Киреев Сергей Олегович - заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтегазового комплекса», доктор технических наук, профессор.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Степанов Валентин Николаевич - старший преподаватель кафедры «Машины и оборудование нефтегазового комплекса».
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Корчагина Марина Валерьевна - доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазового комплекса», кандидат технических наук.
Rostov-on-Don
Ефимов Андрей Викторович - доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазового комплекса», кандидат технических наук, доцент.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Introduction. The heating efficiency or regulation of the operating temperature of the fluid located in the gauge tank of a mobile pumping unit (PU) using the exhaust system of the internal combustion engine (ICE) is studied. The paper objective is to improve the design process and to reduce costs of field experiments.
Materials and Methods. To solve this problem, numerical analysis methods were used when calculating the heating systems of the gauge tank with the external location of the pipeline from the ICE exhaust system by the example of the widely used installations (TsA-320, UNB, AChF, etc.). Siemens STAR-CCM+, a non-stationary non-linear solver of gas-dynamic processes, was used, which evaluates the correctness of the problem statement and reduces significantly the costs of full-scale field tests.
Research Results. The study was conducted for the operating conditions of the cementing unit on the Kamaz-43118 chassis with the SIN-32 pump and a drive from the power take-off attachment on the gearbox of the chassis engine. In the calculation model, a convection-type heat transfer was applied between the body of the gauge tank and the surrounding air; between the body of the gauge tank and the liquid; between the chassis exhaust system duct and ambient air; between the exhaust system duct and exhaust gases. The following study results were obtained: characteristic curves of the temperature variation of the gauge tank liquid at the watch points; the distribution of the temperature field of the liquid in the gauge tank; the distribution of the ambient air temperature field; lines of flows and ambient air speed field and of the ICE exhaust gases.
Discussion and Conclusions. The study has revealed poor effectiveness of the considered structure. The data analysis allows us to offer an improved design of the gauge tank heating. The results obtained in the work can be used in the calculations of such devices used in the hydraulic fracturing units and grout machines.
Введение. Статья посвящена исследованию эффективности обогрева или поддержания рабочей температуры жидкости, находящейся в мерной емкости передвижной насосной установки, от выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания. Цель работы — совершенствование процесса проектирования и снижение затрат на натурные эксперименты.
Материалы и методы. Для решения поставленной задачи были использованы методы численного анализа при расчете систем обогрева мерной емкости с внешним расположением трубопровода от выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на примере широко распространенных установок ЦА-320, УНБ, АЧФ и др. Применен нестационарный нелинейный решатель газодинамических процессов (Siemens STAR-CCM+), позволяющий оценить правильность постановки задачи и значительно сокращающий затраты на полномасштабные натурные испытания.
Результаты исследования. Исследование проводилось для условий работы цементировочного агрегата на шасси «Камаз-43118» с насосом «СИН-32» и приводом от коробки отбора мощности на коробке переключения передач двигателя шасси.
В расчетной модели применен конвекционный тип теплопередачи между корпусом мерной емкости и окружающим воздухом; между корпусом мерной емкости и жидкостью; между трубопроводом выхлопной системы шасси и воздухом окружающей среды; между трубопроводом выхлопной системы и выхлопными газами.
В результате исследования получены графические зависимости изменения температуры жидкости мерной емкости в контрольных точках; распределение поля температур жидкости в мерном баке; распределение поля температур окружающего воздуха; линии потоков и поля скоростей окружающего воздуха и выхлопных газов ДВС.
Обсуждение и заключения. В ходе исследования выяснилась недостаточная эффективность рассматриваемой конструкции. Анализ данных позволяет предложить усовершенствованную конструкцию обогрева мерной емкости. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при расчетах подобных устройств, применяемых в установках гидроразрыва пласта и цементирования скважин.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.