Застосування гідродинамічно-активних полімерних композицій для підвищення ефективності роботи систем протипожежної техніки й аварійної відкачки води - Автореферат

Велика зношеність основних фондів підприємств, недостатня увага комунальних служб до протипожежних заходів у житловому секторі обумовлюють постійну погрозу виникнення пожеж і аварій, масштаби і наслідки яких можуть негативно вплинути на стан національної безпеки держави і навколишнього середовища. Проблема зниження гідродинамічного опору (підвищення пропускної здатності трубопроводів) актуальна також для систем аварійної відкачки води, включаючи каналізаційні мережі і колектори. Завдання дослідження полягають в узагальненні сучасних уявлень про застосування гідродинамічно-активних полімерних композицій для зниження турбулентного тертя; розробці наукових засад технології приготування рідких і твердих гідродинамічно-активних полімерних композицій на основі високомолекулярних ПЕО і ПАА; теоретичному й експериментальному обґрунтуванні можливості застосування рідких і твердих водорозчинних полімерних композицій на основі ПЕО і ПАА для поліпшення роботи протипожежної техніки і систем аварійної відкачки води; розробці математичної моделі зниження гідродинамічного опору тертя в турбулентних потоках розчинів полімерів; дослідженні впливу мікродомішок гідродинамічно-активних полімерів на вогнегасні властивості води і водних розчинів змочувачів; розробці способу введення гідродинамічно-активних домішок у трубопроводи протипожежних систем і рукавні лінії; проведенні випробування ефективності застосування полімерних композицій у промислових масштабах; розробці рекомендацій із застосування полімерних композиційних матеріалів у пожежогасінні і для аварійної відкачки води. Обєктом дослідження у дисертаційній роботі є технологічні процеси приготування і застосування гідродинамічно-активних полімерних композицій на основі високомолекулярних полімерів (ПЕО, ПАА) для зниження турбулентного тертя і поліпшення властивостей вогнегасних рідин, математичні моделі проведення розрахунків гідравлічних систем, які експлуатуються в режимі зниження гідродинамічного опору тертя. Наукова новизна одержаних у дисертаційній роботі результатів полягає у: розробці і обґрунтуванні наукових засад технології приготування рідких полімерних композицій (тонкодисперсних суспензій) і твердих полімерних композицій (брикетів) на основі високомолекулярних ПЕО і ПАА; одержанні нових експериментальних даних про вплив полімерних домішок з водорозчинних полімерних композицій на величину турбулентного тертя в трубах, особливо, при малих концентраціях полімерів; теоретичному і експериментальному обґрунтуванні можливості застосування рідких і твердих полімерних композицій для покращення роботи протипожежної техніки (зниження турбулентного тертя, покращення властивостей вогнегасних рідин) і підвищення пропускної здатності систем аварійної відкачки води, включаючи каналізаційні системи; розробці математичної моделі зниження гідродинамічного опору тертя в турбулентних потоках розчинів високомолекулярних полімерів; обґрунтуванні умов, за яких застосування полімерних домішок для зниження турбулентного тертя є технічно і економічно вигідним.Останнє досягається шляхом введення в турбулентний потік рідини незначної кількості розчинних у ній полімерів великої молекулярної маси (ефект Томса), твердих часток, міцеллоутворюючих поверхнево-активних речовин (МПАР), за рахунок створення демпфіруючих покрить, впливу на пристінну течію газових мікропухирців. Виявлені та експериментально вивчені особливості впливу домішок на структуру пристінної турбулентності, мають місце досягнення в поясненні механізму ефекту зниження опору і створенні інженерних методів розрахунку турбулентних плинів рідини з додатками полімерів, показана можливість застосування домішок полімерів у суднобудуванні, нафтовій промисловості, гідротранспорті, а також інших технологічних процесах. Однак, широкому застосуванню полімерів перешкоджає ряд виявлених недоліків - необоротна механічна деструкція макромолекул при тривалій експлуатації розчинів у трубопроводах і при проходженні через насоси, а також низька швидкість розчинення полімерів. На основі аналізу робіт з гідродинаміки однорідних розчинів полімерів і їх сумішей з ПАР у Донецькому національному університеті були розроблені загальні технічні вимоги до водорозчинних полімерних композицій, основними з яких є: висока швидкість розчинення, що дозволяє, із застосуванням спеціальних генераторів, за 10-15 секунд приготувати однорідні розчини із вмістом полімерів (0,005-0,1) мас. %, без істотного зниження їх молекулярної маси; збереження домішками високої гідродинамічної активності і флокулюючої дії у водних середовищах, що відрізняються підвищеним вмістом солей твердості, наявністю механічних домішок, широкими діапазонами зміни значень водневого показника середовища РН = (4,5-9,5) і температур t = (0-100) С; відсутність корозійного впливу на проточну частину гідросистем; збереження властивостей композицій (полімерозміст, швидкість розчинення, молекулярна маса полімеру) протягом тривалого часу збереження (5 років і більше); пожеже-і вибухобезпечність; доступні

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ