CC BY
11
--© И.С. Сухарев, 2015
УДК 627.748:621.879.45 И.С. Сухарев
СИСТЕМА АЭРАЦИИ ГРУНТОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Приведен вариант пневматической схемы системы аэрации вязкопластич-ной жидкости грунтонасосных установок. Произведено обоснование использования в системе устройства прерывания потока газа, принцип действия и вариант его конструкции.
Ключевые слова: аэрация, вязкопластичная жидкость, прерыватель потока газа.
Знергоэффективность грунтонасосных установок является важнейшим эксплуатационным параметром землесосных земснарядов. Максимальный эффект достигается за счет добычи грунта естественной влажности. На сегодняшний день существуют грунтонасосные установки, позволяющие осуществлять забор грунта без разбавления его водой, например, шнековые грунтозаборные устройства [1]. Дальнейший гидротранспорт высоковязких и особенно вязкопластичных грунтов по напорным грунтопроводам связан с повышенными удельными энергозатратами и повышенным гидравлическим уклоном в связи со сложной реологией и высокой вязкостью перекачиваемых жидкостей. Для повышения энергоэффективности и дальности транспортирования необходимо введение в состав грунтонасосных установок специальных устройств - например, вибрационных и ультразвуковых установок.
Для решения поставленной задачи наиболее простым и эффективным средством является использование системы аэрации грунтонасосных установок. Эффект повышения текучести вязкопластичных жидкостей основан на создании особой структуры течения газо-жидкостной смеси, при которой пузырьки газа равномерно распределены по поперечному сечению трубопровода, образуя мелкодисперсную фазу. Определяющим параметром для создания подобной структуры течения является размер пузырька газа, который будет не всплывать, а удерживаться в слое вязкопластичной жидкости за счет наличия предельного напряжения сдвига. Расчетный радиус необ-
холимого пузырька воздуха в зависимости от величины предельного напряжения сдвига установлен в [2].
Для обеспечения определенного количества подаваемого воздуха на образование одного пузырька газа, а также момента отрыва от поверхности истечения необходимо введение в напорную газовую часть прерывателя потока. Основной функцией данного устройства является подача необходимой порции газа с заданной частотой и возможность регулировки данных параметров.
На рис. 1 представлена схема одного из вариантов системы аэрации грунтонасосной установки. В состав системы входит компрессор с приводом, золотниковый прерыватель потока газа, состоящий из клапана регулировки давления и пневмоци-
линдра, непосредственно аэратор. Изменение объема подаваемой порции воздуха происходит за счет регулировки редукционного клапана, а частота - воздействием на привод плунжера.
Аэратор должен обеспечивать равномерное распределение пузырьков газа по поперечному сечению трубопровода. Один из вариантов эффективной конструкции аэратора представлен на рис. 2.
Применение в грунтона-сосных установках предлагаемой аэрационной системы позволит снизить удельные энергозатраты на гидротранспорт вязкопластичных грунтов на 20—35%. Простота и надежность данной системы имеет выгодные преимущества перед использованием дорогостоящих вибрационных и ультразвуковых устройств, а также другими
Рис. 1. Схема системы аэрации грунтонасосной установки
Рис. 2. Конструкция аэратора
способами повышения текучести грунта за счет введения ПАВ, которые могут повлиять на качество конечного продукта. Использование в качестве дискретной фазы воздуха позволяет снять необходимость в выделении значительных площадей под чеки-остойники. Внедрение систем аэрации на действующих и строящихся землесосных земснарядах позволит решить одну из важнейших задач по повышению энергоэффективности грун-тонасосных установок.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арефьев H.H. 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. -389с.
2. Арефьев H.H., Сухарев И.С. Расчет радиуса пузырька газа при аэрации вязкопластичных жидкостей. Вестник ВГАВТ, № 40. - Н.Новгород, 2014-с. 241-243. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Сухарев Илья Сергеевич — аспирант, Волжский государственный университет водного транспорта, e-mail: [email protected]
UDC 627.748:621.879.45 AERATION SYSTEM FOR SUCTION EQUIPMENT
Sukharev I.S., Postgraduate student, Volga State University of Water Transport, Russia.
The pneumatic circuit of aeration system for viscoplastic fluids in suction equipment is described. The use of gas flow interruption in the system is substantiated, and its mode and alternative designs are presented.
Key words: aeration, viscoplastic fluid, gas flow interrupter.
REFERENCES
1. Aref'ev N.N. Nauchnoe obosnovanie tehnicheskih reshenij i razrabotka na ih os-nove sredstv povyshenija jeffektivnosti sudovyh jenergeticheskih ustanovok zemlesosnyh snarjadov (Scientific justification of technical solutions and development tools for improving the efficiency of ship power plants, dredges): diss. na soisk. uch. st. d.t.n.: 05.08.05/ Niko-laj Nikolaevich Aref'ev; VGAVT. N. Novgorod, 2010. 389 p.
2. Aref'ev N.N., Suharev I.S. Raschet radiusa puzyr'ka gaza pri ajeracii vjazkoplastich-nyh zhidkostej (Calculation of the radius of a gas bubble during aeration with viscoelastic fluids). Vestnik VGAVT, № 40. N.Novgorod, 2014. pp. 241-243.
