Підвищення ефективності пневмоімпульсного транспорту неньютонівських рідин - Автореферат

На основі критичного аналізу вітчизняних та зарубіжних робіт, присвячених вивченню транспортування неньютонівських рідин, а також, з урахуванням енергетичного забезпечення обладнання зроблено висновок про те, що найбільш доцільне рішення даної проблеми транспортування таких рідин можна досягти при організації на вітчизняних підприємствах виробництва ПІН. Під час руху водяного поршня вздовж каналу водоводу йому необхідно долати лобовий опір повітря та боковий опір тертя об стінки каналу, а також інерційний вплив внаслідок виконаної роботи по створенню розрідження за поршнем. Рух такої “пружини”, якщо її пружність k(x) приблизно можна описати балансовим рівнянням імпульсів: , Де: - імпульс сили, що діє на елемент водяного поршня; Інтегруючи рівняння руху водяного поршня при граничних умовах u=0, t=0 та t=tp та u=up, одержимо час розгону водяного поршня у водоводі із стану спокою до рівномірного руху: Де: u - швидкість руху поршня; В свою чергу, шлях, який пройшов водяний поршень за час тр в загальному вигляді визначається інтегралом: Інтегруючи його у межах L=0, u=0 та L=Lp, u=up, одержимо довжину шляху розгону водяного поршня (необхідну довжину водоводу): Для проточних апаратів час перебування в них окремих елементів потоку (наприклад, водяного поршня, виштовхненого стислим повітрям) є в загальному випадку безперервною випадковою величиною.У результаті реологічного дослідження перекачуваних середовищ виявлено вплив концентрації, температури та швидкості зрушення на вязкість системи в цілому; виявлені критичні значення концентрацій для розчинів соди (С=34%), для розчину борошно-вода (С=25%), при перевищенні яких вязкість розчинів різко збільшується. Пневмоімпульсне транспортування відбувається за рахунок короткочасного впливу імпульсу, що дозволяє не підвищувати температуру системи, що забезпечує економію енергоресурсів та підвищує технологічність процесу. Подані методичні рекомендації по вимірюванню імпульсної витрати газу; отримані гідромеханічні характеристики (“подача-напір”) дозволяють визначити як обємну, так і масову витрату газу, якої потребує перекачування рідини. Виявлено залежність подачі насосу від пружності пружини, частоти пульсації та обєму пневмокамери. Встановлено, що при певних великих робочих обємах пневмокамери не досягається оптимальна подача насоса тому, що за короткочасну тривалість імпульса (порядку 0,15…0,25 с) заданий обєм стислого повітря повністю не виходить з пневмокамери, що призводить до збільшення періоду пульсації та негативно відображається на русі поршня рідини у водоводі ПІН.Стоянова О.В., Михайлик В.Д., Самохвалов В.С., Пятак О.В. Стоянова О.В., Михайлик В.Д., Самохвалов В.С., Пятак О.В. Самохвалов В.С., Пятак О.В., Михайлик В.Д., Стоянова О.В., Методические особенности измерения импульсного расхода газа // Актуальные проблемы техники и технологии текстильной промышленности: Сб. научных трудов. Михайлик В.Д., Стоянова О.В., Пятак О.В., Самохвалов В.С. Пневмоимпульсный способ транспортирования неньютоновских систем // Стоянова О.В., Михайлик В.Д., Пятак О.В., Самохвалов В.С., Курилко А.В.

Основний зміст дисертації опублікований в роботах

Проведені дослідження даної роботи підтверджують ефективність транспортування неньютонівських рідин пневмоімпульсним насосом (ПІН), тому що цей спосіб вибухобезпечний і екологічно чистий.

У результаті реологічного дослідження перекачуваних середовищ виявлено вплив концентрації, температури та швидкості зрушення на вязкість системи в цілому; виявлені критичні значення концентрацій для розчинів соди (С=34%), для розчину борошно-вода (С=25%), при перевищенні яких вязкість розчинів різко збільшується. З аналізу кривих значень вязкості видно, що із збільшенням концентрації суттєво впливають дисперсність та індивідуальні властивості частинок. Одержані криві залежності вязкості при різних температурах добре узгоджуються з теорією поведінки тиксотропних, ділатантних та реопектантних рідин.

Пневмоімпульсне транспортування відбувається за рахунок короткочасного впливу імпульсу, що дозволяє не підвищувати температуру системи, що забезпечує економію енергоресурсів та підвищує технологічність процесу. Завдяки імпульсному режиму роботи ПІН зменшується опір рідини, що сприяє збільшенню строку служби трубопроводу.

Одержана математична модель, що описує рух водяного поршня (пружинна модель пневмоімпульсного насоса).

Визначені час та довжина розгону водяного поршня, а також вивчена функція розподілу часу перебування водяного поршня у водоводі.

Подані методичні рекомендації по вимірюванню імпульсної витрати газу; отримані гідромеханічні характеристики (“подача-напір”) дозволяють визначити як обємну, так і масову витрату газу, якої потребує перекачування рідини.

Виявлено залежність подачі насосу від пружності пружини, частоти пульсації та обєму пневмокамери. Встановлено, що при певних великих робочих обємах пневмокамери не досягається оптимальна подача насоса тому, що за короткочасну тривалість імпульса (порядку 0,15…0,25 с) заданий обєм стислого повітря повністю не виходить з пневмокамери, що призводить до збільшення періоду пульсації та негативно відображається на русі поршня рідини у водоводі ПІН.

Отримано безрозмірне апроксимуюче рівняння, що визначає залежність подачі ПІН від основних факторів (перепад тиску, скважність, пружність пружини, швидкість поршня, вязкість рідини та її густина).

Розроблено методику розрахунку ПІН, одержано коефіцієнт, який враховує пружність пружини, а також емпірична залежність для визначення частоти пульсації.

В результаті розвязання задачі оптимізації отримані оптимальні конструктивні розміри ПІН для заданої подачі. Наприклад, при подачі насоса 10 м3/год рекомендуються: - обєм пневмокамери 0,002 м3;

- пружність пружини 0,09 мм/кг;

- діаметр зворотнього клапану 0,025 м.

Оптимальний режим роботи: - робочий тиск у пневмокамері 0,25 МПА;

- частота пульсації 0,9 с.

Рекомендації

Розроблена конструкція насоса дозволяє у широкому діапазоні змінювати характеристики по скважності, дозволяє зменшити витрату повітря в 2-3 рази у порівнянні зі струминними насосами.

Рекомендована методика розрахунку ПІН дозволяє оцінити техніко-економічні показники різних типів їх конструкції.

Область використання ПІН: харчова промисловість;

в технології очистки стічних і забруднених вод від органічних сполук.