Реферат: Малогабаритна вихорева турбіна як привід гідродинамічного очисника в’язких рідин

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.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--