Рекомендации по методике расчета вакуумной канализации для малых населенных пунктов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 628.21

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА ВАКУУМНОЙ КАНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ

МАЛЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

В.И. Нездойминов, В. С. Рожков, Н.И. Григоренко

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Адрес: ДНР, г. Макеевка, ул. Державина 2 E-mail: n_grig86@mail.ru

Аннотация. Разработан метод расчета системы вакуумного транспортирования газожидкостной смеси в наклонных трубопроводах. Установлены основные факторы, влияющие на эффективность вакуумного транспортировки водовоздушной смеси. Впервые определена структура потока водовоздушной смеси и идентифицированы режимы движения смеси жидкость - воздух при вакуумном транспортировании. Предложена математическая модель расчета потерь вакуумметрического давления на расчетном участке с учетом влияния длины и режима движения на каждом отрезке с различной структурой потока, входящего в ее состав. Определен основной критериальный комплекс, характеризующий гидродинамические и геометрические параметры вакуумной системы. Даны результаты лабораторных исследований по определению оптимального газосодержания и скорости водовоздушной смеси в системе вакуумного транспортирования, а также длин юнитов на расчетном участке.

Ключевые слова: двухфазный поток, структура потока, водовоздушная смесь, газосодержание, потери давления, вакуумная канализация

ВВЕДЕНИЕ

Одним из факторов, обеспечивающих безопасность среды жизнедеятельности и поддержание экологического равновесия окружающего мира является сбор и отведение сточных вод с территории малых населенных пунктов. Во многих странах мира доля населения, проживающего в не оснащенных системами канализации поселениях, составляет от 5 до 20 % [4, 6]. Несмотря на небольшую долю населения, проживающего в не подключенных к централизованной канализации поселениях, масштабы загрязнения окружающей природной среды неочищенными сточными водами очень велики. Поэтому системы канализации, которые возможно применить в малых населенных пунктах, в первую очередь должны быть так запроектированы, построены и эксплуатируемы, чтобы отводимые стоки не приводили к тяжелым последствиям для окружающей среды, риска для здоровья жителей и обслуживающего систему персонала. Однако, при проектировании, строительстве и эксплуатации систем канализации в малых населенных пунктах на практике возникает ряд экономических, технических, гигиенических и экологических проблем.

К малой канализации относятся сети и сооружения, предназначенные для своевременного сбора, быстрого отведения и очистки бытовых и близких к ним по своему составу производственных сточных вод в количестве до 1400 м3/сутки. Норма водоотведения бытовых сточных вод в малых населенных пунктах при наличии благоустроенных домов, а именно с централизованным водоснабжением, обычно от 125 до 160 л/сутки на одного человека. В неблагоустроенных районах нормы водоотведения принимаются из расчета от 25 до 50 л/сутки на одного жителя за счет сброса в

канализацию сточных вод сливными станциями и коммунально-бытовыми предприятиями [4, 8, 18].

На сегодняшний день отсутствие коммунальных сетей и сооружений для сбора и очистки сточных вод характерно для малых населенных пунктов, а также для части территорий малоэтажного жилищного строительства больших городов. По официальным данным Министерства регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины, централизованными системами водоотведения обеспечено всего лишь 5,6 % общей их численности. В Российской Федерации эта цифра для малых городов, сел и поселков составляет более 45 % [5]. В странах Центральной Европы данный показатель колеблется в пределах 60-80% [4].

Для решения этой проблемы есть несколько подходов - это создание групповых систем водоотведения, обслуживающих группы населенных мест, с крупными сооружениями для очистки сточной воды или устройство локальных систем водоотведения малой производительности, обслуживающих отдельные населенные пункты, группы зданий, отдельные коммунальные сооружения, с малыми установками для обработки стоков.

Для транспортирования малых расходов сточных вод наиболее рационально и экономически оправдано использование вакуумной канализации. Ее применение обосновано для населенных пунктов с малой плотностью заселения, а также для объектов временного пользования (лагеря, пансионаты, кемпинги), санитарных зон водоисточников. Причем при проектировании и строительстве данной системы не возникает проблем с высоким уровнем грунтовых вод и сложных грунтовых условий. Более подробно об использовании вакуумной системы канализации рассмотрено авторами в [13].

Данная система уже получила широкое распространение в мире, благодаря ряду преимуществ перед самотечной канализацией. Но сдерживающим фактором ее повсеместного распространения является отсутствие теоретически обоснованного алгоритма расчета. Сложность создания расчетных формул заключается в особенностях транспортирования сточных вод под действием вакуума, а именно - транспортировку двухфазной среды «жидкость-газ».

АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ, МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДОВ

Недостаток теоретической базы обусловил тот факт, что для определения диаметра труб вакуумной сети служат фиксированные решения в таблицах с ориентировочными значениями [20]. Детальный же гидропневматический расчет, который учитывает как статические, так и динамические условия в сети, осложнен из-за неравномерности и постоянно меняющейся структуры двухфазного потока.

Изучению движения двухфазных потоков в вертикальных и горизонтальных трубопроводах в последние годы уделено большое внимание [1, 2, 5, 15-17, 19]. Это объясняется значимостью данной проблемы во многих областях науки и техники, в том числе в системах вакуумного транспортирования сточных вод.

Описание внутрифазных процессов и взаимодействий в гетерогенных средах довольно сложно. Поэтому, для получения приемлемых результатов для практического применения зачастую пользуются различными допущениями и упрощениями. Исследования в области движения газожидкостных потоков в трубопроводах проводились многими отечественными и зарубежными учеными, а именно: Армандом А. А., Кутателадзе С.С., Нигматулиным Р.И., Г.Уоллисом, Д. Верслюисом, Крыловым А.П., Мамаевым В.А., Одишарией Г.Э., Д. Чисхолмом, Дж. Хьюиттом, Лабунцовым Д. А. И. Тейтелом, А. Даклером и др.

В работах [1, 5, 10-12, 15, 16, 19] теоретически и экспериментально изучены основные

гидродинамические особенности газожидкостных потоков: типы течения, газосодержание, потери давления и т. д. Но все эти исследования и полученные параметры имеют ощутимую погрешность, связанную с большим количеством переменных, характеризующих двухфазное течение. Для понимания сути двухфазного движения представление о структуре потока (режиме движения) имеет большое значение, т.к. существенно влияет на определение потерь давления на отдельном расчетном участке. Изучению структуры потока и ее влияния на градиент давления в трубопроводе также посвящено множество научных трудов [1, 10]. Установлено, что структура двухфазного потока существенно зависит от расположения трубопровода относительно горизонта и направления движения фаз [5].

ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью работы является математическое описание газожидкостной структуры потока при транспортировании жидкости под действием вакуума, на основании которого будут предложены рекомендации для расчета вакуумных систем канализации.

Задачами работы является, определение расчетных параметров двухфазных потоков и потерь давления в системе вакуумного транспортирования жидкости, сведение этих данных в удобную для использования форму.

ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ

Следует заметить, что вакуумное транспортирование стоков имеет свои особенности. Одной из особенностей является периодичность действия вакуумной системы канализации - впуск сточных вод и воздуха происходит только в момент открытия вакуумного клапана. Также существенной особенностью является то, что в процессе транспортирования в вакуумном трубопроводе мы имеем дело с трехфазной системой «жидкость-твердая фаза-воздух». Однако, в связи с тем, что сточные воды малых населенных пунктов имеют высокую дисперсность за счет дробления перед сбросом в накопительную емкость, можно допустить, что плотность сточной жидкости не оказывает сильного влияния на процесс транспортирования сточных вод. Поэтому в данной работе многофазная смесь типа «жидкость-твердая фаза-воздух» рассмотрена в виде двухфазной водовоздушной среды.

Основной процесс, протекающий в системе вакуумной канализации - это движение сточной жидкости в трубе с наклоном к горизонту не более 10° под действием вакуума и расширения воздуха, забираемого из атмосферы с помощью самозадействующих клапанов специальной конструкции [7]. Движение газожидкостной смеси в системе вакуумной канализации начинается от клапана или водо-воздуховпускного устройства (ВВВУ) до первого перепадного колена, в котором движение останавливается до повторного открытия ВВВУ. При этом, происходит частичное накопление сточной жидкости в перепадном колене.

При повторном открытии ВВВУ в систему попадает новая порция сточной жидкости и воздуха, движение водовоздушной смеси на участке трубопровода продолжится, при этом накопленный в перепадном колене объем жидкости под действием расширившегося воздуха переходит на следующий отрезок сети. Следовательно, можно сказать, что движение газожидкостной смеси от одного перепадного колена к последующему, вплоть до вакуумной станции, повторяется, а, значит, расчет системы можно свести к расчету отрезка сети, ограниченному перепадным коленом и началом следующего перепада.

Основным параметром, предопределяющим эффективную работу системы и выбор

оборудования при вакуумном транспортировании, является величина создаваемого в сети вакуума, который в свою очередь зависит от потерь энергии на участках трубопровода. Это значит, что расчет системы в первую очередь должен быть направлен на учет всех потерь энергии в системе, в результате чего можно определить расчетную величину вакуумметрического давления.

При расчете систем для транспортировки двухфазных смесей очень важно правильно определить плотность смеси, которая в свою очередь зависит от газосодержания.

Для систем вакуумной канализации значение объемного расходного газосодержания е и скорости водовоздушной смеси были получены экспериментально с помощью лабораторной установки, которая рассмотрена подробно в работах [7, 9, 14].

Экспериментальное исследование

транспортирования жидкости под

вакуумметрическим давлением проводилось с

использованием трубопроводов диаметром 20 мм и 50 мм при вакуумметрическом давлении 20-40 кПа. Определено, что максимальная скорость водовоздушной смеси у8 достигается при объемном расходном газосодержании е = 0,71-0,74. При таком значении е соотношении газ-жидкость 0,3-

0,4 [7, 9].

На определение плотности смеси также влияет распределение фаз по длине трубопровода, что в свою очередь зависит от структуры движения. Для определения режима движения газожидкостной смеси под действием вакуума на лабораторной установке был проведен ряд экспериментов. В результате испытаний было определено, что режим движения в системе изменяется по длине трубопровода, что, вероятно, связано с особенностью устройства системы вакуумной канализации. Рассматриваемый участок

трубопровода с размеченными диапазонами изменения структуры потока представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Движение газожидкостной смеси на участке вакуумного трубопровода

Сечения 1-2 и 2-3 - пузырьковая структура, сечение 3-4 - снарядная структура, сечение 4-5 -расслоенная структура движения; 1- перепадное колено; а - угол наклона трубопровода к горизонтальной плоскости.

Как уже было отмечено, вакуумный трубопровод является нисходящим трубопроводом, т. е. расположен под углом к горизонту. Главное отличие горизонтальных и наклонных к горизонту каналов -в несимметричности гравитационных сил относительно оси канала. Это вызывает смещение газовой фазы к верхней образующей, а жидкой - к нижней. Поэтому, угол наклона к горизонту также является важным фактором при расчете транспортирования двухфазных смесей.

На основании вышесказанного, расчет системы необходимо выполнять для каждого участка, на котором происходит изменение структуры движения, отдельно, с учетом гидропневматических параметров, которые влияют на величину градиента давления именно на этом участке. В дальнейшем авторами предложено отрезки с разной структурой

движения в пределах расчетного участка называть юнитами.

При моделировании процессов вакуумного транспортирования водовоздушной смеси были приняты следующие допущения:

- значение скоростей движения смеси жидкость-газ, газа и жидкости принимались равными;

- каждая фаза движения сменяет одна другую последовательно,

-воздух не вырывается перед жидкостью до момента изменения структуры потока и движение происходит плавно, сменяясь одно другим.

Общие потери давления в системе (АР) определяются для каждого участка, на котором происходит изменение структуры движения, отдельно, с учетом гидропневматических параметров, которые влияют на величину градиента

давления I — I именно на этом участке в

зависимости от его длины х:

гхн Ж

М-]

Па

Рассмотрим каждый юнит в отдельности. Определим удельные потери давления на юните 1-2:

Па/м (2)

где ри - плотность водовоздушной смеси кг/м , рассчитывается в зависимости от объемного расходного газосодержания е.

уз - средняя скорость движения водовоздушной смеси, м/с;

Бша: - угол наклона трубопровода к горизонту; на юните 1-2,

- коэффициент Фаннинга водовоздушной смеси, определяется по эмпирическим зависимостям в зависимости от числа Рейнольдса [2].

d - диаметр трубопровода, м.

Удельные потери давления на юните 2-3 представляют собой ту же зависимость, но с учетом изменения угла наклона трубопровода к горизонту:

(Э2_3 = ри(^"51па+ту0, Па/м (3)

Бша - угол наклона трубопровода к горизонту на юните 2-3, °;

Удельные потери давления на юните 3-4 представляют собой более сложную зависимость.

Это обусловлено тем, что структура движения меняется на снарядную, которую упрощенно можно представить как расслоенную на участках образования пузырьков и пузырьковую в пространстве между ними. Условно структура потока с разделением ее на участки с пузырьковой и расслоенной структурой представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Фрагмент юнита 3-4 со снарядной структурой потока

Формула, описывающая зависимость давления представлена ниже:

потерь

Ж

\dx/з_4

.р . а-. 4 Ьь /fG.pG-v2.p- | ^-р^-Л

Ри gslna+ а Рз Уз 2 -с+ 2

Па/м

(4)

р5 - плотность водовоздушной смеси,

рассчитывается в зависимости от истинного

объемного газосодержания ф.

уо = УЬ - средняя скорость движения газа и воды

соответственно, для гомогенного потока

принимается равным скорости движения

водовоздушной смеси уз;

- коэффициент Фаннинга для газа и

жидкости, определяется в зависимости от числа

Рейнольдса [2]. ьь

--отношене длины, занимаемой жидкостью, к

общей длине рассматриваемого участка.

--отношене

Ьц

длины, занимаемой

к общей длине

водовоздушной смесью, к рассматриваемого участка.

8С, — смоченный периметр газа и жидкости соответственно, берется усредненное значение по длине рассматриваемого участка. Расчет производится с учетом критической глубины Икр, определенной исходя из уравнения удельной энергии сечения [9].

Юнит 4-5 имеет расслоенную структуру потока, для определения удельных потерь давления используется зависимость:

(-) =

-р3 • g■ slna +

4

^d2 Ьи V

Рс- Ус

-г. +

Па/м

(5)

Допущения, которые были приняты при моделировании данной системы, могут считаться верными для гомогенного потока. Однако, расслоенный режим движения, наблюдаемый на участке 4-5, независимо от характера разделения течения, к гомогенным потокам не относится. Следовательно, на данный участок допущение о равенстве скоростей уо = уь не распространяется. Определение скоростей движения газа уо и жидкости уь на участке 4-5 подробно рассмотрено в [9].

Для оценки результатов экспериментальных исследований с помощью теории подобия определено соотношение отдельных геометрических и технологических параметров работы реальных и лабораторных вакуумных систем.

В общем виде зависимость потерь давления в системе вакуумного транспортирования можно записать:

АР = : (р8, у8, d, Ь, Цз)

(6)

где АР - потери давления, Па; р5 - плотность водовоздушной смеси, кг/м3; у5 - скорость водовоздушной смеси, м/с; d - диаметр трубопровода, м; Ь - длина участка трубопровода, где скорость у, является постоянной величиной, м;

^ - коеффициент динамической вязкости водовоздушной смеси, Па- с.

Решением системы уравнений, составленной на основе матрицы степени размерностей величин данной зависимости, получен критерий подобия, который полностью включает гидродинамические и геометрические факторы движения водовоздушной смеси:

^ (7)

П =

Vs 'Ps • L

Критерий подобия nj позволяет использовать результаты экспериментальных исследований и разработать рекомендации по проектированию и расчету систем вакуумной канализации.

Расчет вакуумной системы канализации в связи с особенностями ее работы выполняется каждого отдельно взятого расчетного участка и сводится к подбору диаметра трубопровода d, общей длины расчетного участка трубопровода Ьобщ, длин юнитов и определению потерь давления АР на расчетном участке при заданном расходе жидкости Ql. Современным подходом к решению данной задачи является использование компьютерных программ и редакторов, таких как Excel или Mathcad. На основании полученных зависимостей далее предложен алгоритм расчета участка вакуумной системы канализации с использованием математического редактора Mathcad. Рекомендации для расчетов первого приближения выполнены для оптимального газосодержания е = 0,73, полученного при экспериментальных исследованиях с ВВВУ и вакуумметрического давления в системе АР = 40 кПа при скорости водовоздушной смеси vs = 3,5 м/с.

1. При заданном расходе сточной жидкости QL назначается диаметр вакуумного трубопровода d (табл. 1). Минимальный расход сточных вод 1,5 дм3 обусловлен объемом придомовой накопительной емкости 30...50 дм3 и временем открытия ВВВУ 2.10 с.

Таблица 1.

Рекомендуемые диаметры труб для вакуумных систем канализации

Ql, дм3/с d, мм Ql, дм3/с d, мм Ql, дм3/с d, мм Ql, дм3/с d, мм

1,5 63 5 75 8,5 90 30 110

2 63 5,5 75 9 90 35 125

2,5 63 6 75 9,5 90 40 125

3 63 6,5 75 10 90 45 125

3,5 63 7 75 15 90 50 160

4 63 7,5 75 20 110 55 160

4,5 75 8 90 25 110 60 200

2. Длину расчетного участка Ь^ следует рассчитывать в зависимости от выбранного диаметра трубопровода согласно критериальному комплексу П при сохранении постоянных значений газосодержания, вакуумметрического давления и скорости движения водовоздушной смеси. После получения значений Ь^ необходима проверка на критическое заглубление трубопровода по длине при условии прокладки вакуумной сети с минимальным уклоном.

Рекомендуемые длины расчетных участков и высоты перепадного колена (длина юнита 1-2 Ь^ в зависимости от диаметра трубопровода представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Рекомендуемые длины юнита 1-2 (высота

d, мм Lb м Lобщ, м d, мм Lb м Lобщ, м

63 0,11 55 160 0,21 105

75 0,12 60 180 0,23 115

90 0,14 70 200 0,25 125

110 0,16 80 225 0,28 140

125 0,18 90 250 0,3 150

Графическое отображение рекомендаций по выбору диаметра и длин расчетных участков вакуумной системы канализации представлены на рис. 3.

3. Для дальнейшего расчета при предварительно назначенном диаметре и рассчитанной общей длине трубопровода необходимо рассчитать длины остальных юнитов (Ь2, Ь3, Ь4). Выполняется данный расчет с учетом критериального комплекса П1, который справедлив на участках с одинаковой скоростью водовоздушной смеси, с использованием эмпирического коэффициента к (для пузырьковой структуры кп = 0,055, для снарядной структуры к = 0,04).

L,„ =

AP ■ d

v2 ■

(8)

Р* ■ к

Потери давления АР, диаметр d, средняя скорость водовоздушной смеси у< - изменяемые величины, от которых зависят величины длин Ь2 и Ь3.

Длина юнита 4-5 (Ь4) рассчитывается как разность длины расчетного участка Ьобщ и длин юнитов 1-2, 2-3 и 3-4 (Ь1, Ь2, и Ь3 соответственно).

4. При известных длинах юнитов дальнейший расчет сводится к корректировке предварительно выбранных параметров у5 и е и выполняется в программе Mathcad. Несмотря на то, что конструкция ВВВУ предполагает возможность его настройки на впуск любого соотношения расходов жидкости и воздуха, рекомендуется придерживаться одинакового значения е по всей сети, во избежание усложнения расчетов по определению средневзвешенного газосодержания на расчетных участках. Если на данном этапе полученные значения скорости и газосодержания удовлетворяют поставленным целям, корректировку можно не проводить.

ей И н

я

^

о ^

о я н

я

Л й я я ч

О Н—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—г 30

2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 15 25 Расход сточных вод, дм3/с Рис. 3. Рекомендации по выбору диаметра трубопровода и длин расчетных участков вакуумной системы

канализации в зависимости от расхода сточных вод 1 - зона выбора диаметра трубопровода d; 2 - зона выбора длины расчетного участка Ьобщ.

5. Окончательный расчет предполагает определение потерь давления на расчетном участке АР с помощью приведенной выше зависимости (1). Алгоритм расчета приведен на рис. 4.

Рис. 4. Алгоритм расчета вакуумных систем канализации.

Таким образом, возможно рассчитать участок вакуумной канализации любой сложности при любом расходе сточной жидкости.

ВЫВОДЫ

Анализ литературных источников показал, что на сегодняшний день вопрос канализования малых населенных пунктов стоит перед многими государствами мира. Во многих местах его уже решают с помощью альтернативных способов канализования, одним из которых является вакуумная система канализации. Более широкое применение данной системы возможно с появлением научного обоснования и строгих математических зависимостей.

В данной статье предложено математическое описание движения газожидкостной смеси под действием вакуумметрического давления. Предложен метод расчета потерь давления с учетом изменения структуры потока для участка трубопровода при транспортировании жидкости под вакуумом. Также даны рекомендации по выбору диаметров трубопроводов и длин расчетных участков в зависимости от расхода жидкости при оптимальном режиме работы вакуумной системы транспортирования жидкости.

Установлено:

- расчетная зависимость для определения потерь давления в системе вакуумного транспортирования жидкости отображает зависимость от основных гидропневматических характеристик, что делает ее довольно гибкой в ее применении для различных условий проектирования;

- расчет всей системы транспортирования жидкости под действием вакуумметрического давления может быть сведен к расчету одного участка;

- рекомендованы оптимальные значения средней скорости водовоздушной смеси 3,5 м/с и газосодержании 0,73 для вакуумной системы для экспериментальным;.

- предложен метод расчета с помощью программы Mathсad, позволяющий скорректировать

эффективной работы условий, близких к

величину потерь давления в системе вакуумной канализации при различных значениях средней скорости водовоздушной смеси и газосодержания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Brennen, Ch. E. Fundamentals of Multiphase Flows [Text] / Ch. E. Brennen. - California Institute of Technology, Pasadena, California, 2008. - 410 p.

2. Jing-yu Xu, Studies on two-phase co-current air/non-Newtonian shear-thinning fluid flows in inclined smooth pipes [Text] / Jing-yu Xu, Ying-xiang Wu, Zai-hong Shi and other // International journal of Multiphase flow, 2007. - N 33. - P. 948 - 969.

3. Dezentrale Abwasserreinigung im landlichen Raum [Text] / U. Kapteina // Neue Landschaft, 1999. - N 6. - Р. 388 - 390.

4. Гироль Н.Н. Необходимый элемент качества жизни. О технологических схемах водоотведения в сельской местности Украины на основе опыта стран Центральной и Восточной Европы: [Текст] / Гироль Н.Н., Проценко С.Б., Гироль А.Н, Ковальский Д, Лагуд Г и др // ВодаMagazine. - Москва, 2014. - № 11(87). -стр. 22-28.

5. Автушко Е.А. О целевой программе «Чистая вода» на 2011 - 2017 гг.: Вестник Сибирского государственного индустриального университета: [Текст] / Автушко Е.А. // Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2014. - № 4(10). - стр. 56-59.

6. Small wastewater treatment plants III [Text] / Y. Watanabe // Water Science and Technology, 1997. - Vol. 35, N 6. - P. 1-154.

7. Григоренко, Н. И. Исследование параметров основных элементов гидропневматической вакуумной системы канализации в лабораторных условиях: [Текст] / Н. И. Григоренко // Х Мшнар. наук. конф. молодих вчених, астранпв i студенпв: Вюник ДонНАБА. - Макивка: ДонНАБА, 2011. - №3(89). - С. 110 - 112.

8. Зайченко Л. Анализ реального водопотребления в жилищном фонде: [Текст] / Зайченко Л., Синежук И. // Motrol. Commission of motorization and energetics in agriculture: Polish Academy of sciences. - Lublin, 2012. - Vol. 14.1. - P. 54-57.

9. Нездойминов, В. И. Математическое описание газожидкостной структуры потока в системе

транспортирования жидкости под вакуумом [Текст] / В. И. Нездойминов, В. С. Рожков, Н. И. Григоренко, Д. В. Заворотный // Motrol. Commision of Motorization and Energeticsin Agriculture. - Lublin, 2013. - Vol. 15, №6. - P. 125-132

10. Лабунцов, Д. А. Механика двухфазных систем. Учебное пособие для вузов [Текст] / Д. А. Лабунцов, В. В. Ягов. - М.: изд-во МЭИ, 2000. - 374 с.

11. Мамаев, В. А. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах [Текст] / В. А Мамаев, Г. Э. Одишария, Н. И. Семенов, А. А. Точигин. - М.: «Недра», 1969. - 208 с.

12. Марон В. И., Гидравлика двухфазных потоков в трубопроводах [Текст] / В. И. Марон. - СПб.: изд-во «Лань», 2012. - 256 с.

13. Нездойминов, В. И. Применение вакуумной канализации для малых населенных пунктов в Украине: [Текст] / В. И. Нездойминов, Н. И. Григоренко, Д. В. Заворотный // Науковий вюник будавництва. - Харшв: ХОТВ АБУ, 2010. - (60). - С. 241 - 247.

14. Нездойминов, В. И. Модель работы и расчет потерь давления на участке трубопровода системы вакуумной канализации [Текст] / В. И. Нездойминов,

B. С. Рожков, Н. И. Григоренко // Науковий вюник будавництва. - Харюв: ХОТВ АБУ, 2012. - (70). - С. 312 - 317.

15. Нигматулин, Р. И. Динамика многофазных сред, в 2-х частях [Текст] / Р.И. Нигматулин. - М.: «Наука», 1987. - Ч.1. - 464 с.

16. Ситенков, В. Т. Гидравлика. Теория и расчет двухфазных систем [Текст] / В. Т. Ситенков. -Нижневартовск, 2006. - 204 с.

17. Уоллис, Г. Одномерные двухфазные течения [Текст] / Г. Уоллис. - М.: «Мир», 1972. - 440 с.

18. Чередниченко, И. Л. Вакуумная канализация -инновационная технология для сбора сточных вод [Текст] / И. Л. Чередниченко // С.О.К., 2009. - №1. -

C. 16 - 19.

19. Raclavsky Jaroslav. Problematika navrhovani venkovnich podtlakovych systémû stokovych siti [Text] / J. Raclavsky // Brno: VITIUM, 2011. - 35 s.

20. Чисхолм, Д. Двухфазные течения в трубопроводах и теплообменниках [Текст] / Д. Чисхолм. - М.: «Недра», 1986. - 204 с.

V. I. Nezdoyminov, V. S. Rozhkov, N. I. Grigorenko

RECOMMENDATIONS FOR CALCULATION METHODS OF VACUUM SEWAGE FOR

SMALL COMMUNITIES

Annotation. The design method of vacuum transportation of gas-liquid mixture into inclined pipelines was developed and the impact of key factors to this process was defined. For the first time the structure of the flow of gas-liquid mixture was determined and regimes of liquid-to-air mixture in a vacuum transportation were identified. The mathematical model for calculating of the vacuum pressure losses in the pipe section was suggested, including the influence of the length and mode of motion of each unit with a different structure of the flow inside the pipe. The basic criteria that characterized the hydrodynamic and geometric parameters of the vacuum system were defined. The optimal gas content, velocity of gas-liquid mixture and the lengths of units on the pipe section in a vacuum transportation system were determined by the laboratory studies. Key words: two-phase flow, flow structure, gas-liquid mixture, gas content, pressure loss, the vacuum sewer system