Лабораторная работа № 8

ВОДОСТРУЙНАЯ УСТАНОВКА (ГИДРОЭЛЕВАТОР)

Цель работы: изучить устройство и принцип работы водоструйной установки; провести экспериментальные работы по установлению влияния величины рабочего потока на эжектируемый и общий потоки на лабораторной установке гидроэлеватора.

Общая часть

Водоструйная установка (гидроэлеватор) относится к струйным водоподъемникам, в которых жидкость из скважины подается на поверхность земли за счет энергии вспомогательной рабочей жидкости, подводимой в скважину. Для этого гидроэлеватор включает поверхностный и центробежный насос (или поршневой) с электродвигателем, погружной струйный или электронный насос и две колонны труб. Одна колонна - напорный трубопровод - соединяет поверхностный насос с погружным струйным насосом и предназначена для подачи в скважину рабочего потока жидкости.

Вторая колонна - водоподъемный трубопровод - выходит от струйного аппарата на поверхность земли и предназначена для подачи на скважины общего суммарного потока жидкости.

Струйный аппарат (рис.1) представляет собой устройство, которое позволяет подсасывать и поднимать на определенную высоту жидкость за счет кинетической энергии подводимого к нему потока жидкости.

Поток рабочей жидкости под действием напора поступает из сома I в камеру смешения 3, далее в диффузор 4 и нагнетательную линию.

Силой поверхностного трение поток увлекает за собой частицы среды, в которой протекает.

В рабочей (приемной) камере 2 создается разрежение, куда поступает подсасываемая (эжектируемая) жидкость.

Принцип действия водоструйных аппаратов, основан на непосредственной передаче кинетической энергии рабочего потока жидкости, обладающего большим запасом энергии, другому потоку, обладающему меньшим запасом энергии.

•

Рис.1. Схема струйного аппарата:

1 – сопло; 2 – рабочая камера; 3 – камера смешения; 4 – диффузор.

Выходящая из сопла жидкость обладает большей скоростью, т.е большим скоростным напоров вследствие чего пьезометрический напор потока жидкости в камере смешения уменьшается, что приводит к подсосу жидкости в камеру смешения. В камере происходит перемешивание рабочей и электируемой жидкости. В диффузоре скорость смешанного потока уменьшается и увеличивается статический напор, благодаря которой жидкость перемещается по нагнетательному трубопроводу.

Схема водоструйной установки представлена на рис 2.

Наземная часть водоподъемника состоитиз центробежного насоса с электродвигателем, напорного и перепускного трубопроводов и водосборника (резервуара). Внутри скважины устанавливается двойная концентрическая колонна труб. Верхняя часть наружной трубы соединена с перепускным трубопроводом, а внутренняя колонна верхним концом присоединяется к всасывающему фланцу насоса.

В нижней части наружной колонны установлена камера 4 с соплом 3 и диффузором 5 (расширяющийся к верху канал), ниже камеры присоединяется всасывающая труба, выше диффузора - напорная труба 6.

Поток воды, подаваемый насосом, вытекая из сопла с большой скоростью, создает подсос жидкости из скважины через всасывающую трубу 1, в диффузоре 5 происходит преобразование части скоростного напора в манометрический, благодаря чему насос через внутреннюю трубу поднимает воду на высоту, в несколько раз большую обычной (7-8 м) высоты всасывания. Часть воды Q_п по выходе из насоса направляется в водосборник, а часть воды Q_р через обходной трубопровод поступает в кольцевой канал трубной колонны и скважину для работы в смесительной камере. Таким образом, объем воды Q_p, направляемый в скважину насоcом, является "рабочим".

Отношение количества воды Q_п, заправляемой в водосборник, к количеству всей поднимаемой насосом воды Q_o = Q_p+Q_п является показателем эффективности по производительности.т.е.

K =

Гидроэлеваторы применяют для пробных откачек и для эксплуатация, когда из-за низкого статического уровня эрлифты применять затруднительно (неэкономично).

Водоструйные насосы прочны по своей конструкции, не имеют трущихся частей в клапанов, могут откачивать загрязненные воды и работать в комбинации с центробежный и погружным.

К недостаткам водоструйных насосов следует отнести завышенный расход энергии на подъем воды, так как КПДих невелик и составляет 30-40%.

Порядок выполнения работы

1) Изучить устройство и принцип работы водоструйной установки.

2) Изучить лабораторную установку.

3) Провести экспериментальные работы на лабораторной установке. Определение производительности насоса Q_p и общей производительности установки Q_o осуществлять с помощью мерной емкости и секундомера. Данные замеров завести в табл. 1.

Таблица 1

Скорость насоса	Производительность насоса	Производительность установки
Объем емкости, л	Время наполнения, с	Qру, л/с	Объем емкости, л	Время наполнения, с	Qоу, л/с

4) Расчетная часть.

Расчет электрического потока

Q_п = Q_o – Q_p.

Расчет коэффициента эффективности по производительности

К =

Таблица 2

Скорость насоса	Qр, л/с	Qо, л/с	Qв, л/с	К

а) б)

Рис. 2. Схема водоподьемника-гидроэлеватора (а) и установка его на скважине (б)

1 – всасывающая труба с клапаном; 2 – отверстие для подачи воды к соплу из кольцевого зазора; 3 – сопло; 4 – камера смешения; 5 – диффузор; 6 – напорная труба; 7 – наружная труба; 8 – насос; 9 – скважина; 10 – задвижка для регулирования подачи воды в скважину; 11 – задвижка для регулирования подачи воды в сеть.

5) Графическая часть.

По данным табл. 2 построить графики:

Q_o = f₁ (Q_p); Q_п = f₂ (Q_p); K = f₃ (Q_p).

6). Провести анализ графиков.

Содержаниеотчета

1. Краткие сведения о назначении, устройстве и принципе работа гидроэлеватора.

2. Схема лабораторной установки.

3. Табличное и графическое представлениерезультатов эксперимента.

Список литературы

Воздвиженский Б.И. Голубинцев О.Н., НовожиловА.А. Разведочное бурение. - М.: Недра. 1979. - 510 с.

Дата добавления: 2014-11-08