CC BY
10
лезвий режущего инструмента при токарной обработке / А. А. Бондарев, А.И. Ислямга-лиев, А.Р. Ингеманссон, Д.В. Крайнев // Известия ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении». Вып. 12 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2014. - № 21 (148). - C. 9-11.
Bondarev Aleksander Aleksandrovich, post-grade student (e-mail: alexander_bondarev@mail.ru)
Kamyshin Technological Institute (branch VSTU), Kamyshin, Russia Yaroslav Nikolaevich Oteniy, Doc. Tech. Sci., professor (e-mail: oteniy3@rambler.ru)
Kamyshin Technological Institute (branch VSTU), Kamyshin, Russia Dmitry Vadimovich Krainev, Cand. Tech. Sci., associate professor (e-mail: krainevdv@mail.ru)
Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia
ADVANCE PLASTIC DEFORMATION AS A WAY TO INCREASING PRODUCTIVITY MACHINING CONSTRUCTIONAL MATERIALS GROUP
Abstract. Completed complex research of phenomena accompanying the cutting of structural carbonaceous and alloyed steels at turning with advancing plastic deformation (APD) of the surface to be machined is created. By experiment established: the decrease of cutting forces, shavings shrinkage, wear of cutting tool, increase the surface quality and productivity by using turning APD.
Key words: turning, cutting, forces, wear, lifetime, cutting tool, roughness, advancing plastic deformation (APD), structural steel
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ГИДРОЦИКЛОНА С ДВУХСЛОЙНЫМ ТЕЧЕНИЕМ Голованчиков Александр Борисович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Процессы и аппараты химических производств» Ламскова Мария Игоревна, Филимонов Максим Игоревич, аспиранты кафедры «Процессы и аппараты химических производств» Новиков Андрей Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Процессы и аппараты химических производств» Волгоградский государственный технический университет
Для сепарации и классификации неоднородных систем, включающих жидкую и (или) твёрдую фазы, применяются многочисленные аппараты и машины. Относительно простыми по конструкции и надёжными в работе остаются гидроциклоны, в которых процесс разделение происходит в поле действия центробежных и гравитационных сил. Аналитический обзор современных источников информации показывает, что расширение функциональных возможностей гидроциклонов обусловлено применением новых технических и технологических решений в их конструкции, созданием комбинированных систем с рециклическими связями.
С целью повышения степени очистки тонкодисперсных суспензий и эмульсий от побочных примесей предложена комбинированная установка, включающая гидроциклон, насосы, трубопроводную обвязку с необходи-
мой запорно-регулирующей арматурой, ёмкости для сбора шламовой и осветлённой жидкости. Новшество данной установки заключается в разделении входного патрубка гидроциклона вертикальной перегородкой на внешнюю и внутреннюю зону [1, рис. 1]. Результатом такого технического решения является уменьшение пути и времени центробежного осаждения частиц и капель дисперсной фазы, а соответственно, увеличение степени очистки жидкостей от побочных примесей.
Алгоритм расчёта гидроциклона с двухслойным течением жидкости сводится к определению номинального диаметра уловленных частиц и степени очистки. Заслонка во входном патрубке расположена таким образом, что область течения жидкости делится на внутреннюю зону, прилегающую к внутренней стороне патрубка корпуса с радиусом ЯВ, и на внешнюю, прилегающую к внешней стороне патрубка корпуса Ян.
Во внешнюю область течения подаётся жидкость (суспензия) с расходом qг, движущаяся в кольцевом зазоре Яг - Ян; во внутреннюю область течения подаётся фугат с расходом qФ:
qФ = qv - qг.
1 - корпус; 2, 3, 4 - входной, сливной и песковый патрубки; 5 - устройство для отбора фугата на рецикл; 6, 11 -насосы; 7, 8 - трубопровод подачи исходной жидкости с запорно-регулирующей арматурой; 9, 10 - ёмкости сбора шламовой и осветлённой жидкостей; 12, 13 - трубопровод для рецикла осветлённой жидкости с за-порно-регулирующей арматурой
Рис. 1 - Схема гидроциклонной установки с двухслойным течением жидкости
Формула расчёта номинального диаметра частиц для гидроциклона с двухслойным течением с учётом ранее проведённых исследований [2, 3] будет иметь вид:
*Г = , 1( 2 ) /С-Т*
Рг-Р )(сГ - КГ) •1 Кг
где рч - плотность дисперсной фазы;
р - плотность сплошной фазы;
^ - динамическая вязкость жидкости;
г - радиус движения частицы, Яв < г < Ян;
1 - длина зоны вращения;
Цф - скорость вращательного течения.
Расход жидкости в этом случае определяется по уравнению:
r н
qг = 2п | rUzdr
r г ,
где и2 - скорость осевого течения.
На номограмме (рисунок 2) представлены зависимости номинального диаметра уловленных частиц ёГ и расхода суспензии qГ от радиуса движения суспензии ЯГ.
При составлении модели локальной степени улавливания частиц было принято допущение о том, что вертикальная перегородка делит входной патрубок и кольцевой поток на две равные части. Исходные данные для составления модели представлены в таблице 1.
Радиус границы движения суспензии в гидроциклоне:
Яг = (Ян + Яв)/2 = 0,035 м.
Таблица 1 - Исходные данные и расчётные параметры гидроциклона с
№ п/п Наименование Размерность Обозначение Величина
1 Производительность м3/ч qv 5
2 Внутренний радиус корпуса гидроциклона м Ян 0,05
3 Наружный радиус трубы для очищенной жидкости м Яв 0,02
4 Эквивалентный диаметр входного патрубка м 4 0,012
5 Длина активной зоны гидроциклона м ь 0,9
6 Плотность сплошной фазы нефтеш-лама кг/м3 р 900
7 Плотность дисперсной фазы частиц кг/м3 Рч 2000
8 Динамическая вязкость сплошной фазы Па-с ц 0,4
9 Диаметр частиц по фракциям мк ач см. рис. 3
10 Плотность распределения частиц по фракциям в нефтешламе - С см. рис. 3
В этом случае расход жидкости в соответствии с номограммой (рис. 2) должен составлять qГ = 2,76 м3/час, расход фугата, возвращаемого на рецикл и подаваемого во внутреннюю область потока qГ = 2,24 м /час. Из той же номограммы следует, что номинальный диаметр частиц ёГ, улавливаемых на 100%, составляет 171 мк.
Таким образом, в предлагаемой установке семь фракций (с шестой по двенадцатую) частиц в исходной жидкости будут улавливаться на 100%, что значительно эффективнее гидроциклона со стандартной конструкцией и аналогичным типоразмером, в котором будут улавливаться лишь четыре фракции (с девятой по двенадцатую) с номинальным диаметром ё0 равным 235 мк.
ОД О >2 03
Яп м
Ш с1г • фг
Рис. 2 - Номограмма определения локальных и общих степеней улавливания частиц в гидроциклоне с двухслойным течением
В качестве примера проведём расчёт локальной степени улавливания частиц, у которых диаметр меньше номинального, например, для ё0 = 150 мк. Для этой фракции по номограмме (рис. 2) определяем радиус траектории, с которой они бы улавливались на 100 %: Я5 = 0,0376 м. В этом случае
локальная степень улавливания составит:
X 5 =
RH - R5 _ 0,05 - 0,0376 Rh - RГ 0,05 - 0,035
_ 0,82
Аналогично для других фракций:
0,05 - 0,041 X 4 _--'-_ 0,6
4 0,015 .
?
0,05 - 0,045
X3 _ —-'-_ 0,333
3 0,015 .
0,05 - 0,0473 Л , „
X2 _--'-_ 0,18
2 0,015
0,05 - 0,0488
X1 _
0,015
_ 0,08
В таблице 2 приведены результаты сравнительных расчётов стандартного гидроциклона и гидроциклона с двухслойным течением при Яг = 0,035
м, qг = 2,76 м3/час и ёг = 171 мк. Согласно таблице 2, уменьшение расхода
3 3
с 5 м /час до 2,76 м /час повышает степень очистки в 1,3 раза с 56 % до 73,4 %.
Таблица 2. Сравнение локальных и общих степеней улавливания частиц в стандартном гидроциклоне и гидроциклоне с двухслойным течением
№ фракции Диаметр частиц, мк Локальная степень улавливания частиц Доля уловленных частиц каждой фракции
в обычном гидроциклоне в гидроциклоне с двухслойным течением в обычном гидроциклоне в гидроциклоне с двухслойным течением
1 50 0,040 0,080 0,042 0,088
2 75 0,090 0,180 0,610 1,224
3 100 0,166 0,333 2,100 4,160
4 125 0,300 0,600 4,300 8,400
5 150 0,380 0,820 5,600 12,050
6 175 0,520 1 7,500 14,400
7 200 0,967 1 13,600 14,000
8 225 0,975 1 9,900 10,100
9 250 1 1 5,600 5,600
10 275 1 1 3,100 3,100
11 300 1 1 2,300 2,300
12 325 1 1 1,400 1,400
I, % 56 73,44
мк
qг = 2,76 м /час, Яг= 0,035 м, с1г = 171 мк Рис. 3. Плотность распределения частиц в исходной суспензии нефтешла-ма (кривая 1), доля уловленных частиц по фракциям (кривая 2), доля уловленных частиц в гидроциклоне с двухслойным течением (кривая 3)
Для наглядности графики локальных степеней улавливания по фракциям представлены на рисунке 3. Площади под кривыми 2 и 3 характеризуют долю уловленных частиц, площадь под кривой 1 характеризует распределение частиц исходной суспензии по фракциям.
Таким образом, регулируя расход потоков исходной суспензии и фугата в рецикле (при постоянном общем расходе qv) путём изменения положе-
ния заслонки на входном патрубке, можно варьировать степень очистки от минимальной в обычном гидроциклоне до требуемой в гидроциклоне с двухслойным течением.
Список литературы
1. П. м. 100433 РФ, МПК В 04 С 5/12. Гидроциклонная установка / А.Б. Голован-чиков [и др.]; ВолгГТУ. - 2010.
2. Голованчиков, А.Б. Применение ЭВМ в химической технологии и экологии. Ч. 2. Моделирование гидромеханических процессов: учеб. пос. / А.Б. Голованчиков, Б.В. Симонов / ВолгГТУ - Волгоград, 1995. - 121 с.
3. Голованчиков, А.Б. Сравнение вероятности улавливания частиц в напорном гидроциклоне при обычном и двухслойном течении / Голованчиков А.Б., Ламскова М.И., Филимонов М.И. // Известия ВолгГТУ. Сер. Реология, процессы и аппараты химической технологии. Вып. 8. - Волгоград, 2015. - № 1. - С. 64-67.
УДК 624.131.4
ПОДГОТОВКА КОМПОНЕНТОВ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА «ПЕСЧАНЫЙ ГРУНТ - КАПСУЛИРОВАННЫЙ НЕФТЕШЛАМ» ИЗ НЕФТЕЗАГРЯЗНЁННЫХ МАТЕРИАЛОВ И
НЕФТЕШЛАМОВ Грузин Андрей Васильевич, к.т.н., доцент каф. НГД Токарев Владимир Васильевич, к.т.н., профессор каф. НГД Беляев Никита Михайлович, магистрант Омский государственный технический университет
Текущая эксплуатация и активное освоение новых месторождений нефти, не смотря на строгое соблюдение действующих федеральных и отраслевых нормативных документов, регулярно сталкивается с проблемой утилизации нефтезагрязнённых материалов и нефтешламов. Для снижения экологической нагрузки на окружающую природную среду необходимо организовывать переработку образующихся отходов на регулярной основе. Технология реагентного капсулирования является одним из перспективных методов обезвреживания грунтов, загрязнённых в результате разливов нефти или её компонентов [1-4]. Ранее выполненные лабораторные и полевые испытания подтвердили возможность перевода нефтезагрязнённого материала, имеющего 3-й класс опасности, в мелкодисперсные, твёрдые биологически инертные капсулированные гидрофобизированные образования с высокой степенью иммобилизации загрязняющих веществ в отход 4-го и даже 5-го классов опасности. Образующийся при этом капсулиро-ванный материал предлагается использовать в качестве компонента композиционного материала «песчаный грунт - капсулированный нефтешлам» для устройства оснований объектов нефтяной отрасли различного назначения. Например, анализ физических и механических свойств капсулиро-ванных нефтешламов позволит оценить возможность их использования в качестве перспективных добавок в грунты при устройстве оснований ре-
