CC BY
9ности меньше индуктивного сопротивления прямой последовательности. При этом момент М2, обусловленный системой напряжений обратной последовательности, окажется больше и влияние асимметрии на момент М электрической машины будет более сильным.
Таким образом, неравенство модулей векторов фазных напряжений и неравенство углов между ними заметно снижают момент на валу и фактический КПД электрических двигателей трехфазного переменного тока. Для устранения негативных последствий асимметрии напряжений требуются специальные корректирующие устройства [3].
Список литературы:
[1] ГОСТ 23875-88.Качество электрической энергии. Термины и определения. - Взамен ГОСТ32875-79;введ. 01.07.89. - М. : Изд-во стандартов, 1988. - 15 с.
[2] ГОСТ Р ИСО 8528-6-2005.Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 6. Методы испытаний. - Введ. 01.01.2006. - М. : Изд-во стандартов, 2005. - 39 с.
[3] Сугаков В.Г. Оценка и коррекция небаланса напряжений в системах электроснабжения с автономными источниками электроэнергии / В.Г Сугаков, А.А. Тощев, Ю.С. Малышев // Актуальные проблемы электроэнергетики :сб. научно-технических статей / Нижегор. гос. тех. ун-т им. Р.Е. Алексеева. - Н. Новгород, 2014. - С. 61-66.
INFLUENCE OF ASYMMETRY OF THREE-PHASE FEED-INSYSTEM ON ELECTRIC MOTORS OF ALTERNATING CURRENT
V.G. Sugakov
Keywords: asymmetry of the three-phase system of tensions, asymmetry on the module, asymmetry on a corner, symmetric constituents, moment of engine of alternating current.
The estimation of symmetric constituents of the three-phase asymmetry system of tensions and their influence isproduced in the moment of three-phase motors of alternating current.
УДК 627.748:621.879.45
И.С. Сухарев, аспирант ФГБОУВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ ТЕЧЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ ВЯЗКО-ПЛАСТИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Ключевые слова: земснаряд, сапропель, аэратор, вязко-пластичная жидкость, газожидкостное течение, критерии подобия.
Для исследования гидротранспорта газожидкостной смеси сапропель-воздух в составе грунтонасосных установок землесосных земснарядов, необходимо создание математической модели течения. Важнейшим условием для построения плана эксперимента является задача по определению основных факторов двухфазной системы вязко-пластичная жидкость/газ. Для оптимального решения поставленной задачи необходимо произвести оценку значимости выбранных факторов. Рассмотрены основные
И.С. Сухарев
Особенности определения критериев подобия течения газожидкостных смесей.
факторы и критерии подобия дисперсной газожидкостной смеси вязкопластичной жидкости, насыщенной пузырьками газа. Выявлены наиболее значимые факторы. Составлено факторное уравнение для построения плана экспериментальных исследований.
Проблема планирования инженерного эксперимента связана с определением основных значимых факторов исследуемого процесса. Для случая гидротранспорта газожидкостной смеси вязко-пластичная жидкость - воздух при подаче воздуха через отверстия аэратора с прерыванием потока газа полное факторное уравнение запишем следующим образом:
где АР - перепад давлений на мерном участке трубопровода, Па;
Цг - пластическая вязкость вязко-пластичной жидкости, Па с;
т0 - предельное напряжение сдвига вязко-пластичной жидкости, Па;
и12 - скорость потока жидкости и газа соответственно, м/с;
Р1,2 - среднее давление жидкости и газа соответственно, Па;
dоmв - диаметр отверстия аэратора, м;
Б - диаметр трубопровода, м;
I - длина мерного участка трубопровода, м;
а - поверхностное натяжение на границе раздела фаз, Н/м;
р12 - плотность жидкости и газа соответственно, кг/м3;
/- частота срабатывания прерывателя потока газа, Гц.
(1)
Соотношение давлений жидкой газовой фазы выразим через коэффициент перепада давлений:
(2)
При условии адиабатического протекания рассматриваемого процесса и при выполнении неравенства в > 0,546 параметры воздуха однозначно определяются величиной р2 и показателем адиабаты у:
«2= 2
V
-Г (1-0 у )
Г~1р2
Параметры геометрического подобия приведем к зависимости I = 50Б, а скоростные характеристики жидкости выразим через объемный расход Q1 (м3/с). Тогда уравнение (1) можно преобразовать
(3)
В системе ЬЫТ при выбранных независимых переменных (щг, рг, Б) получим следующие критерии подобия:
<Р
, /тс£>3 РгЯг 9 4
Р1 АР О* п р2 т0 й
ОТБ о2 Рг Л
А ^ГТГ'^ГТГ'-~-'-'-¿Г'—--1'или
ЪОх ' ° ' р1<?1 ' ' Р1Р2 ' £>
VI
<р = I Вп,Яе,Во, Еи,р>,
■То С¿^ Р2 Рз' О 7)!
(4)
где Вп - критерий Бингама, характеризующий отношение сил пластичности и сил трения;
Во - критерий Бонда (Этвеша), определяющий отношение внешних сил и сил поверх-
ностного натяжения. Характеризует форму пузырей, образующихся в жидкости.
В полученных условиях возникает необходимость в значительном количестве опытов. Для сокращения числа экспериментов, а также в условиях отсутствия априорных данных критических значениях числа Bo произведем замену переменной dотe.
Одним из важнейших параметров, влияющих на дисперсионную структуру газожидкостного потока, обеспечивающую максимальное снижение энергозатрат при гидротранспорте, является размер дискретной фазы - диаметр образующихся пузырьков газа. Оптимальный размер пузырьков в зависимости от реологических характеристик вязко-пластичной жидкости определен в [2]. В рассматриваемом случае факторное уравнение диаметра пузырька газа можно записать в виде:
(5)
Л = УгОЬТо Р1.Р2)
Поверхностное натяжение на границе раздела фаз необходимо учитывать только в момент образования новой фазы при совершении работы против сил поверхностного натяжения. Для оценки значимости влияния сил поверхностного натяжения воспользуемся известным [5] выражением для истечения газа в вязкую ньютоновскую среду:
6 г и2 + 6 г)1 д ргУ2 г2 — 6 Т}г д р2У2 г2 —баг
27 т,^
где г - необходимый радиус пузырька газа, м; Гимн - радиус отверстия аэратора, м.
(6)
В результате анализа выражения (6) повышения значения с, принятого для воды, в Зраза приводит к ошибке в 7,9%, а уменьшение на три порядка - 4,2%, что рационально принять допустимым.
Однако целесообразнее построить план эксперимента на основании анализа известного [1] уравнения Дарси-Вейсбаха для вязко-пластичной? Которое для случая течения смеси можно записать в следующем виде:
Д Р =
64
I Р'(У'см)
В 2 '
(7)
где l - длина канала, м; D - диаметр канала, м; р' - плотность смеси, кг/м3; U'см - скорость смеси;
Re 'пл - комплексный критерий, характеризующий вязко-пластичные и инерционные свойства жидкости, и определяющийся следующим образом:
(8)
где Re' - критерий Рейнольдса для смеси; И' - критерий Ильюшина для смеси
И' =
т'0Р
(9)
где т'0 - напряжение сдвига смеси, Па; ц'т - пластическая вязкость смеси, Па с.
И.С. Сухарев
Особенности определения критериев подобия течения газожидкостных смесей...
Тогда с учетом (7-9) физическую модель течения смеси, необходимую для определения плана эксперимента можно записать следующим образом:
где Qr - расход жидкой и газовой фаз соответственно, м3/с.
В полученной системе уравнений (10) количество варьируемых параметров сведено к 4, что облегчает построение плана полно-факторного эксперимента. В данном случае расход газовой фазы однозначно определяет не только параметры воздуха и аэратора p иъ f, dome).
Рассмотрены основные факторы и критерии подобия дисперсной газожидкостной смеси вязкопластичной жидкости, насыщенной пузырьками газа. Выявлены наиболее значимые факторы. Составлено факторное уравнение для построения плана полнофакторного эксперимента и получения поверхности отклика на основе полученных дробных реплик.
Список литературы:
[1] Арефьев Н.Н. Научное обоснование технических решений и разработка на их основе средств повышения эффективности судовых энергетических установок землесосных снарядов: дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н.: 05.08.05/ Николай Николаевич Арефьев; ВГАВТ. - Н. Новгород, 2010. - 389 с.
[2] Арефьев Н.Н., Сухарев И.С. «Расчет радиуса пузырька газа при аэрации вязкопластичных жидкостей»; Вестник ВГАВТ,№40. - Н. Новгород, 2014. - 241-243 с.
[3] Грунтозаборное устройство землесосного снаряда: пат. 1613616 Рос. Федерация: МКИ5 E02F3/88, Е21С45/00/ Н.Н. Арефьев, Н.В. Лукин, Е.Ю. Милославский; заявитель ГИИВТ (СССР), патентообладатель Н.Н. Арефьев (RU). - №4483682/27-03; заявл. 19.09.88; опубл. 15.12.90, Бюл.№46.
[4] Костерин С.И. Исследования влияния диаметра и расположения трубы на гидравлические сопротивления и структуры течения газожидкостной смеси/ С.И., Костерин. - Изв. АН ССР,ОТН, 1949. - №12. -1834-1835 с.
[5] Кутателадзе С.С. Гидродинамика газожидкостных систем/ С.С. Кутателадзе, М.А. Стырико-вич - М.: Энергия, 1976 - 296с.
[6] Семенов Н.И., Гидравлические сопротивления течений газо-жидкостных смесей в горизонтальных трубах/ Н.И.Семенов. - Докл. АН ССР, 1955. - Т. 104, №4. - 513-516 с.
[7] Chhabra R.P. Bubbles, drops and particles in Non-Newtonian fluids/ R.P. Chhabra. - 2nd ed. -USA: CRC Press, 2006. - 771 p.
FEATURES OF THE DEFINITION OF SIMILARITY CRITERIA OF GAS-LIQUID MIXTURES FLOW OF VISCOPLASTIC LIQUIDS
Keywords: The dredger, sapropel, aerator, viscoplastic liquid, gas-liquid flow, similarity criteria.
Creating a mathematical model of the flow is necessary to study the hydro transport of gasliquid flow of sapropel-air mixture in the composition of the dredge's soil pump installations. The most important condition for the construction of the experimental design is a challenge to identify the main factors of the two-phase viscoplastic liquid / gas system. For the optimal
(10)
I.S. Sukharev
solution of the problem should be assessed significance of selected factors. The main factors and criteria of similarity dispersed liquid mixture viscoplastic fluid saturated gas bubbles are considered. The most important factors identified. Compiled factorial equation for constructing the plan of former experimental research.
УДК 621.313.3
О.С. Хватов, зав. кафедрой, проф., д.т.н., ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Е.М. Бурда, доц., к.т.н., ФГБОУ ВО «ВГУВТ» И.А. Тарпанов, ст. преподаватель, к.т.н., ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ЕДИНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ КОЛЕСНОГО СУДНА С ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕМ ТИПА «СУРА»
Ключевые слова: дизель-генератор, преобразователь частоты, гребной электродвигатель
В статье рассматривается единая судовая электростанция колёсного судна ПКС-40.
Показана возможность, при отсутствии параллельной работы дизель-генераторов и
неравномерной нагрузки гребных колес, обеспечить равномерную загрузку генераторов и
улучшить динамические характеристики гребной электрической установки судна.
Начиная с 2009 г. в Нижегородской области ведется строительство и ввод в эксплуатацию мелкосидящих пассажирских колесных судов проекта ПКС-40. Привод колес осуществляется от электрических двигателей мощностью 75 кВт. Питание каждого двигателя производится от преобразователя частоты типа АТV71. Преобразователь рассчитан на управление двигателями мощностью до 75 кВт с номинальным напряжением 380 В и обеспечивает диапазон регулирования частоты от 0 до 50 Гц. Отклонение скорости не превышает ±10% от номинального скольжения двигателя.
На судне имеется единая электростанция, содержащая два дизель-генератора (ДГ1, ДГ2) мощностью по 100кВт, обеспечивающая питание как гребной электрической установки (ГЭУ), так и общесудовых потребителей [1]. Параллельная работа дизель-генераторов не предусмотрена из-за сложности режима синхронизации, что связано с наличием высших гармоник тока и напряжения в судовой сети при работе преобразователей частоты. Питание каждого из преобразователей частоты (ПЧ1, ПЧ2) производится от отдельных генераторов. В аварийном режиме возможно питание гребных электродвигателей от одной генераторной секции, но при этом ограничивается скорость вращения колес на уровне 0,7 от номинальной и одновременно снижается темп их разгона [2].
Ходовые испытания судна показали, что фактически потребляемая ГЭУ мощность составляет:
- при скорости 14 км/час - 140 кВт;
- при скорости 11 км/час - 73 кВт;
- при скорости 8 км/час - 39 кВт [3].
Добавив к этим значениям мощность общесудовых потребителей ходового режима (20-30 кВт), получим полные значение нагрузки электростанции в ходовом режиме. С учетом стояночных режимов с пассажирами и без них можно составить таблицу нагрузок, из которой следует, что общая потребляемая мощность будет изменяться от 69 до 170 кВт. Поскольку параллельная работа генераторных агрегатов не предусмот-
