CC BY
5«Проблемы развития водного хозяйства и пути их решения», Mryn,MocKBa,2011,c.201-205.
5. Троицкая М.Н.Пособие к лабораторным работам по механике грунтов.М.: Изд.МГУ,1991,303 с.
6. Фролов Н.Н., Засов С.В., Хужакулов Р. Особенности напряженно-деформативного состояния лессовых просадочных оснований сооружения. НИИТЗИ агропром Минселхоза РФ, № 69, ВС-96, Деп.,М., 1996
7. Хужакулов Р., Засов С.В., Бобомуродов Ф. Особенности функционирования гидромелиоративных систем в аридной зоне земледелия International Scientific and practical Conferense "WORLDScience", UAE,Ajman, №4(4), Vol.1,December 2015,48-51
8. Хужакулов Р. Гидротехнические сооружения ирригационных систем на лессовых просадочных грунтах республики Узбекистан. «Инновационные технологии», №1 (33), 2019, с.52-57.
9. А.с.922229.Устройство для исследования физико-механических свойств грунта стенках щурфа/Моск. гидромелиоративный ин-т: Авт. изобрет. Фролов Н.Н., Засов С.В., Докин В.А.-Заявл. 6.06.80 №2937372.-Б.И.1982,№15, с.93.
10. А.с.1717700.Водопроводящее сооружение на просадочных грунтах. /Моск. гидромелиоративный ин-т: Авт.изобрет.Засов С.В. Хужакулов Р. -Заявл. 15.06.1990 , №4839512.-Б.И.1992.№ 9.
УДК 532.595:532.529 Жонкобилов У.У, Жонкобилов С.У., Ражабов У.М., Хушиев Ш.П.
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛИТРОПЫ НА ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР С ДВУХКОМПОНЕНТНЫМ ПОТОКОМ
Жонкобилов У.У. - д.т.н., Ражабов У.М. - ассистент (КарИЭИ); Жонкобилов С.У. - докторант (ТИИИМСХ); Хушиев Ш.П. - ассистент (Каршинский филиал ТИИИМСХ)
Мацолада политропа коэффициентининг гидравлик зарба жараёнида напорли газли суюцлик оцимида назарий ва экспериментал тадцицоти натижалари келтирилган. Бунда таклиф этилаётган усул буйича политропа коэффициентининг щсобий цийматлари тажриба маълумотлари билан ишончли мос келиши, шунингдек политропа коэффициентининг циймати узгарувчанлиги исботланган. Бажарилган тажрибалар политропа коэффициентининг политропик характерга эга эканлигини исботлайди.
Калит сузлар: гидравлик зарба, хдвонинг сикилиш-кенгайиш конуни, икки компонентли (газ-суюклик) босим окими, политроп коэффициента, зарба тулкинларининг таркалиш тезлиги, изотермик жараён, адиабатик жараён.
The article presents the results of theoretical and experimental investigation of the polytropic coefficient at hydraulic shock with gas-liquid pressure flow. At the same time, a reliable coincidence of the results of calculations of the polytropic coefficient according to the proposed method with experimental data was obtained, which also proves the variability of the value of the polytropic coefficient during a hydraulic shock in a gas-liquid flow. The experiments carried out prove that the polytropic coefficient has a strictly polytropic character.
Key words: hydraulic shock, air compression-expansion law, two-component (gas-liquid) pressure flow, polytrope coefficient, impact wave propagation velocity, isothermal process, adiabatic process.
Введение. Точность расчета двухкомпонентного (газожидкостного) напорного потока на гидравлический удар зависит от надежного значения коэффициента политропы n. В инженерной практике есть проблема о подборе численного значения коэффициента
политропы п, который учитывает закон сжатия-расширения воздуха в двухкомпонентном (газожидкостном) напорном потоке. В работах [1,2,3,4,5] авторы рекомендуют принимать закон сжатия - расширения воздуха в газожидкостном (воздух и вода) напорном потоке адиабатическим п = 1,41, а другие авторы [6,7,8,9,10] принимают п = 1,0, считая, что процесс сжатия-расширения воздуха в системе является изотермическим. В то же время в работах [11,12] утверждается, что процесс сжатия - расширения воздуха в системе протекает по политропическому закону. Поэтому обоснование правильного выбора численного значения коэффициента политропы при расчетах напорных газожидкостных систем на гидравлический удар с разрывом сплошности потока является очень важным, так как от этого зависит достоверность определения скорости распространения волны удара, а также минимального и максимального напоров в напорной системе.
Методика проведения исследований. Скорость распространения волны удара -важнейший параметр при расчете гидравлического удара. При выводе зависимости для определения скорости распространения волны удара приняты изменения массы двухкомпонентного напорного потока в элементарном участке трубопровода за время At. При этом принимались следующие допущений [3]:
1) средние скорости компонентов двухкомпонентного потока (воздуха и воды) равны средней скорости смеси потока;
2) компоненты двухкомпонентного потока достаточно хорошо перемешаны друг с другом;
3) уравнение переноса массы распадается на независимые уравнения переноса массы каждой составляющей двухкомпонентного потока;
4) за время удара не происходит ни поглощения, ни выделения воздуха, т.е. масса воздуха в двухкомпонентном потоке постоянна;
5) объемная концентрация воздуха незначительна ^=0,03;
6) процесс изменения объема воздуха считается адиабатическим, т. е. п = 1.4.
Зависимости, полученные в соответствии с изложенной методикой, эквивалентными
преобразованиями приводятся к уравнению вида (1) [3].
Нами было проведено сопоставление опытных значений скорости распространения волны гидравлического удара в двухкомпонентном потоке Соп со значениями Ср, вычисленными по зависимости (1) [3]. На напорном трубопроводе насосной установке возникает нестационарный процесс (прямой гидравлический удар с понижения давления) (Рис.1) при внезапном отключении электропитания к двигателю насоса. От очага гидравлического удара на оптимальном расстоянии трубопровода устанавливается датчик. По времени пробега ударного давления участка заданной длины определяется скорость волны распространения напорного нестационарного процесса [1,2,3,4].
Для экспериментального определения численного значения коэффициента политропы п в двухкомпонентном газожидкостном напорном потоке в экспериментальной установке (насосная станция «Камилон», г.Карши) были выполнены специальные опыты, состоящие из нескольких серий (Рис 1), методика проведения которых изложена в [3].
На экспериментальной установке можно проводить экспериментальные исследования гидравлического удара как в однофазном (вода) жидкости, так и в двухкомпонентном газожидкостном (вода + воздух) потоке.
Блок подачи сжатого воздуха 7 (Рис.1) предназначен для проведения экспериментальных исследований нестационарного процесса в двухкомпонентном газожидкостном потоке (Рис.2).
Среднее квадратичное отклонение опытных значений Соп от вычисленных по формуле (1) [3] составляет 12,7 %.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки:
1 - резервуар; 2,6 - задвижка; 3 - насос (марки К-80-65-160); 4 - манометр;
5 - быстродействующий пробковый кран (обратный клапан); 7 - блок подачи сжатого воздуха; 8 - напорный трубопровод; 9 - напорный бассейн; Д-1, Д-2 - датчики давления.
Необходимо отметить, что при исследованиях и анализе гидравлического удара пользовались следующими приборами и аппаратурой.
1. Первичный мембранный преобразователь (датчик) давления. Произвдлитель: DFROBOT(Китай).
2.Специально разработанный интеллектуальный вторичный преобразователь (Протокол калибровки. Номер протокола UZ-14/—2021. Национальный метрологический институт Узбекистана. Лаборатория «Измерение расхода и давления жидкости и газа».). Сигнал об изменении гидродинамического давления во время удара с интеллектуального преобразователя (ИДД-1) подается прямо на портативный компьютер.
3. Быстродействующий пробковый кран, который обеспечивает для создания гидравлического удара в напорном трубопроводе насосной установки. При проведении эксперимента время закрытия пробкового крана составляло 0,02-0,05 сек [3].
Предположительно, одна из возможных причин данных расхождений состоит в том, что процесс сжатия газа при гидравлическом ударе в двухкомпонентном газожидкостном потоке не является точно адиабатическим. По всей вероятности, значение коэффициента политропы п лежит в пределах от 1 до 1,4.
Результаты исследований. Чтобы получить значение п, соответствующее опытным данным, воспользуемся методом наименьших квадратов и найдем минимальное значение выражения [13,14]:
I — _ —
Р = 1 ()2'
1 —оп
где —р = /1(РСV п) - расчетные значения скорости распространения волны гидравлического удара по формуле (1) [3];
—оп = ЖУ0,Ф,п)- скорость распространения волны гидравлического удара по данным опытов; i - число опытов.
Будем искать п - соответствующее с минимальным значением Г с точностью до ±0,5 % и сам выражение по плану «минимакса» [13,14]. Задача состоит в том, чтобы решить систему разностных уравнений в диапазоне х' = 1 < п < х" = 1,4 с точностью 77 = ±0,5 %, т.е. должно быть
п<-1——,
ип + 2
где х' = 1 и х" = 1,4 - границы интервала искомого п ; ип+2 - число Фибоначчи, определяемое следующим соотношением Цп+2 = ип+1 + Цп ; п - число шагов.
1.4 -1.0 4
Если ] <-« 0,5 %, то и„+7 >-= 80.
' 80 "+2 0.005
Найдем и„+2 > 80. Таблица значений чисел Фибоначчи запишется так:
и0 = 0,и1 = I ,и2 = I ,из = 2,и4 = 3,и5 = 5,иб = 8,
и = 13,и = 21,и = 34,и10 = 55,^ = 89,т.е,ии = 89 и следовательно, для определения значения Fcточностью 77 = ± 0,5 % потребуется произвести вычисления выражения 77 = 11 -2 = 9 раз.
Рис. 2. Блок подачи сжатого воздуха: 1 - компрессор; 2 - трубопровод для подачи воздуха; 3,4 - вентили; 5 - манометр; 6 - ротаметр; 7 - обратный клапан; 8 - напорный трубопровод.
Показатели политропы п, при которых вычислялись значения F и сами значения выражения F приведены в табл. I.
Таблица I
Значения показатели политропы п и выражение ¥
п 1,152 1,163 1,174 1,183 1,192 1,201 1,212
F* 104 14859 14690 13958 14504 11197 10905 10256
Таким образом, минимальному значению выражения F = 1,0256 соответствует по равное 1,212. Этот результат получен при анализе несколько серий опытных значений скорости распространения волны гидравлического удара в натурных и лабораторных условиях при воздухосодержании до 3 % по объему при атмосферном давлении. Однако в проведенных экспериментах не ставилось целью изучение влияния структуры двухкомпонентного потока на значения скорости распространения волны гидравлического удара.
Выводы. В заключение можно отметить, что результаты исследований (Таблица № 1) показывают, что значение коэффициента политропы п не является постоянным. Среднее значение коэффициента политропы, полученное в опытах, составляет п =1,182. В расчетах напорных трубопроводных систем на гидравлический удар с двухкомпонентным потоком принимается с некоторым запасом п =1,20, что также доказывает достоверности рекомендации Д.А.Фокса [12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Жуковский Н. Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. - М., Гостехиздат, 1949, - 104 с.
2. Рахматулин Х.А., Мирхамидова Х.Б. Гидравлический удар в трубах круглого сечения при движении многофазных сред. - Изв. АН УзССР, сер. техн. наук: Механика, 1970, № 5, с. 27...30.
3. Арифжонов А.М., Жонкобилов У.У. Гидравлический удар в однородных и газожидкостных напорных трубопроводах. Монография. Тошкент, ТИИИМСХ, 2018. -142 с.
5. Алышев В.М. Исследование формирования и распространения импульсов давления в водоводах. Отчет НИС МГМИ по хоздоговорной теме № 21- 10.- М.,1982. - 115 с.
6. Evangelisti G. Waterkammer analysis by the Method of characteristics. - L'Energia, Elektrica/ -Milano, 1969, v. 86, № 42, p.839-858.
7. Jonkobilov U., Jonkobilov S., Rajabov U., Bekjonov R., Norchayev, A. Shock wave velocity in two-phase pressure flow. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. 1030. Pp. 012129. DOI:10.1088/1757-899X/1030/1/012129.
8. Arifjanov A.M., Jonkobilov U. U., Jonkobilov S.U., Bekjonov S. R. The Hydraulic Impact Wave Propagation Speyed Study in a Two-Phase Flow. International Journal for Innovative Engineering and Management Research Vol 09 Issue11, Nov 2020 ISSN 2456 - 5083 www.ijiemr.orgVolume 09, Issue 11, Pages: 94-100.
9. Дикаревский В.С. Водоводы. Монография. Труды РААСН. строительные науки.т.3 -М.: РААСН, 1997. - 200 с.
10. Дикаревский В.С., Капинос О.Г. Водоснабжение и водоотведение. -С-б.: ПГУПС, 2005.-155с.
11.Лямаев Б.Ф., Небольсин Г.П., Нелюбов В.А. Стационарные и переходные процессы в сложных гидросистемах. Методы расчета на ЭВМ. - Л., Машиностроение, 1978. - 192 с.
12. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося движения в трубопроводах (пер. с англ.). - М., Энергоиздат, 1981. - 247 с.
13. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. - М.,1984 - 831 с.
14. Жонкобилов У.У. Жонкобилов С.У. Экспериментальное исследование коэффициента политропы при гидравлическом ударе с воздушно-водяном потоком. Журнал «Архитектура. Строительства. Дизайн», Ташкент, №4, 2019. - С.193-195.
УДК № 621.224 Уралов Б.Р., Хазратов А.Н., Саидов И.Э. Норчаев А.Ж.
ВЛИЯНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РУСЛА ДЕРИВАЦИОННЫХ КАНАЛОВ НА МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ НАПОР ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Уралов Б.Р. - к.т.н., доцент (ТИИИМСХ), Хазратов А.Н. - д.ф.т.н.; Саидов И.Э. - старший преподаватель; Норчаев А.Ж. - ассистент (КарИЭИ)
Ушбу мацолада деривацион каналлар морфометрик элементларининг гидроэлектростанцияларнинг манометрик босимига таъсирини аницлаш буйича тадцицотлар натижалари келтирилган.
Калит сузлар: гидроэлектр станциялари ва бурилиш каналлари, гидроэнергетика иншоотлари, бурилиш каналларининг гидравлик каршилиги, каналнинг морфометрик элементлари, Рейнольдс сони, нисбий гадир-будурлик.
This article presents the results of studies to determine the influence of the morphometric elements of the channel of the diversion channels on the manometric pressure of hydroelectric power plants.
Key words: hydroelectric power plants and diversion canals, hydropower facilities, hydraulic resistance of diversion canals, morphometric elements of the channel, Reynolds number, relative roughness.
