Розробка методики проектування й гідродинамічного розрахунку трубопровідної струминної арматури. Створення дослідно-промислових зразків її пристроїв. Вивчення ефективності роботи систем промислового трубопровідного транспорту з її використанням.
Аннотация к работе
Завдяки своїй високій продуктивності, безперервності процесу переміщення вантажів та іншим позитивним якостям, трубопровідний транспорт набув широкого розповсюдження у вугільній, металургійній, будівельній, хімічній промисловостях, сільському господарстві та ін. Несприятливі умови експлуатації трубопровідної арматури промислового транспорту і як наслідок її низька надійність визначили новий напрямок у вирішенні науково-технічної проблеми підвищення ефективності промислового трубопровідного транспорту, за рахунок створення принципово нового типу арматури на основі струминної техніки.. Поставлена мета передбачає рішення таких основних задач дослідження: Розробити концепцію і визначити структуру трубопровідної струминної арматури на основі системного аналізу науково-технічних проблем сучасного промислового транспорту. Установити закономірності й особливості функціонування струминної арматури і оцінити ефективність роботи систем промислового трубопровідного транспорту з її використанням. дістали подальшого розвитку та поглиблення теоретичні дослідження робочих процесів у вихрових регулюючих органах (ВРО), що дозволило з урахуванням геометричних, режимних факторів та параметрів тертя, які найбільш істотно впливають на точність розрахунків течії у вихрових регулюючих органах, їх характеристик та параметрів управління, сформулювати коректні межові умови і скласти на цій основі більш досконалі математичні моделі;Крім того, зростання складності і розмаїтості задач управління переміщенням вантажів у трубопровідному промисловому транспорті, з якими не справляються механічні виконавчі пристрої, приводить до необхідності розробки арматури принципово нового типу. Як показує аналіз, усі функції, які виконуються трубопровідною арматурою в промисловому транспорті, при її прямому або непрямому впливі на вантажі, що переміщуються, можна звести тільки до двох - зміни кількості робочого середовища і зміні напрямку його течії. В другому розділі дисертації наведені результати теоретичних досліджень обертових потоків у коротких вихрових камерах, що склали основу гідродинамічного розрахунку вихрових регулюючих органів струминної трубопровідної арматури промислового транспорту. Разом із рівнянням нерозривності для нестисливої рідини, що відповідають межовими і початковими умовами, вони складають узагальнену математичну модель течії у вихровому регулюючому органі: У систему входять осереднені за часом t, швидкість-, тензор напруг за осередненою швидкістю - і тензор осередненого добутку пульсаційної складової-, гідродинамічний тиск-, тензор відносних швидкостей деформацій-, питома маса-, динамічна вязкість-; - тензорна одиниця. Дослідження показують, що тиск у вихідному отворі вихрової камери досягає значення тиску середовища, у яке здійснюється витікання на радіусі, що менше радіуса вихідного отвору.Використання струминної арматури дозволяє збільшити обсяг вантажів, що переміщуються, скоротити їхні втрати при транспортуванні, підвищити продуктивність праці і якість продукції, знизити її собівартість, поліпшити умови роботи. Розроблено математичні моделі різних рівнів для течій у коротких вихрових камерах, за допомогою яких установлені: асимптотичні значення тиску управління, необхідного для закриття ВРО, максимально досяжний вакуум на осі вихрової камери; співвідношення між геометричними розмірами, що забезпечують близькі до мінімального значення параметрів запирання; поля швидкостей і тисків у проточній частині ВРО; вплив особливостей геометрії проточної частини на характеристики ВРО. Розроблено оригінальну експериментальну установку і методику дослідження параметрів тертя обертової рідини об поверхні стінок вихрової камери, на якій отримані експериментальні дані, які дозволили установити що: втрати на гідравлічне тертя об стінки вихрової камери є основними; момент тертя рідини об бокову поверхню вихрової камери перевищує момент тертя об кожну з торцевих на 30%, при цьому 80 % моменту тертя об торцеву стінку зосереджено на зовнішній половині диску; коефіцієнт моменту опору тертя для кожної зі стінок вихрової камери, розрахований за швидкістю в соплі управління, має автомодельність за числом Рейнольдса і залежить тільки від геометричних параметрів вихрової камери; головною причиною погрішностей у гідродинамічних розрахунках ВРО, при використанні інтегральних підходів, є те що дотичні напруження і коефіцієнт місцевого опору тертя, розраховані за теорією гладкої плоскої пластини, мають різні значення і закономірності зміни уздовж радіусу вихрової камери, у порівнянні з отриманими дослідними даними. Розроблено інженерні математичні моделі, методики синтезу і розрахунку вихрових регулюючих органів, одномембранних виконавчих механізмів, пристроїв управління і струминної арматури в цілому, з характеристиками близькими до оптимальних. Розроблено принципи побудови систем трубопровідного промислового транспорту на базі струминної арматури, які дозволяють алгоритмізувати процес від прийняття рішення про доцільність застосування арматури до мет