Реєстраційний номер
0824U002380, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
06-08-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Гідравлічні розрахунки напірних трубопроводів-збирачів з дискретним входом рідини
Здобувач
Фасуляк Вадим Євгенійович,
Керівник Чернюк Володимир Васильович
Опонент Рябенко Олександр Антонович
Опонент Паневник Олександр Васильович
Рецензент Орел Вадим Ігорович
Рецензент Вербовський Орест Володимирович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Напірні трубопроводи-збирачі (ТЗ) знайшли широке застосування в різних галузях техніки: водопостачанні (водозабірні споруди з трубчастими оголовками, інфільтраційні водозабори, променеві водозабори, водопровідні очисні споруди (швидкі фільтри); осушувальні системи меліорації, водопониженні (будівельні майданчики та забудовані території; водовідведенні (водовідвідні мережі, каналізаційні очисні споруди (біофільтри для біологічного очищення, піщані фільтри; теплопостачанні (сонячні колектори); вентиляції (витяжні системи); енергетиці (паропроводи-збирачі, градирні); машинобудуванні (дослідні стенди, ін.)
Потік рідини у трубопроводі-збирачі формується за рахунок притоку струменів крізь отвори у його стінках. Витрата рідини уздовж ТЗ збільшується. Відповідно зростають гідравлічні втрати напору і затрата енергії на створення швидкісного напору потоку. Літературний аналіз свідчить, що при гідравлічних розрахунках напірних трубопроводів-збирачів усі автори беруть постійне значення гідравлічного коефіцієнта тертя λ по усій довжині ТЗ. Однак неповне врахування конструктивних параметрів ТЗ і гідродинамічних характеристик потоку зі змінною шляховою витратою спричиняє серйозні прорахунки при проектуванні ТЗ, що в свою чергу послаблює ефективність їх роботи.
Метою даного дослідження є зменшення нерівномірності притоку рідини до напірного трубопроводу-збирача з врахуванням втрат напору на тертя.
Об’ємна витрата рідини вздовж течії в ТЗ, внаслідок притоку струменів збільшується. Відповідно до цього відбувається зростання гідравлічних втрат напору уздовж ТЗ. Нехтування змінністю коефіцієнта гідравлічного тертя призводить до серйозних помилок при розрахунку ТЗ.
Диференціал втрат напору на подолання тертя вздовж трубопроводу-збирача виражено через дві змінні - загальний робочий напір і незалежну змінну відстань. Отримано залежності для гідравлічного коефіцієнта тертя для ламінарного режиму течії рідини, який реалізується на початковій ділянці, а також для трьох ділянок турбулентного режиму течії: гідравлічно гладких труб, перехідного та гідравлічно шорстких труб, котрі розташовані одна за одною.
Опираючись на диференціальне рівняння напірного руху рідини зі змінною витратою уздовж потоку, отримано рівняння для обчислення притоку рідини в трубопровід-збирач крізь отвори у його стінці для ламінарних потоків при змінному значенні коефіцієнта Дарсі. Також, за цих умов, виведено математичну залежність для розрахунку повного робочого напору потоку рідини в трубопроводі-збирачі.
Змонтовано та описано експериментальний стенд, за допомогою якого проводиться дослідження шляхового надходження рідини в напірний ТЗ, котрий змонтований у футлярі. Робота стенду можлива при режимах наявності та відсутності транзитного потоку води в трубопровід-збирач. Описано методику проведення дослідів та обробки отриманих результатів.
Розрахунки та побудова графіків проводились з використанням програми Microsoft Excel на персональному комп’ютері. Проведено розрахунок сумарної похибки вимірювань при проведенні досліджень на експериментальному стенді. Встановлено, що вона не перевищує 7,45%, що знаходиться в нормативних межах.
Проведено аналіз відповідності отриманих теоретичних залежностей до даних експериментальних досліджень. Виявлено, що у певних інтервалах значень критерію Рейнольдса нерівномірність притоку води вздовж шляху до напірного ТЗ зменшувалась зі збільшенням показників критерію. При наявності транзитної витрати рідини в ТЗ на його початку, може відбуватись роздача рідини.
Дисертаційна робота має економічний та екологічний ефекти, соціальне значення та технічні переваги порівняно з відомим розв’язанням задачі оптимізації роботи трубопроводів-збирачів.
Винайдено «Спосіб регулювання припливу рідини в напірний трубопровід-збирач і пристрій для його реалізації» (Патент №128075 Україна МПК G05D 7/00, F17D 1/02, F17D 1/08, заявлено 16.05.2022, опубліковано 28.03.2024. Бюлетень №13. Інститут інтелектуальної власності). Технічною перевагою даного способу є усунення роздачі рідини з напірного ТЗ за наявності транзитного потоку на вході в трубопровід-збирач, та забезпечення притоку рідини в ТЗ по усій його довжині.
Матеріали дисертаційних досліджень впроваджено в навчальний процес кафедри гідротехніки та водної інженерії, передано та впроваджено ТОВ «ТЕО ІНЖИНІРИНГ» (м. Львів) при проведенні проектних робіт.
Дата реєстрації
2024-07-01
Додано/оновлено в НРАТ
2024-12-31 / 2026-07-01
