Показатели подобия характеристик

В строгом виде коэффициент наклона h и показатели степе­ни  нелинейности характеристик зависят как от диаметра, формы и натяга РО ( ), так и от расхода жидко­сти Q.

При пересчете характеристик влиянием расхода можно пре­небречь и рассматривать показатели подобия как геометрические постоянные гидромашины:

=f( )

Наибольшее влияние на коэффициент наклона оказывает дли­на (число шагов) РО. У отечественных ВЗД типа Д [17] h изме­няется в диапазоне 3-5.

Для ориентировочных расчетов на основе результатов испы­таний ВЗД с различным числом шагов [66] можно использовать пропорциональную зависимость

h = 2 + k,                                                                                                      (6.32)

допуская, что двухшаговых рабочих органов h = 4.

Показатели степени нелинейности также изменяются в узком диапазоне:  = 2 4; = 1 1,5, т.е. гидромеханические характе­ристики ВЗД близки к линейным (при расчетах можно принять  = 1), а механические - существенно нелинейные. При этом большие значения показателя объемных потерь  соответствуют парам с повышенным натягом и при прочих равных условиях (Q = idem; z₂ = idem; k = idem)

                                                                                                (6.33)

где ₀ - показатель объемных потерь в паре без натяга, А - по­стоянная гидромашины.

Для двигателя Д1-195 ₀ 2,5; А 10,5.

При использовании пар с зазорами (  < 0) механическая ха­рактеристика двигателя становится менее жесткой, приближаясь к линейной ( = 1).

Таким образом, при пересчете характеристик ВЗД можно принять, что показатели подобия зависят только от двух геомет­рических параметров - числа шагов и натяга в паре. 214

Построение характеристик

После определения показателей подобия и базовых парамет­ров предельных режимов заключительными этапами являются: построение характеристик гидромашины (6.5); определение координат оптимального режима:

Безразмерные координаты оптимального режима находятся на основе выражения к.п.д. гидромашины

(6.20).

Если при пересчете характеристик показатели подобия и к.п.д. в предельных режимах эталонной и "новой" гидромаши­ны принимаются одинаковыми ( то их полные к.п.д., несмотря на различие базовых величин (Р_х, М_х), также сохраняются на одном уровне. На основе изложен­ной методики в РГУ нефти и газа им. Губкина разработана и используется в учебном процессе программа пересчета характе­ристик одновинтовых гидромашин "HAR. VINT". Вводными ис­ходными данными являются: геометрические (z₂, D_K, е, Т, ) и эксплуатационные (Q, K ) параметры эталонного и "нового" двигателей, а также стендовые характеристики эталонного ВЗД.

Методы теории подобияоснованы на функциональных зави­симостях безразмерных комплексов гидромашины [111]. Пре­имущество данного метода заключается в том, что критериаль­ные соотношения можно находить, не имея математического опи­сания процесса. Это позволяет на основе экспериментальных данных получать удовлетворительные для инженерных расчетов уравнения характеристик ВЗД.

В общем случае характеристики ВЗД определяются следую­щей многофакторной зависимостью

F( ) = 0                                   (6.34)

или 13 безразмерными критериями, в качестве которых удобно использовать:

кинематическое отношение

i = z₂ : z₁;

 критерий момента

критерий скорости

критерий давления

число Рейнольдса Re

относительный контурный диаметр

коэффициент формы поверхности

число шагов РО

k = L/T;

коэффициент натяга

коэффициент толщины обкладки

отношение диаметров

отношение плотностей

критерий упругости

Учитывая выражение D_K, в общем случае характеристики ВЗД определяются 15 безразмерными параметрами. Основными из них являются режимные критерии ( ) и геомет­рические коэффициенты ( k).

Безразмерная зависимость

F( , )= 0                                           (6.35)

представляет полную критериальную характеристику ВЗД. Для ее определения необходимо проведение большого комплекса экс­периментов при различных сочетаниях параметров ВЗД и свойств жидкости, что крайне затруднительно.

Для практических расчетов можно ограничиться учетом толь­ко основных критериев. В этом случае

;                                                                      (6.36)

где f₁ f₂ - функции безразмерных параметров, определяемые опытным путем.

Критериальные механические характеристики ВЗД  (рис. 6.14) представляют собой пучок кривых, выходя­щих из одной точки (П_пх = idem). Максимальная абсцисса  кривых уменьшается с ростом числа Re (расхода жидкости).

Для пересчета характеристик серийных двигателей типа Д в работе [85] предложено использовать только четыре параметра: рабочий объем V; натяг в паре ; осевую скорость жидкости в каналах РО ; плотность жидкости .

Два из них (V, ) являются размерными комплексами пара­метров, входящих в общую функциональную зависимость (6.34):

V = f(z₂, е, D_K, Т,  ); = Q/S = z₂TQ/V.

Рис. 6.14. Критериальные меха­нические характеристики ВЗД

Таким образом, при данном подходе не задействованными в расчетах оказываются шесть параметров из (6.34): L (опреде­ляющая число шагов РО), вязкость жидкости (Re), плотность материала и диаметр расточки ротора ( ), толщина обклад­ки статора ( ) и приведенный модуль упругости РО ( ).

Критериальные зависимости характеристик ВЗД в этом слу­чае приобретают простой вид:

=                                                                                         (6.37)

где - безразмерные критерии подобия (частные выражения критериев общей зависимости (6.34)):

Статистическая обработка экспериментальных данных стендо­вых испытаний ВЗД Д1-195 позволила на основе (6.37) полу­чить зависимости [85]:

                                                                        (6.38)

где - коэффициенты, зависящие от .

Вместе с тем, поскольку в исходных уравнениях учитываются не все критерии подобия, данная методика не является универ­сальной и, в частности, не может использоваться при изменении числа шагов РО или вязкости жидкости.

Рассмотренные методики пересчета характеристик ВЗД не учитывают влияние забойного давления жидкости. Вместе с тем рабочий процесс ВЗД определяется не только перепадом давле­ния в РО, но, учитывая эластичность обкладки статора, и абсо­лютным давлением в камерах, а также температурой на забое. Поэтому, строго говоря, стендовые характеристики отличаются от реальных характеристик ВЗД в забойных условиях. Уточне­ние этого вопроса требует проведения испытаний ВЗД на стен­дах, имитирующих забойные условия.

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 834; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!