CC BY
19
ГИДРАВЛИКА И ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ
УДК 697.922.564
Давыдов А.П. - кандидат технических наук, доцент
Кодылев А.В. - ассистент
E-mail: [email protected]
Казанский государственный архитектурно-строительный университет МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ АННОТАЦИЯ
Ряд гидравлических сетей работают с изменением расхода во времени.
На разработанной экспериментальной установке проведены эксперименты с определением коэффициента гидравлического сопротивления трения в квазистационарных режимах течения жидкости по трубопроводам различных диаметров (от ду 15 до ду 32 мм). Частота изменения расхода от 1 до 5 Гц. Режим работы сети задавался прибором частоты импульсов собственной конструкции. Прибор задачи частоты импульсов представляет собой клапан специального сечения, перемещающийся в горизонтальном направлении. Перемещение клапана прибора частоты импульсов осуществлялось посредством электродвигателя. Показания данных, полученных на экспериментальной установке, поступали на ПК, где и обрабатывались.
В результате проведенных экспериментов были получены зависимости коэффициента гидравлического сопротивления трения для квазистационарных режимов течения жидкости для стальных стандартных трубопроводов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: гидравлические режимы, квазистационарная работа, пульсации, переменный расход.
Davydov A.P. - candidate of technical sciences, associate professor
Kodylev A.V. - assistant
Kazan State University of Architecture and Engineering MODELLING QUASI-STATIONARY PROCESSES OF FLUID FLOW ABSTRACT
A number of hydraulic networks operate with a change in consumption over time.
On the developed experimental setup experiments with the definition of hydraulic resistance coefficient of friction in quasi-stationary regimes of fluid flow through pipelines of various diameters (from DN 15 to DN 32 mm) were taken. The frequency change rate of 1 to 5 Hz. Mode of operation of the network device was set the pulse frequency of its own design. The device is the problem of impulse frequency is a valve of a special section moving in a horizontal direction. Moving the valve unit pulse frequency was carried out by means of an electric motor. Reading data obtained in the experimental setup were fed to a PC and cultivated.
The experiments were obtained depending on the coefficient of hydraulic resistance of friction for the quasi-fluid flow regime for the standard steel pipes.
KEYWORDS: hydraulic regimes, a quasi-stationary operation, pulsation, variable flow.
Введение
Ряд гидравлических сетей работают в квазистационарном режиме. Для изучения основных характеристик работы таких сетей была разработана и смонтирована экспериментальная установка.
Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка была выполнена из стальных и полипропиленовых труб. Стальные трубы являются исследуемыми трубами, а обвязка - полипропиленовые (рис. 1).
Длина стальных труб 10 метров (трубы стальные водогазопроводные по ГОСТ 3262-75*). Из стального бака вода забиралась насосом и подавалась по исследуемым участкам. Для снижения влияния пульсаций, создаваемых рабочим колесом насоса, в системе был предусмотрен бак гидравлический аккумулятор (емкостью 150 л). Для стабилизации давления после бака гидравлического аккумулятора установлен регулятор давления. В процессе эксперимента использовались насосы с различными характеристиками.
Корунд-ДИ-001
Рис. 1. Гидравлическая схема установки:
1 - датчик давления «Корунд-ДИ-001»; 2 - бак оборотной воды; 3 - вентиль ручной регулировки;
4 - вентиль заполнения бака (системы); 5 - насос Н=3,4 м (синий);
6 - насос Н=0,9 м (белый); 7 - насос (украли); 8 - выпуск воздуха из манометров;
9 - манометр на подаче; 10 - расходомер электронный; 11 - термометр;
12 - клапан пульсационный с эл. приводом; 13 - расходомер импульсный (самодельный);
14 - регулятор давления ручной 0,5-9,5 атм.; 15 - обратный клапан; 16 - пневмобак 150 л;
17 - насос Н=0,9 м; р=100л/мин. (большой); 18 - вентиль слива в канализацию (опорожнения);
19 - вентиль запорный
Экспериментальные данные снимались как для стационарного режима, так и для квазистационарного режима. После снятия характеристик при стационарной работе было произведено сравнение их с уже известными кривыми графиков [1]. Полученные значения дали хорошую сходимость с имеющимися данными в литературе [1].
При квазистационарной работе регистрация показаний осуществлялась ПК с частотой регистрации 1 Гц датчиками давлений и расхода. Частота пульсаций в трубопроводах менялась во времени от 1 до 5 Гц.
В начале и конце исследуемых участков были установлены датчики давления «Корунд-ДИ-001». Полученный сигнал от датчиков давления поступал на 2-хканальный измеритель типа
- ТРМ-200 и на преобразователь интерфейса Я8-485. Преобразованный сигнал с интерфейса поступал на ПК, где проходила его дальнейшая обработка.
Расход жидкости в трубопроводах замерялся расходомером собственной конструкции с импульсным выходом. Сигнал с расходомера через счетчик импульсов СИ-8 поступал на ПК.
Частота выработки импульса расходов задавалась клапаном поз. 12 (рис. 1). Привод к прибору частоты импульсов осуществляется от электродвигателя с частотным регулированием (рис. 2).
Рис. 2. Клапан, задатчик пульсаций
Замеры давлений и расходов производились на трубопроводах различных диаметров (15, 20, 25 и 32 мм). Эксперимент проводили на указанных трубопроводах при пульсационном расходе.
Данные эксперимента
Из данных эксперимента были получены мгновенные численные значения критерия числа Рейнольдса и соответствующих значений коэффициента гидравлического сопротивления трения X.
На рис. 3 представлены значения изменения давления при квазистационарном режиме работы сети, на экспериментальной установке для Ду 15 мм.
Рис. 3. График изменения давления в трубопроводе Ду 15
На рис. 4 приведен график зависимости коэффициентов гидравлического сопротивления трения от мгновенных значений критерия Яе для квазистационарного режима работы трубопровода Ду 15 мм.
Рис. 4. График изменения значений X при стационарном и квазистационарном режиме
Из полученных экспериментальных данных видно, что при пульсационном движении жидкости необходимы большие затраты энергии, чем при обычном стационарном режиме движения жидкости (100<Яе<10000).
Выводы
Полученные экспериментальные данные показали, что в нестационарном режиме от 1 до 5 Гц требуются дополнительные затраты энергии на преодоление потерь на трение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альтшуль А. Д. Гидравлические потери на трение в трубопроводах. - М.-Л.:
Госэнергоиздат, 1963. - 256 с.
2. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. Учебное пособие для вузов. -М.: Стройиздат, 1975. - 323 с.
3. Синицын И.Н. Определение поправочных коэффициентов при измерении артериального давления и частоты пульса // Материалы XV международной молодежной конференции «Туполевские чтения». - Казань: Изд-во Казан. гос. тех. универ-та, 2007. - С. 380-381.
4. Сойко А.И., Каратаев Р.Н., Синицын И.Н., Скурлатова Л.В. Колебательный контур для исследования динамических параметров потока жидкости // Материалы международной научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование». Т. 2. -Казань: Изд-во Казан. гос. тех. универ-та, 2008. - С. 135-138.
REFERENCES
1. Altchul A.D. Hydraulic friction loss in pipes. - M.-L.: Gosenergoizdat, 1963. - 256 p.
2. Altchul A.D., Kiselev P.G. Hydraulics and Aerodynamics. Textbook for university. - M: Stroiizdat, 1975. - 323 p.
3. Sinitsyn I.N. Determination of correction factors when measuring blood pressure and heart rate. // Proceedings XV International Youth Conference «Tupolev reading». - Kazan: Publishers Kazan State Technical University, 2007. - Р. 380-381.
4. Soiko A.I., Karataev R.N., Sinitsyn I.N., Skurlatova L.V. Oscillatory circuit for studying the dynamic fluid flow // Proceedings of the international scientific-practical conference «Aerospace Technologies and Equipment». T.2. - Kazan: Publishers Kazan State Technical University, 2008.
- Р.135-138.
