВМ - электронно-вычислительная машина.

Во-первых, изменяется скорость жидкости Уж. Изменение Уж может быть столь значительным (например, в два раза), что требуется корректный учет величины Уж.
Во-вторых, расстояние между дискретными частицами может быть столь малым, что это сказывается на величине коэффициента сопротивления Е, при движении дискретной частицы.
В-третьих, затрудняется определение градиента давления в элементах проточной части машин.
В диссертации уточняется решение задачи о движении многокомпонентной смеси с учетом влияния газовой или твердой фазы на скорость жидкости. В связи с этим заметим, что при неверном определении скорости Уж, градиент
давления в направлении движения ~ также будет найден неверно. А так как
градиент давления существенно влияет на разность скоростей движения компонентов, то это скажется на точности определения их скоростей.
Попытка учета влияния газовой фазы на скорость движения жидкой фазы приведена в работе [122]. Для этой цели использованы уравнения неразрывности для жидкой и газовой фаз:
Ож = РжГжУж&ж =—=ГжУж (1.14)

= РдУд’Од =~~ = 1дУд (1-15)

и очевидное условие:
/ = /ж+/д (1-16)
Здесь С,<2 соответственно массовый и объемный расходы; р- плотность; V - скорость; / - площадь проходного сечения. Индекс д использован для обозначения дискретной частицы.
Совместное решение системы (1.14)-(1.16) авторы [122] приводят в виде:
= —, (1.17)
/ 1 + Г 4 ’
где через Г обозначено отношение объемных расходов: