Надежность функционирования систем водоснабжения и водоотведения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Висновки

В данш робот наведено уточнену методику визначення теплових характеристик пов^ряного гелiоколектора i3 пасивним використанням сонячно'1 енергп.

Проведено спiвставлення ексергетичних коефщенпв та коефiцieнтiв тепловтрат запропонованого та юнуючих сонячних колекторiв, при цьому слщ вiдзначити ix достатню з6iжнiсть.

Список використано1 л1тератури

1. Fabio Struckmann, 2008, «Analysis of a Flat plate Solar Collector», Renewable Energy Technology.

2. Duffle JA, Beckman WA, 1991. Solar engineering of thermal processes. New York: Wiley;

3. A.A. El-Sebaii, H. Al-Snani, 2010, «Effect of selective coating on thermal performance of flat plate solar air heaters», Journal of Solar Energy № 35, рр. 1820-1828.

4. Bejan, A., Keary, D. W. and Kreith, F., 1981, "Second Law Analysis and Synthesis of Solar Collector Systems", Journal of Solar Energy.

5. Farahat, S., Ajam, H. and Sarhaddi, F., 2004a, "Method and Basis of Flat Plate Collector Optimization with Exergy Concept", Proceedings of First Iranian Conference on Ecoeenergy, Urmia University, Urmia, Iran.

6. Farahat, S., Ajam, H. and Sarhaddi, F., 2004b, "Optimization of Linear Parabolic Solar Collectors with Exergy Concept", Proceedings of 19th International Power System Conference, Tehran, Iran.

7. Geng Liu, Y., Cengel, A. and Turner, R. H., 1995, Exergy Analysis of a Solar Heating System, Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 1173,р.

УДК 628.356

НАДЕЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И

ВОДООТВЕДЕНИЯ

Салиев Э. И.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Приведена одна из главных свойств надежности систем водоснабжения и водоотведения - ремонтопригодность и ее характеристики. Была произведена комплексная оценка критериев трубопроводов и значительное количество эксплуатационной и диагностической информации, а также альтернативная методика гидравлического расчета трубопровода, имеющих значительный износ и повреждения.

Надежность, ремонтопригодность, вероятность восстановления, среднее время восстановления, коэффициент технического использования, коэффициент готовности, мобильные измерительные комплексы

Введение

Общая протяженность водопроводных сетей в Украине составляет 86 тыс. км из них в аварийном состоянии находятся 29,3 тыс. км, и потери воды сегодня достигают 50 %.При эксплуатации городских водопроводов значительная часть трудовых затрат приходится на устранение повреждений трубопроводов [3]. Кроме того, при ликвидации повреждений отключаются большие участки, что неблагоприятно сказывается на обеспечении потребителей водой. Аварийные ситуации приводят к потерям воды, а, следовательно, и к возникновению дефицита воды в целом по городу. Поэтому снижение количества повреждений трубопроводов является одним из основных резервов экономии эксплуатационных затрат на городских водопроводах. С этой целью проводится анализ

аварийности трубопроводов, на основании которого и разрабатываются мероприятия по снижению аварийности на сети [5].

Контроль, поддержание и восстановление работоспособного состояния систем водоснабжения и водоотведения является наиболее важной задачей технической эксплуатации для обеспечения требуемого уровня надёжности, при заданной долговечности и технико-экономических показателях.

Повышение надежности систем водоснабжения и водоотведения, их функционирования способствует росту производительности общественного труда, экономии материальных и энергетических ресурсов, эффективному использованию общественных фондов и дальнейшему повышению жизненного уровня человека, т.е. успешному решению всех основных задач промышленного и народнохозяйственного развития [1].

Анализ публикаций

В проведенном обзоре литературы была собрана информация о ремонтопригодности трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения, а также технические возможности с применением современных автоматизированных программ [110]. В результате разработанного опыта имеется возможность определить состояние трубопроводов с учетом фактических потерь воды [10]. На данную тему о ремонтопригодности систем водоснабжения и водоотведения были опубликованы статьи в научных сборниках [1,6,7,8,10].

Цель и постановка задач

Целью данной работы была разработка раскрыть свойства надежности и ремонтопригодности существующих систем водоснабжения и водоотведения методом аналитического и графического исследования.

Поставлена задача проведения испытания состояния трубопроводов воды находящиеся в эксплуатации. Проведено испытание трубопровода находившийся в эксплуатации более 10 лет.

Актуальность повышения надежности систем водоснабжения и водоотведения возрастает; тем более становится необходимой практическое решение возникающих задач на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации систем в целом.

Методика исследований

Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных значения установленных эксплуатационных показателей. Надежность определяется качеством проектирования, строительства и эксплуатации [7].

Одним из главных свойств надежности, которое, к сожалению, недостаточно рассматривается для систем водоснабжения и водоотведения, является ремонтопригодность.

Ремонтопригодность - это свойство надежности, которое заключается в приспособленности технической системы к проведению различных работ по его техническому обслуживанию и ремонту для обеспечения, сохранения или поддержания рабочих параметров в пределах установленных допусков, в течении требуемого интервала времени эксплуатации.

Ремонтопригодность в теории надежности характеризуется: средним временем восстановления, вероятностью восстановления работоспособности в течение определённого интервала времени, коэффициентом готовности, коэффициентом технического использования.

Среднее время восстановления Тв - это математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа и определяется по формуле [6]:

1 т

— У т=\ в,г

Тв 1)

где: в - время устранения 1-го отказа; т - количество отказов, наблюдаемых в процессе испытаний или эксплуатации.

Вероятность восстановления - это вероятность того, что время восстановления объекта будет меньше времени, т.е. не превысит заданного

Рв (') = вер ^ £ t ]

Вероятность восстановления конструкций сетей и сооружений систем ВК в заданное время вычисляется по формуле [6]:

Рв (1) = \/в (1 №

0 (2)

Коэффициент готовности (КГ) представляет собой вероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени, кроме периодов времени выполнения планового технического обслуживания [8].

В стационарном режиме эксплуатации коэффициент готовности определяется по формуле:

Т

К Г = ——

Т + Тв (3)

где: Т— наработка на отказ.

Коэффициент технического использования Кти, представляет собой отношение времени работы системы за некоторый период эксплуатации к сумме этой времени работы и времени всех простоев, обусловленных устранением отказов, техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период [6].

Коэффициент технического использования определяется по формуле:

КТИ =-*Р--(4)

ТИ 1 +1 +1 +1 1рл- 1рем^ то в

где: ^Р — суммарная наработка изделия в рассматриваемый промежуток времени;

1 Е-, , — соответственно суммарное время, затраченное на восстановление, ремонт и техническое обслуживание за тот же период времени.

Результаты и их анализы

Комплексная оценка критериев целесообразности перекладки или реконструкции трубопроводов связана с обработкой значительного количества эксплуатационной и диагностической информации и возможна при наличии автоматизированных программ, на базе которых могут быть обоснованно определены объекты и объемы восстановления трубопроводов (см. рис. 1 и рис. 2).

Существующая методика гидравлического расчёта, позволяет осуществлять расчёт для стационарного состояния трубопроводов. На ваше рассмотрение предлагается альтернативная методика гидравлического расчёта в трубопроводах, имеющих значительный износ и повреждения, она намного сложнее, но при этом обеспечивает получение значительно большей информации [10].

Мобильные измерительные комплексы в рабочих условиях

Рис. 1. Преобразователь давления 8-10

Рис. 2. Аналого- цифровой преобразователь АБА-1406

|РтазМ6.8 бар

с=2ЪЮ=12&5 м/с

2 бар

«-) затуха ние импульса X гидроудара нельзя

объяснить потерями на

: V | : " I ^—| у и илн-п ш I о ни ь^рдят па.

";...!". гн драв лин ее пае трен не

0.21с

и. £. I /" I ,

1. - ]Т - ^ ^ И т| - т И I,, 06<ЗР

Т Т

Г п 7

....I.

Г г

И I

Рис. 3. График изменения давления при включении и отключении насоса

Расчет скорости воды на экспериментируемом участке Исходные данные:

р = 1000 5 = 10мм; Е& = 200-109Па; а = 1425м; й = 219мм;

м

с

Ь = 136м; = 2,031-109 Па

Расчетная скорость:

с

Р + Р-й Eg 5 -

(1)

1

с = 1,289 -103 м

с

Полученная скорость: При1;0=0,21 е.;

с = = 1295 м (2)

10 с

Расчет потерь напора на экспериментируемом участке

ц = 10 -3 —; я = 0,085; Яе = 5,387 -104

м • с

Я-Ь•V 2 2 • ё • л

Н1 (3)

2 • N • Их = 1,963м

Потери напора на изменении сечения трубы:

Л=. р

2 2ё

I

(4)

^ = 0,51м

И. + к- = 1,963 + 0,51 = 2,473м ' /

1 атм.=10м 1 амт.=1,013 бар 1,2 бар = 12,156 м.

12,156-2,473=9,68 м. - не учтенные потери.

Выводы

В процессе эксперимента, путём сравнения теоретических и экспериментальных данных, удалось убедиться, что данная методика гидравлического расчёта работоспособна и регистрирует процессы с достаточно большой точностью, благодаря мобильным измерительным комплексам.

Установлено, что при достаточно высоком износе трубопроводов, выраженном в виде трещин, свищей, переломов и т.д., скорость затухания гидравлического удара увеличивается (см. рис. 3). Также удалось установить, что затухание импульса гидроудара нельзя объяснить потерями на гидравлическом трении, значит можно предположить, что существуют потери, которые не учтены и наша задача обнаружить их и это позволит более точно определить степень износа трубопроводов.

Список литературы

1. Салиев Э.И. Надежность как базовый элемент качества систем водоснабжения / Э.И. Салиев, И.В. Николенко, Э.У. Гаффарова // Вестник Восточноукраинского национального университета им. Даля. - 2012. - Вып. 12 (183) ч. 1. - С. 321-333.

2. Проль М. М. Ефектившсть систем водопостачання Украши як фактор нацюнально! безпеки держави / М. М. Проль, М. М. ^роль, Г. М. Семчук // Надзвичайна ситуащя. - 2001. - № 5. - С .10-14.

3. Салиев Э.И. Современное состояние системы водоснабжения и канализации, качество питьевой воды в Украине, проблемы и пути их решения / Э.И. Салиев, И.Н. Каленик // Интегрированные технологии и энергосбережение. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2012. Вып. 4. - С. 147-150.

4. Современные водяные системы пожаротушения / С.М. Эпоян, О.Г. Друшляк, О.Г. Исакиева, Т.С. Айрапетян, Н.А. Бруев // Научный вестник строительства. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2011. Вып. 63. - С. 95-98.

5. Проль, М.М. Стан водопостачання та водовщведення в Укрш'ш / М.М. Проль, О. А. Ткачук, Г.М. Семчук та ш. // Науковий вюник будiвництва. - Одеса: ОДАБА, 2005. -Вип. 19. - С. 3-9.

6. Салиев Э.И. Параметры надежности системы водоснабжения и канализации, ремонтопригодность как главное свойство надежности / Э.И. Салиев // Научный вестник строительства. Сб. науч. трудов. - Харьков: ХНУСА. - Вып. 70. - С. 285297.

7. Ильин Ю. А. Показатели надежности трубопроводов водопроводной сети / Ю. А. Ильин // Вопросы надежности систем водоснабжения. Сб. науч. трудов. - Москва: МИСИ, 1978. - Вып. 170. - С. 61-69.

8. Салиев Э.И. Оценка влияния показателей ремонтопригодности систем водоснабжения и водоотведения на их технико-экономические показатели / Э.И. Салиев, И.В. Николенко, Э.У. Гаффарова // Научный вестник строительства -Харьков: ХНУСА, - 2012. - Вып. 69 - С. 296-302.

9. Салieв Е. I. Сдина водна региональна компашя: «за» i «проти» / Е.1. Салieв // Упр. сучас. мютом. - 2005. - № 3-4/7-12 (19-20). - С. 228-234.

10. Салиев Э.И. Качество как базовый элемент надежности систем водоснабжения: сб. научных докладов по материалам Международного конгресса и технической выставки «ЭТЭВК-2013», 1-5 июня 2013г., Ялта / Э.И. Салиев // Сборник докладов. -Киев: НИКТИГХ. - 2013. - С. 167-176.

УДК 621.565.094

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Хван В.С.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Разработан теплообменный аппарат в виде цилиндра, внутри которого размещены цилиндрические перегородки, имеющие различные поперечные размеры и одинаковые размеры по высоте цилиндра, вставленные друг в друга таким образов, что оси цилиндров совпадают. При этом цилиндрические металлические перегородки внутри аппарата не пересекаются, а располагаются параллельно друг к другу. Между соседними цилиндрическими перегородками образуются полости, размеры этих полостей изменяются. Примыкающая к корпусу аппарата полость имеет самый большой размер, а в центре аппарата самый маленький. В четные, по нумерации, полости подается высокотемпературная среда, например горячая вода, и в нечетные, по нумерации, полости подается низкотемпературная среда, например, холодная вода. Подача горячей и холодной воды в теплообменник, а также вывод охлажденной и нагретой воды из него осуществляется через специальные устройства, которые установлены внутри аппарата.

Теплообменник, высокотемпературная среда, низкотемпературная среда, охлажденная вода, нагретая вода, цилиндр, поверхность, устройство для подачи горячей воды, устройство для подачи холодной воды, устройство для отвода охлажденной воды, устройство для отвода нагретой воды, корпус аппарата.

Введение

Снижению материалоемкости и повышению эффективности работы теплообменных аппаратов уделяется в настоящее время очень большое внимание со стороны