Малогабаритна вихорева турбіна як привід гідродинамічного очисника в’язких рідин (123241)

Посмотреть архив целиком

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ













МАЛОГАБАРИТНА ВИХОРЕВА ТУРБІНА ЯК ПРИВІД ГІДРОДИНАМІЧНОГО ОЧИСНИКА В’ЯЗКИХ РІДИН




Спеціальність – «Гідравлічні машини та гідропневмоагрегати»




Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук




Суми – 2004


Актуальність теми. Підвищення надійності і довговічності роботи устаткування, яке використовується у різних галузях народного господарства України, прямо залежить від якості застосовуваних у ньому робочих та мастильних рідин. Одним з параметрів, які визначають придатність робочих та мастильних рідин до експлуатації, є якісна та кількісна характеристики присутніх у них механічних та інших домішок. Серед існуючого обладнання, котре забезпечує ці характеристики рідин на достатньому рівні при роботі устаткування, найбільш перспективним є роторний гідродинамічний очисник рідин, в якому для цього використовується безперервне обертання його фільтроелемента, що у свою чергу потребує наявності двигуна. У той же час існує необхідність у створенні автономного очисника, у якому обертання фільтроелемента здійснювалося б рідиною, яка підлягає очищенню. Наприклад, для роботи в умовах вибухо – вогненебезпечних середовищ, стиснутого простору та ін.

Спроби використання для цих цілей об'ємних гідромоторів або традиційних гідротурбін виявилися невдалими з ряду причин: по-перше, через складність конструкцій і значних необхідних пускових моментів; по-друге, через значні габаритні розміри відомих гідродинамічних приводів. Позбавлена цих недоліків вихорева турбіна (ВТ). Тому, з'явилася необхідність у створенні малогабаритного гідравлічного приводу вихоревого типу і в розробці методів розрахунку спільної характеристики очисника і привода, які б забезпечили використання енергії рідини та необхідний рівень її очищення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до наукових програм кафедри «Гірнича енергомеханіка та обладнання» Донбаського гірничо-металургійного інституту (ДГМІ) і «Галузевої науково-дослідної лабораторії мастильних та робочих рідин» при ДГМІ. Наведені у дисертації результати є складовою частиною науково-дослідної роботи (НДР) «Розробка теорії автономного саморегенерованого очищення з використанням гідродинамічних процесів для розподілу двофазних рідин», де автор був відповідальним виконавцем.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є обґрунтування можливості використання малогабаритної вихоревої турбіни з бічним розташуванням каналу як привід роторного гідродинамічного очисника в’язких рідин за рахунок розробки відповідних теоретичних основ і методики розрахунку геометричних та гідродинамічних параметрів гідравлічного приводу вихоревого типу.

Для реалізації поставленої мети дослідження необхідно вирішити наступні задачі:

– обґрунтувати найбільш раціональний тип ВТ, що відповідає умовам роботи приводу роторного гідродинамічного очисника;

– розвинути теорію робочого процесу ВТ;

– розробити модель течії робочої рідини (РР) у каналі ВТ;

– визначити параметри силової взаємодії потоку РР з лопатками робочого колеса (РК) ВТ;

– розробити практичні рекомендації та інженерну методику розрахунку раціональних параметрів гідравлічного приводу вихоревого типу і роторного гідродинамічного очисника при вхідних параметрах останнього;

– перевірити отримані науково-методичні результати шляхом проведення експериментальних досліджень роботи гідравлічного приводу вихоревого типу.

Об'єктом дослідження є робочий процес ВТ з бічним розташуванням каналу.

Предметом дослідження є потік РР, який рухається в каналі ВТ та його силова взаємодія з РК.

Методи досліджень. Поставлені задачі дослідження вирішувались шляхом математичного і фізичного моделювання робочого процесу ВТ з бічним розташуванням каналу. При теоретичних дослідженнях течії РР використовувалися основні положення і методи гідромеханіки, а саме: теорія турбулентних струменів та теорія лопатевих машин. Адекватність отриманих результатів оцінювалася порівнянням з експериментальними даними. Експериментальні дослідження проводилися з урахуванням теорії планування експерименту і математичної статистики шляхом стендових випробувань натурного зразка у «Галузевій науково-дослідній лабораторії мастильних та робочих рідин» при ДГМІ.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

– розвинена теорія робочого процесу ВТ з бічним розташуванням каналу; уперше для ВТ крутний момент, який виникає на РК, умовно поділений на дві складові: активний і реактивний моменти, що дозволило теоретичним шляхом визначити вихідні параметри турбіни;

– розроблена модель течії РР у каналі ВТ, яка відрізняється від існуючих тим, що у її основу покладена теорія турбулентних струменів. Це дозволило уперше визначити причину утворення та параметри поперечних вихрів у міжлопатковому просторі РК, їхній вплив на роботу ВТ. Уперше введений коефіцієнт утворення активного моменту на РК ВТ за допомогою якого можна визначати раціональне значення кроку розміщення лопаток на РК турбіни;

– уперше визначені параметри силової взаємодії потоку РР, який рухається у кільцевому каналі, з лопатками РК, що дозволило теоретичним шляхом побудувати механічну характеристику ВТ;

– уперше вирішена комплексна задача спільного використання гідравлічного приводу вихрового типу і роторного гідродинамічного очисника.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформульованих у дисертації, підтверджується результатами відомих і власних експериментальних досліджень. Достовірність отриманих експериментальних результатів обумовлена застосуванням сучасних засобів виміру, методів експериментальних досліджень і наукового аналізу експериментальних даних, достатністю матеріалу, отриманого при проведенні стендових випробувань, застосуванням апробованих методів розрахунку (метод найменших квадратів), задовільною похибкою виміру величин.

Наукове значення роботи полягає у тому, що отримані результати теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють розвинути теорію робочого процесу ВТ з бічним розташуванням каналу на основі теорії турбулентних струменів, що дає можливість створити більш повне уявлення про процеси, які протікають усередині турбіни і в результаті яких відбувається передача енергії від рідини до РК, та описати їх теоретичним шляхом.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

– отримані методичні рекомендації щодо вибору основних геометричних параметрів ВТ з бічним розташуванням каналу;

– розроблена інженерна методика розрахунку раціональних параметрів гідравлічного приводу вихоревого типу і роторного гідродинамічного очисника при вхідних параметрах останнього.

Результати дослідження можуть бути використані при розробці та виготовленні РК вихоревих машин, відцентрових насосів і турбокомпресорів.

Результати дисертаційної роботи впроваджені на промисловому підприємстві ОАО «Сніжнянськхіммаш» (м. Сніжне, Україна) і в навчальному процесі ДГМІ.

Особистий внесок здобувача. Основні результати досліджень, які наведені в дисертації, отримані автором самостійно. У роботі [4] автор увів поняття коефіцієнта створення активного моменту на РК ВТ, одержав вираз для знаходження значень цього коефіцієнта в залежності від параметрів потоку РР і геометричних розмірів РК, визначив раціональне значення кроку розміщення лопаток на ньому.

Усі результати отримані під безпосереднім керівництвом наукового керівника, який спланував основні етапи роботи автора над дисертацією.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на науково-технічних конференціях професорсько-педагогічного складу ДГМІ (м. Алчевськ, 2001–2003 р.); на VI Міжнародній конференції «Гідроаеромеханіка в інженерній практиці» (м. Харків, 2001 р.); на науково-практичній конференції, присвяченій 45-річчю ДГМІ «Перспективи розвитку вугільної промисловості в XXI столітті» (м. Свердловськ, 2002 р.); на VIII Міжнародній конференції «Гідроаеромеханіка в інженерній практиці» (м. Черкаси, 2003 р.). Цілком робота була представлена на Міжнародній науково-технічній конференції «Удосконалювання турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання» (м. Харків, 2003 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано п’ять статей [1–5] у спеціалізованих виданнях, затверджених переліком ВАК України, отриманий деклараційний патент 50923А України [6].

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на 185 сторінках машинописного тексту, включає 68 рисунків, з яких 13 займають 6 окремих сторінок, 8 таблиць, з яких 1 займає 2 окремі сторінки, список використаних джерел з 67 найменувань на 6 сторінках, 8 додатків на 26 сторінках.




Основний зміст роботи


У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета та задачі дослідження, визначені основні положення, які мають наукове та практичне значення, надана загальна характеристика роботи.

У першому розділі приведений аналіз літератури, яка присвячена проблемі підтримки чистоти робочих та мастильних рідин, розглянуті способи очищення цих рідин. Вказані особливості гідродинамічних очисників і можливі варіанти автономних гідравлічних приводів. Обґрунтована перспективність застосування вихоревої турбіни як приводу фільтроелемента гідродинамічного очисника. Приведена класифікація вихоревих машин та існуючі моделі їх робочих процесів, визначені мета та задачі дослідження.


Случайные файлы

Файл
2487-1.rtf
112013.rtf
153597.rtf
117251.rtf
163703.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.