Регулювання інтегральних параметрів напірних потоків рідин гідродинамічно активними додатками
Зменшення нерівномірності дискретної шляхової роздачі води з напірного розподільчого трубопроводу. Умови стабілізації витрат рідини у трубах зі змінним напором на вході. Аналіз математичної моделі подачі гідродинамічно активних додатків у капсулах.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.07.2015 |
| Размер файла | 145,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
При додатки ПАА посилюють гідравлічний опір РРТ для n>6, послаблюють - для n<6 (рис. 17,б). Криві мають абсолютні мінімуми для - при n ? 13. Коли n>13 дія ГДАД ослаблюється: .
У течіях рідин з ГДАД крізь РРТ діють дві групи процесів: а) ті, що послаблюють опір РРТ і виявляються в подовженні і стабілізації затопленого струменя; б) ті, що збільшують втрати напору у РРТ і проявляються в посиленні поздовжніх пульсацій швидкості, генеруванні великомасштабних периферійних вихорів, їх ежекції і відновленні орієнтаційного ефекту.
Відмінності структур потоків у раптовому розширенні труби при течіях крізь нього води (рис. 20,а,в) й водного розчину ПАА (рис. 20,б,г) істотні. У потоках води переважають дрібні вихори, а додатки ПАА спричинили появу сумірних з діаметром труби вихрових утворень. Останні досить помітні на рис. 20,г: зліва видно поперечний перетин конічного вихра, з правого боку _ циліндричні вихри. Це узгоджується з відомими твердженнями, що полімерні додатки пригнічують дрібні вихори, сумірні з розмірами їхніх макромолекул і посилюють великі вихори.
Результати дослідів, отримані для розчинів, приготовлених із гелю ПАА через 2…3 місяці після його заводського виготовлення та з гелю, який зберігався 8 років, практично співпали. Гідродинамічна дія полімерів і ПАР на потік у РРТ якісно однакова.
Відносна зміна коефіцієнта опору раптового розширення труби, викликана дією поліакриламіду, знаходиться за формулою
де і - емпіричні коефіцієнти, які залежать від ступеня розширення труби .
Трансформація ефекту Томса в МГО. Наявність геометричних неоднорідностей у трубопроводі дестабілізує ефект Томса. У трубі, розташованій безпосередньо перед місцевим гідравлічним опором, ГДАД зменшують ТТ. У МГО, залежно від ступеня деформації потоку в ньому, ефект ослаблюється, або загасає, або втрати напору збільшуються. На ділянці труби, установленої після МГО, якщо вона довга, ефект ПТТ додатками відновлюється і стає істотнішим з віддаленням мірної ділянки від МГО, що пов'язано зі стабілізацією потоку рідини та з поновленням орієнтаційного ефекту.При відстанях між місцевими опорами меншими, ніж для звуження труби або для розширення труби, вони розглядаються, при течіях ньютонівських рідин, як комплексний місцевий опір. У пристрої для перерозподілу витрат рідини між трубопроводами (рис. 3) а також у пристрої для визначення концентрації ГДАД у розчині (рис. 22) застосовано трубки періодичного змінного перерізу. Вони являють собою послідовно з'єднані раптові звуження труби та раптові розширення труби, відстані між якими рівні 2,5. Отож, трубка періодичного змінного перерізу працює як комплексний місцевий гідравлічний опір. При таких коротких патрубках орієнтаційний ефект ГДАД не відновлюється, ефект ПТТ не проявляється. Гідравлічний опір ТПЗП зростає у 20 разів і більше.
Течія між ексцентричними ротором і статором. При коаксіальному розташуванні циліндрів проміжок між ними є кільцевим. При зміщенні статора утворюється замкненений конфузорно-дифузорний проміжок. Отримано зростання середнього дотичного напруження на стінці ротора у водних розчинах диталану та метаупону, яке посилювалось зі збільшенням неспіввісності циліндрів і числа Тейлора, а також залежало від концентрації розчину МПАР. Це підтверджує гіпотезу здобувача про можливість регулювання гальмівного моменту гідрогальма змінюванням ексцентриситету між ротором і статором, проміжок між якими заповнений робочою рідиною з ГДАД.
У шостому розділі описані ресурсо- та енергозаощаджувальні засоби керування потоками рідин, винайдені здобувачем.
Спосіб регулювання витрати рідини в трубопроводі (Пат. 21829 Україна, М. кл.5 G 05 D 7/00) відноситься до галузі автоматики (рис. 21). Має соціальний ефект і низку переваг при використанні в спринклерних та дренчерних протипожежних системах. Забезпечує автоматичне регулювання витрати рідини в трубопроводі 12 унаслідок керованого змінювання втрат напору по довжині трубопроводу за допомогою ГДАД, пропорційно до зміни напору на вході в трубопровід. Трубопровід 12 у спринклерних (дренчерних) системах постійно заповнений водою. Протягом років його поперечний переріз зменшується внаслідок корозії, або заростання. Уведенням у потік ГДАД відновлюється початкова пропускна здатність трубопроводу і проектна дальність польоту пожежних струменів.
Спосіб перерозподілу витрат плинного середовища (Пат. 47167 Україна, М. кл.5 G 05 D 7/00, F 17 D 1/00) відноситься до галузі автоматики, а саме регулювання витрат рідин, і може застосовуватись у процесах хімічних виробництв. Реалізований у пристрої, зображеному на рис. 3. Цей і попередній способи забезпечуються силами гравітації тому виключають використання різних видів енергії в одній системі, а також мають переваги при застосуванні на об'єктах з відносно високими запиленням і вібрацією, й у вибухонебезпечних умовах.
Спосіб регулювання гальмового моменту гідрогальма і гідрогальмо з регулювальним гальмовим моментом (А. с. 1618912; А. с. 1695012 СССР, М. кл.5 F 16D 57/00). Винахід відноситься до машинобудування, переважно до стендових випробовувань двигунів, і характеризується пониженими габаритами й енергоємністю приводу статора. Допускає довільну орієнтацію вала ротора у просторі. Гідравлічний опір ротора у рідині з ГДАД регулюють переміщенням статора, утворюючи змінний конфузорно-дифузорний зазор між ними. Лазерний допплерівський вимірювач швидкості потоку рідини (А. с. 1679384 СССР, М. кл.5 F G 01P 3/36) відноситься до вимірювальної техніки. Призначений для побудови епюр швидкостей у потоках прозорих рідин і газів у МГО прозорих круглих труб і у трубах складного поперечного перерізу (рис. 12,б,в,г).
Пристрій для визначення концентрації ГДАД у розчині (А. с. 1681200 СССР, М. кл.5 G 01N 15/00). Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для технологічного й лабораторного контролю концентрації ГДАД, які знаходяться в рідині, наприклад високомолекулярних сполук з ланцюжковою будовою молекул. Його дія (рис. 22) ґрунтується на функціональній залежності гідравлічного опору ТПЗП від концентрації ГДАД у рідині.
Пристрій для випускання стічних вод періодичної дії (А. с. 1756483 СССР, МКИ E 03F 1/00, 5/12) призначений до застосування у галузі водоохоронних заходів. Включає напірний РТ, прокладений у річці (рис. 23). При скиданні стоків періодичними малими порціями повне їх перемішування з річковою водою відбувається на коротшій відстані, порівняно з безперервним випусканням. Чим коротшою є відстань повного перемішування, тим менше шкоди приноситься річковим фауні та флорі на ділянці перемішування, оскільки в нерозведеному струмені стічної рідини концентрації шкідливих домішок можуть перевищувати гранично допустимі значення. Одоризатор газу (а. с. 1116417 СССР, МКИ G 05D 11/02) призачений для пропорційного дозування рідин у напірний потік газу, витрата якого змінна, наприклад, для одоризації природного газу з метою виявлення його витікання та відвернення вибуху утворюваної газо-повітряної суміші. Має соціальний ефект.
Показано ефективність отриманих результатів, включаючи економічний ефект, соціальне значення, екологічний ефект, технічні переваги. Наведено дані про впровадження результатів роботи, супроводжувані відповідними актами.
Окреслено перспективи подальших досліджень.
ВИСНОВКИ
1. Вирішена важлива народногосподарська проблема енергоощадного керування напірними потоками уведенням у них гідродинамічно-активних додатків (ГДАД).
2. Проведено аналіз існуючих засобів керування потоками плинних систем. За дією на потік вони поділяються на локальні, які є керованими місцевими гідравлічними опорами в системах гідроавтоматики, і на лінійні, що послаблюють турбулентне тертя по довжині трубопроводів. Половина відомих засобів лінійної дії припадає на управління властивостями плинних середовищ, включаючи уведення в потік ГДАД, що свідчить про актуальність вибраної теми досліджень.
3. Вперше розроблено математичну модель подачі ГДАД у капсулах (гранулах) на вибій свердловин. За нею розраховуються прискорення, шлях, час розгону капсул, які падають у газовому середовищі міжтрубного простору свердловини а також заповільнення, шлях і час гальмування капсул при перетині ними границі розподілу фаз газ-рідина. Обчислюється діаметр капсули, при якому вона зависне у висхідному потоці продукту свердловини й ГДАД послаблюватимуть турбулентне тертя, починаючи з підіймальних труб свердловин. Вперше теоретично доведено та обґрунтовано можливість керування напірними потоками рідин уведенням у них ГДАД у таких випадках: а) стабілізація витрати рідини; б) перерозподіл витрат рідини між потоками; в) зменшення нерівномірності шляхової роздачі рідини з напірних розподільчих трубопроводів (РТ); г) зменшення нерівномірності шляхового збирання рідини напірними трубопроводами-збирачами (ТЗ). Виявлено можливість регулювання гальмівного моменту гідрогальма змінюванням ексцентриситету ротора відносно статора у робочій рідині з ГДАД.
4. Диференціальні рівняння руху рідини змінної витрати (ДРРРЗВ) для напірних РТ і ТЗ доповнено компонентою зовнішнього гідродинамічного тиску. Усі змінні ДРРРЗВ виражено через повний робочий напір і незалежну змінну відстань. Прийнято параболічний закон зміни витрати рідини. Ураховано всі геометричні параметри перфорованого трубопроводу, гідродинамічні характеристики внутрішнього та зовнішнього потоків і струменів, які від'єднуються від РТ (приєднуються до ТЗ). Виведені залежності уточняють розрахунки напірних РТ і ТЗ, які нахилені до обрію і прокладені у потоці рідини, що їх омиває зовні, а також з непрямими кутами відгалуження (приєднання) струменів.
5. Уперше розроблено методику візуалізації структури потоків води у круглих трубах і місцевих гідравлічних опорах (МГО) круглих труб. Лінії течії в їх осевих площинах встановлюються швидкісними кіно- та фотозйомками, швидкості рідини - винайденим лазерним допплерівським вимірювачем швидкості.
6. Вивчені гідродинамічні процеси у звуженнях і розширеннях труб при наявності у потоці ГДАД. Гідродинамічна дія полімерів і міцелотворних поверхнево активних речовин (МПАР) якісно однакова і посилюється зі зменшенням діаметрів труб. У звуженнях труб енергія потоку витрачається на розтягування макромолекул полімерів і на подолання великих вихорів, утворюваних на ділянці після звуження; у розширеннях труб - на переборення великих вихорів, інтенсивно генерованих на ділянці розширення. Якщо у МГО домінують втрати напору на в'язкісне тертя, то ГДАД їх зменшують; у випадку переважання втрат на опір форми місцеві втрати напору зростають. Вищій концентрації розчину ГДАД, що не перевищує ефективного значення , відповідає більша зміна значення коефіцієнта МГО як у випадку послаблення гідравлічного опору так і у випадку його посилення.
7. Зменшення деформації потоку у МГО та збільшення концентрації розчину ГДАД, (яке спричинює зростання в'язкості розчину) супроводжуються затягуванням ламінарного режиму течії до більших чисел Рейнольдса. Для його підтримання необхідно більше енергії, ніж при турбулентному русі. Значення коефіцієнта опору у зоні ламінарного режиму течії визначається критерієм Рейнольдса. При масових концентраціях водних розчинів ПАА кг/кг залежності й мають стрибкові переходи до турбулентного режиму течії: коефіцієнт Дарсі зростає, а коефіцієнти опору зменшуються. Чим менша деформація потоку у МГО, тим більшою є зміна значення коефіцієнта при турбулентному переході. Із посиленням деформації потоку у МГО початок ділянки незалежності коефіцієнта від критерію Рейнольдса зміщається у бік менших значень .
8. Для усіх МГО у перехідній ділянці (2500...5600 15000...25000), границі якої залежать від геометричних параметрів МГО, коефіцієнт залежить від критерію Рейнольдса та концентрації розчину . При цьому криві опору для раптового розширення труби при усіх концентраціях, а для конфузора при розділяються на дві гілки. Верхнє положення кривих відповідає центральному розташуванню транзитного струменя у МГО, нижнє - відхиленому до стінки труби. Тоді на ділянці контакту струменя зі стінкою послаблюється турбулентне тертя додатками і скорочується площа дотику з вировим поясом і, як наслідок, загальні утрати енергії зменшуються.
9. Гальмівний момент ротора у воді і у розчинах МПАР залежить від їх концентрації і регулюється змінюванням ексцентриситету ротора.
10. Виявлено, що тривале зберігання гелю ПАА (вісім років) не зменшило його гідродинамічної активності, що гарантує надійну роботу винайденого регулятора витрати рідини в автоматизованих протипожежних системах.
11. Опираючись на виявлені закономірності гідродинамічної дії ГДАД на втрати енергії у МГО винайдено енергоощадні засоби керування напірними потоками за допомогою Гдад: регулювання витрати рідини; визначення концентрації ГДАД у розчині; перерозподіл витрат потоків; зменшення нерівномірності роздачі води з РТ; регулювання гальмівного моменту гідрогальма, й ін.
12. Упроваджено з економічними ефектами на підприємствах України такі методики: дослідження структури потоків рідин у круглих трубопроводах засобами візуалізації; зменшення нерівномірності роздачі води з РТ; стабілізація витрати рідини у трубопроводах; перерозподіл витрат потоків рідин; розрахунок подачі ГДАД у капсулах на вибій свердловин;. Методики розрахунку напірних РТ і ТЗ впроваджено у навчальний процес НУ “Львівська політехніка”.
СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Повх И. Л. Экспериментальное исследование влияния добавок полиакриламида на сопротивление диффузоров / И. Л. Повх, В. В. Чернюк // Инж.-физ. журн. (Ин-т тепло- и массообмена НАН Беларуси, Минск).- 1986.- Т. 51, № 3.- С. 357-361.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів, їх математична обробка й аналіз результатів досліджень.
2. Повх И. Л. Сопротивление конфузоров при турбулентном течении воды с добавками полиакриламида / И. Л. Повх, В. В. Чернюк // Инж.-физ. ж. (Ин-т тепло- и массообмена НАН Беларуси, Минск).- 1989.- Т. 57, № 5.- С. 709-712.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів, математична обробка й аналіз їх результатів, висновки.
3. Чернюк В. В. Вплив поверхнево-активних речовин на місцеві втрати напору в трубопроводах / В. В. Чернюк // Вісн. Львів. політехн. ін-ту. Теплоенергетичні системи та пристрої.- Львів: Свiт.- 1991.- № 256.- С. 66-67.
4. Чернюк В. В. Восстановление эффекта Томса на участке трубы после сужения / В. В. Чернюк, А. С. Пасичнюк, Р. М. Гнатив // Гидравлика и гидротехника.- Киев: Техника.- 1991.- Выпуск 52.- С. 77-86.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів, їх математична обробка й аналіз, висновки.
5. Повх И. Л. Влияние добавок на потери давления при конфузорных и диффузорных течениях в трубопроводах / И. Л. Повх, В. В. Чернюк // Научн. основы турбулент. явлений / Российская АН.- М.: Наука.- 1992.- С. 138-140.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів, їх математична обробка.
6. Чернюк В. В. Пульсуюча течія води з добавками поліакриламіду крізь дифузор / В. В Чернюк // Вісник Держ. ун-ту “Львівська політехніка”. Теплоенергетичні системи та пристрої.- Львiв: ДУ “Львівська політехніка”.- 1994.- № 282.- С. 75-78.
7. Чернюк В. В. Гідрогальмо з регулювальним затримним моментом / В. В. Чернюк // Вісник Держ. ун-ту “Львівська політехніка”. Теплоенергетика, інженерія довкілля. Автоматизація.- Львів: ДУ “Львівська політехніка”.- 1995.- № 291.- С. 54-63.
8. Чернюк В. В. Визначення довжини живого перерізу потоку між неспіввісними ротором і статором / В. В. Чернюк, В. М. Жук, Б. С. Піцишин // Гидравлика и гидротехника.- Киев: Техника.- 1998.- Выпуск 59.- С. 36-39.
Особистий внесок Чернюка В. В.: складені і розв'язані рівняння проекцій поверхонь статора, ротора та живих перерізів потоку рідини між ними.
9. Чернюк В. В. Способи пониження турбулентного тертя в трубопроводах / В. В. Чернюк // Вестн. Нац. техн. ун-та Украины “Киев. политехн. ин-т”. Машиностроение.- Киев: Нац. техн. ун-т Украины.- 1999.- Выпуск 35.- С. 20-25.
10. Чернюк В. В. Пониження турбулентного тертя в трубопроводах дією на потік / В. В. Чернюк // Вестн. нац. техн. ун-та Украины “Киев. политехн. ин-т”. Машиностроение. - Киев: Нац. техн. ун-т Украины.- 2000.- Выпуск 38, Т. 2.- С. 192-197.
11. Чернюк В. В. Регулювання тиску в гідравлічних і пневматичних системах / В. В. Чернюк // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. -Львів: НУ “Львівська політехніка”.- 2000.- № 404. - С. 14-18.
12. Чернюк В. В. Влияние добавок полиакриламида на потери напора во внезапных сужениях и расширениях труб / В. В. Чернюк, Б. С. Піцишин, В. И. Орел, В. М. Жук, // Инж.-физ. журн. (Ин-т тепло- и массообмена НАН Беларуси, Минск).- 2002.- Т. 75, № 4.- С. 115-122).
Особистий внесок Чернюка В. В.: побудовані усі графічні залежності, зроблено критичний аналіз, описано механізм дії ГДАД на втрати енергії у МГО.
13. Чернюк В. В. Змінювання гідравлічного опору раптових розширень труб додатками поліакриламіду / В. В. Чернюк, В. І. Орел, Р. М. Гнатів // Вісн. Укр. держ. ун-ту водн. госп. та природокорист. - Рівне: Укр. держ. ун-т водн. госп. та природокорист.- 2002.- Вип. 5(18).- С. 202-209.
Особистий внесок Чернюка В. В.: поставлена задача досліджень, створення експериментального стенду, побудовані графічні залежності .
14. Чернюк В. Пониження опору трубопроводів формуванням плинних систем з перепомповуваних середовищ / В. Чернюк // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. - Львів: НУ “Львівська політехніка”. - 2002.- № 460.- С. 188-197.
15. Чернюк В. В. Вплив додатків поліакриламіду на гідравлічний опір ребристих труб Aquadrop / В. В. Чернюк, В. М. Жук, В. М. Каращенко // Вісн. Укр. держ. ун-ту водн. госп. та природокорист. - Рівне: Укр. держ. ун-т водн. госп. та природокорист. - 2003.- Вип. 2(21).- С. 87-94.
Особистий внесок Чернюка В. В.: поставлена задача досліджень, створено експериментальний стенд, побудовані залежності , .
16. Чернюк В. В. Застосування гідродинамічно-активних додатків для керування напірними потоками рідин / В. В. Чернюк // Вісн. Сумськ. держ. ун-ту. Серія Технічні науки: Суми: СумДУ.- 2003.- № 12(58). - С. 31-36.
17. Чернюк В. В. Рівняння руху рідини змінної маси для циліндричних трубопроводів / В. В. Чернюк // Промислова гідравліка і пневматика (Вінницьк. держ. арарн. ун-т, Віниця). - 2003. - № 1. - С. 25-28.
18. Чернюк В. В. Візуалізація структури потоків у круглих трубопроводах. Кіно- та фотореєстрація / В. В. Чернюк // Промислова гідравліка і пневматика (Вінницьк. держ. аграрн. ун-т, Віниця). - 2004. - № 4(6). - С. 9-12.
19. Орел В. І. Вплив деструкції розчину поліакриламіду на гідравлічний опір раптового розширення труб / В. І. Орел, В. В. Чернюк // Прикладна гідромеханіка (Ін-т гідромеханіки НАН України, Київ).- 2005.- Т. 7 (79).- № 1.- С. 50-55.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів, їх математична обробка.
20. Чернюк В. В. Перерозподіл витрат рідини між трубопроводами введенням у потік додатків / В. В. Чернюк // Гідравліка і гідротехніка. - Київ: Нац. транспортний ун-т. - 2005. - № 61. - С. 66-70.
21. Орел В. І. Вплив додатків полімерів на гідравлічний опір діафрагм / В. І. Орел, В. В. Чернюк // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. - Львів: НУ “Львівська політехніка”. - 2006. - № 561. - С. 32-37.
Особистий внесок Чернюка В. В.: створення експериментального стенду, проведення дослідів.
22. Чернюк В. В. Візуалізація структури потоків у круглих трубопроводах: Частина 2. Лазерний допплерівський вимірювач швидкості / В. В. Чернюк // Промислова гідравліка і пневматика (Вінницьк. держ. аграрн. ун-т, м. Вінниця).- 2006. - № 1(11). - С. 28-33.
23. Чернюк В. В. Вплив додатків поліакриламіду на нерівномірність дискретної шляхової роздачі води з напірного трубопроводу / В. В Чернюк., В. І. Орел // Промислова гідравліка і пневматика. - 2006. - № 4 (14). - С. 37-40.
Особистий внесок Чернюка В. В.: постановка задачі, створення експериментального стенду, проведення дослідів, їх аналіз і висновки.
24. Чернюк В. В. Метод розв'язування рівняння руху рідини змінної маси для напірних трубопроводів-збирачів / В. В. Чернюк // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. - Львів: НУ “Львівська політехніка”.- 2007.- № 600.- С. 323-330.
25. Чернюк В. В. Порівняння розв'язків диференційного рівняння руху рідини змінної маси для напірних розподільчих трубопроводів / В. В. Чернюк, В. І. Орел // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. - Львів: НУ “Львівська політехніка”.- 2007.- № 602.- С. 190-200.
Особистий внесок Чернюка В. В.: запропоновано метод розв'язування диференціального рівняння напірного руху рідини зі шляховою її роздачею.
26. Чернюк В. В. Метод розрахунку напірних розподільчих трубопроводів / В. В. Чернюк // Прикладна гідромеханіка (Ін-т гідромеханіки НАН України, Київ).- 2008.- Т. 10 (82), № 3.- С. 65-76.
27. Чернюк В. В. Урахування зовнішнього гідродинамічного тиску у диференціальному рівнянні напірного руху рідини з приєднанням маси / В. В. Чернюк // Вісн. нац. ун-ту водн. госп та природокорист.: Зб. наук. праць. Вип. 3(47). - Рівне: Нац. ун-т водн. госп. та природокорист._ 2009.- С. 565-572.
28. Чернюк В. В. Урахування зовнішнього гідродинамічного тиску у диференціальному рівнянні руху рідини змінної маси для напірних розподільчих трубопроводів / В. В. Чернюк // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. - Львів: НУ “Львівська політехніка”.- 2010.- № 664.- С. 307-311.
29. Чернюк В. В. Визуализация структуры потока жидкости в местных сопротивлениях круглых трубопроводов и каналах переменного сечения / В. В. Чернюк // Оптические методы исследования потоков: тезисы докл. II межреспублик. конф., 1-3 июня 1993. - Новосибирск: Ин-т теплофизики Сибирского отделения Российской Академии Наук. _ 1993._ С. 91-92.
30. Чернюк Володимир. Водовипуск періодичної дії / Володимир Чернюк // Problemy budownictwa i inїynierii њrodowiska. Cz. II. Inїynieria Њrodowiska: praci IV naukowej konferencji Rzeszowsko-Lwowskej. 15-16 wresieс 1995. - Rzeszуw (Poland): Politechnika Rzeszowska, 1995. _ S. 9-14.
31. Чернюк Володимир. Способи регулювання витрат середовищ у трубопровідних системах / Володимир Чернюк // Wyznania stawiane komunalnym systemom gospodarki wodno-њciekowej u progu XXI wieku: praci Polsko-ukraiсskie symposzjum naukowo-techniczne. Poznaс-Rzeszуw-Lwуw 1999.- Rzeszуw (Poland): Politechnika Rzeszowska. - 1999.- S. 133-139.
32. Czerniuk Wolodymyr. Zniїenie tarcia burzliwego w przewodach zmian№ parametrуw њcianek / Wolodymyr Czerniuk // “Актуальні проблеми будівництва та інженерії довкілля”. Львів-Кошице-Жешув: збірн. матеріалів VI Міжнародн. наук. конф. Част. ІІ. Інженерія довкілля. 12-15 вересня 2001. - Львів: НУ “Львівська політехніка”. - 2001.- С. 119-124.
33. Cherniuk Volodymyr. Decrease of hydraulic resistance of pipe lines by means of weakening of an intermolecular interaction in flows of liquids and gases / Wolodymyr Czerniuk, Volodymyr Zhuk // Zbornik prednбљok: VII Vedeckб konferencia s medzinбrodnou ъиasќou. 13 sekcia: Koљicko-L'vovsko-Rzeszowska. 22-24 mбja 2002.- Koљice (Slovakia): Technickб univerzita v Koљiciach. Stavebna fakultб. - 2002.- S. 85-88.
Особистий внесок Чернюка В. В.: розроблено класифікацію засобів регулювання витрат рідин змінюванням їх властивостей у трубах.
34. Chernyuk V. V. A method of calculation for pressure collector-pipelines / V. V. Chernyuk // Budownictwo i Inїynieria Њrodowiska: Zeszyty Naukowy Politechniki Rzeszowskiej. - Rzeszуw (Poland): Politechnika Rzeszowska, 2009. - Nr 266, z. 54. _ S. 19-25.
35. Пат. 21829 Україна, МПК G 05D 7/00. Спосіб регулювання витрати рідини в трубопроводі та регулятор витрати / Чернюк В. В., Жук В. М. (Україна); Держ. ун-т “Львівська політехніка”.- № 96073053; заявл. 30.07.96; опубл. 30.04.98. Бюл. № 2.
Особистий внесок Чернюка В. В.: винайдено спосіб регулювання витрати рідини в трубопроводі та розроблено конструкцію регулятора витрати.
36. Пат. 47167 Україна, МПК G 05D 7/00, F 17D 1/00. Спосіб перерозподілу витрат плинного середовища / Чернюк В. В., Жук В. М., Орел В. І. (Україна); Нац. ун-т “Львівська політехніка”.- № 2001085746; заявл. 14.08.2001; опубл. 17.05.2004, Бюл. № 5.- 2 с.
Особистий внесок Чернюка В. В.: винайдено спосіб перерозподілу витрат рідини між декількома трубопроводами.
АНОТАЦІЯ
Чернюк В. В. Регулювання інтегральних параметрів напірних потоків рідин гідродинамічно активними додатками. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.23.16 - гідравліка та інженерна гідрологія. - Київський національний університет будівництва й архітектури. - Київ, 2010.
Зроблено аналіз відомих засобів керування напірними потоками. Теоретично обґрунтовано можливість керування потоками рідин за допомогою гідродинамічно активних додатків (ГДАД) у таких випадках: стабілізація витрати рідини у трубопроводі; перерозподіл потоків рідин; зменшення нерівномірності шляхової роздачі (збирання) рідини уздовж напірних перфорованих трубопроводів. Диференціальні рівняння руху рідини змінної витрати доповнено компонентою зовнішнього гідродинамічного тиску. Запропоновано новий підхід до їх розв'язання. Розроблено методику візуалізації структури потоків рідин у круглих трубах за допомогою швидкісної кінозйомки і допплерівського локатора. Теоретичні положення підтверджено експериментально. Здатність ГДАД послаблювати турбулентне тертя у циліндричних трубах і збільшувати опір труб змінного перерізу покладена в основу винайдених здобувачем енергоощадних засобів діагностики напірних потоків і керування ними.
Ключові слова: гідравлічний опір, ефект Томса, напірні потоки змінної витрати, керування потоками рідин.
Чернюк В. В. Регулирование интегральных параметров напорных потоков жидкостей гидродинамически активными добавками. - Рукопись. Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук со специальности 05.23.16 - гидравлика и инженерная гидрология. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры. - Киев, 2010.
Половина известных средств регулирования давления и расхода жидкости в трубопроводах приходится на управление свойствами текущих систем, направленное на уменьшение их вязкости и на снижение гидравлического сопротивления введением в поток гидродинамически активных добавок (ГДАД). Это свидетельствует об актуальности данного направления исследований. Цель работы - теоретически обосновать и разработать энергосберегающие средства управления напорными потоками жидкостей в трубопроводах с помощью ГДАД, включая движение жидкости переменного расхода, установить закономерности влияния ГДАД на интегральные параметры напорных потоков.
Теоретически обосновано возможность и условия управления напорными потоками жидкостей при помощи ГДАД в таких случаях: а) уменьшение неравномерности дискретной путевой раздачи жидкости из распределительных трубопроводов (РТ), что подтверждено экспериментами; б) то же, притока жидкости к трубопроводам-собирателям (ТС); в) стабилизация расхода жидкости в трубопроводе при изменяющемся рабочем напоре на входе; г) перераспределение расходов жидкости между несколькими трубопроводами, снабженными участками паралельно соединенных цилиндрических трубок, или трубок периодического сменного сечения.
Дифференциальные уравнения движения жидкости переменного расхода (ДУДЖПР) для напорных РТ и ТС дополнены компонентой внешнего гидродинамического давления. Переменные величины этих уравнений выражены через полный рабочий напор и независимое расстояние. Принят параболический закон изменения расхода жидкости. Полученные зависимости позволяют проектировать наклонные РТ и ТС, уложенные в потоке жидкости, при отделении или присоединении струй под любыми углами, а также при наличии транзитного расхода. Они учитывают геометрические параметры перфорированных трубопроводов, гидродинамические характеристики отделяющихся (присоединяющихся) струй, внутреннего и внешнего потоков жидкостей, их вязкости.
Разработана математическая модель подачи ГДАД в капсулах или гранулах на забой буровых скважин. В ней учитываются ускорение, скорость свободного падения капсулы в газовой среде межтрубного пространства скважины, пересечение границы раздела фаз газ-жидкость с последующим торможением и свободным падением в жидкости и зависанием в восходящем потоке продукта скважины, где ГДАД начинают действовать на поток добываемой жидкости.
Впервые разработана методика визуализации структуры потоков воды в круглых трубах с помощью скоростных кино- и фотосъемок и лазерного доплеровского измерителя скорости.
Действие ГДАД усиливается с уменьшением диаметров труб. В сужениях труб энергия потока тратится на растягивание макромолекул полимеров и на преодоление больших вихрей, возникающих на участке расширения потока после сужения трубы; в расширениях труб - на преодоление больших вихрей, интенсивно генерированных на участке расширения потока. Если в МГС доминируют потери напора на вязкое трение, то ГДАД их уменьшают; в случае преобладания потерь на сопротивление формы - увеличивают. Высшей концентрации раствора ГДАД, не превышающей эффективного значения , соответствует большее изменение значения коэффициента МГС как в случае его снижения, так и в случае повышения за счет действия добавок.
Уменьшение деформации потока в МГС и увеличение концентрации раствора ГДАД сопровождаются затягиванием ламинарного режима течения к большим значениям критерия Рейнольдса. При массовых концентрациях водных растворов полиакриламида (ПАА) кг/кг зависимости и имеют скачкообразные турбулентные переходы: коэффициент Дарси возрастает, а коэффициент МГС уменьшается. В переходной зоне (2500...5600 15000...25000) коэффициент является функцией от и . При этом кривые сопротивления для внезапного расширения трубы разделяются на две ветви. Верхняя ветвь соответствует центральному расположению транзитной струи в МГС, нижняя - отклоненному к стенке трубы. На участке контакта струи со стенкой снижается турбулентное трение добавками и сокращается площадь контакта с вихревым поясом и, как следствие, общие потери энергии в МГС уменьшаются. С ослаблением деформации потока в МГС начало участка независимости коэффициента от критерия Рейнольдса смещается в сторону высших его значений.
Выявлена возможность регулирования тормозного момента гидротормоза изменением эксцентриситета ротора относительно статора в рабочей жидкости с ГДАД. Тормозной момент ротора зависит также от концентрации раствора ГДАД.
Длительное хранение геля ПАА (восемь лет) не уменьшило его гидродинамической активности.
Способность ГДАД снижать турбулентное трение в цилиндрических трубах и увеличивать сопротивление труб переменного сечения, положена в основу изобретённых соискателем таких энергосберегающих средств диагностики потоков и управления потоками: определение концентрации ГДАД в растворе; стабилизация расхода жидкости; перераспределение расходов жидкости между несколькими трубопроводами; регулирование тормозного момента гидротормоза. Результаты исследований внедрены с экономическим эффектом на предприятиях Украины и используются в учебном процессе НУ “Львовская политехника”.
Ключевые слова: гидравлическое сопротивление, эффект Томса, напорные потоки переменного расхода, управление потоками жидкостей.
Chernyuk V. V. Regulation of integral parameters of enforced fluid flows by means of hydrodynamic active additives. - Manuscript. Thesis for a scientific degree of doctor of technical sciences by speciality 05.23.16 - Hydrodynamics and engineering hydrology. - Kyiv National University of Civil Building and Architecture. - Kyiv, 2010.
The analysis of known means of control for enforced fluid flows is given. The possibility of controlling fluid flows by means of the hydrodynamic active additives (HDAA) is theoretically substantiated for the following cases: stabilization of fluid discharge from a pipeline; redistribution of fluid flows; reduction of non-uniformity of input and output discharge along perforated pressure pipelines.
A component taking into account the external hydrodynamic pressure is introduced into differential equations of variable flow rate fluid flow; a new approach to their solution is proposed. The new technique of the flow pattern visualization for fluid flows in cylindrical pipes by means of speed-velocity photography and Doppler locator is elaborated. The theoretical statements have been experimentally proved. The ability of HDAA to reduce turbulent friction in cylindrical pipes and to increase resistance of variable cross-section pipes is the basement of invented by the author energy saving means of diagnostics of enforced flow and in controlling them.
Key words: hydraulic resistance, Toms' effect, enforced flows of variable flow rate, control of fluid flows.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рідини і їх фізико-механічні властивості. Гідростатичний тиск і його властивості. Основи кінематики і динаміки рідини. Гідравлічний удар в трубах. Гідравлічний розрахунок напірних трубопроводів. Водопостачання та фільтрація, каналізація та гідромашини.
курс лекций [3,1 M], добавлен 13.09.2010Групи споживачів води: населення, тваринництво, виробничі процеси, гасіння пожежі. Розрахунок споживання води. Вибір діаметрів ділянок трубопроводів та втрати напору на них. Визначення характеристик водонапірної башти. Графік споживання та подачі води.
контрольная работа [197,2 K], добавлен 10.11.2012Проектування гідротехнічних споруд. Дослідження відкритих водоймищ на підставі тривимірних рівнянь турбулентного руху рідини. Математична модель механізму внутрішніх течій при узгодженні тривимірного швидкісного поля з полем гідродинамічного тиску.
автореферат [96,5 K], добавлен 16.06.2009Визначення добових, годинних і розрахункових витрат води, режиму роботи насосних станцій, об’єму резервуарів чистої води і обсягу баку водонапірної башти. Трасування магістральної водогінної мережі. Гідравлічний розрахунок магістральної водогінної мережі.
курсовая работа [171,2 K], добавлен 27.01.2011Гіпотези походження води на Землі, їх головні відмінні ознаки та значення на сучасному етапі. Фізичні властивості підземних вод, їх характеристика та особливості. Методика розрахунку витрат нерівномірного потоку підземних вод у двошаровому пласті.
контрольная работа [15,1 K], добавлен 13.11.2010Характеристика трубопровідних мереж з насосною подачею рідини. Одержання рівняння напору насосу для мережі. Гідравлічний розрахунок трубопровідної мережі. Уточнення швидкостей течії рідини у трубопроводах. Вибір типу насосу та визначення його напору.
курсовая работа [780,5 K], добавлен 28.07.2011Економічна ефективність гідротехнічних споруд і гідровузла. Порівняння варіантів основних параметрів гідровузла. Приріст зведених розрахункових витрат. Визначення оптимальної глибини спрацювання водосховища. Гранична глибина спрацювання водосховища.
реферат [107,1 K], добавлен 18.12.2010Фізико-хімічні властивості, основні бальнеологічні групи, класифікація та ринок мінеральної води в Україні. Особливості лікувальної дії на організм. Зберігання, обробка, розливання та пакування води і контроль якості її основних хімічних показників.
дипломная работа [969,2 K], добавлен 16.09.2010Теория подъема жидкости в скважин. Эксплуатация фонтанных скважин, регулирование их работы. Принципы газлифтной эксплуатации скважин. Методы расчета промысловых подъемников. Расчет кривой распределения давления в подъемных трубах газлифтной скважины.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.05.2015Господарське значення гідровузла. Оцінка впливу гідротехнічного будівництва на навколишнє середовище. Конструювання споруди і фільтраційний розрахунок земляної греблі. Пропуск будівельних витрат води. Способи виконання земляних і бетонних робіт по греблі.
курсовая работа [530,6 K], добавлен 08.11.2012
