Проектирование и ренновации нефтегазового оборудования

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет заочного отделения

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕННОВАЦИИ

 НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Вариант 7

Студент группы МПдЗ-18-01         _______________                           С.А. Шангин

Проверил                                         ______________                         Б. М. Латыпов

Уфа 2022

1 Расчет щелевого уплотнения

Щелевые уплотнения – наиболее распространенный вид бесконтактных

уплотнений в центробежных насосах. В отличие от лабиринтных уплотнений

между выточкой рабочего колеса 2 (рис. 1) и кольцом 3 они имеют гладкую

щель длиной l, тогда как лабиринтные уплотнения имеют еще канавки, где

происходит дополнительная потеря напора. Кольцо с помощью буртика со

штифтом фиксируется неподвижно в корпусе насоса 1.

Кольцо по диаметру D1 плотно прилегает к корпусу. Между кольцом и

выточкой колеса устанавливается малый зазор δ в пределах 0,3….0,5 мм. Отношение длины зазора l к диаметру D находится в пределах 0,12… .0,15.

[pic 1]

Главной задачей расчета таких уплотнений является определение утечек через них (ΔQ), которые являются основными в насосе и определяют объемный КПД:

 η0 =                                                                   [pic 2]

В этой зависимости, если насос имеет колесо двухстороннего входа, под ΔQ понимаются удвоенные утечки через щелевое уплотнение.

Утечки через одно щелевое уплотнение определяются по формуле:

ΔQ=µ ,[pic 3]

где  μ- коэффициент расхода;
ΔН – перепад давления в  щели. Ориентировочно принято считать, что

ΔН колеблется в пределах (0,6….0,7)Н.

Коэффициент расхода определяется по формуле:

μ=,[pic 4]

где λ – коэффициент трения по длине щели может быть найден для ламинарного режима из уравнения Навье-Стокса для кольцевой трубы:

λ= .[pic 5]

Турбулентный режим в щели возможен лишь при перекачке светлых

нефтепродуктов и маловязких нефтей. В этом случае приближенно λ можно

определить по формуле Блазиуса:

λ=[pic 6]

Число Рейнольдса для щели определяется по формуле:

Re=,[pic 7]

где  - скорость движения жидкости в щели, определяемая по формуле[pic 8]

[pic 9]

Выполним расчет в первом приближении.

Перепад напора на щели:

ΔН=0,7Н = 0,7 * 31 = 21,7 м

Скорость движения жидкости:

υ =√2gΔH = √2*9,81*21,7 = 20,62 м/с

Число Рейнольдса:

Re = 2δυ = 2 * 0,017 * 20,62 = 10015,43

                                            ν            0,00007

Так как 10015,43 >1900, то режим турбулентный.

Коэффициент трения по длине щели для турбулентного режима:

λ = 0,3164  = 0,3164      =  0,03163

                                                 Re0,25    10015,43 0,25

Коэффициент расхода:

[pic 10]

Скорость движения жидкости в щели:

υ =μ√2gΔH = 0,802*√2*9,81*21,7 = 16,54 м/с

Утечки через одно щелевое уплотнение определяются по формуле:

ΔQ=µ = 0,802*3,14*0,307*0,017*√2*9,81*21,7 = 0,271 м3/с[pic 11]

Второе приближение.

Число Рейнольдса:

Re = 2δυ = 2 * 0,017 * 16,54 = 8033,71

                                             ν            0,00007

Так как 8033,71 >1900, то режим турбулентный.