Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛОВ ТРУБОПРОВОДОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СТЕНДОВ НА ИХ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ'

ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛОВ ТРУБОПРОВОДОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СТЕНДОВ НА ИХ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
122
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД / ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ / СОПРОТИВЛЕНИЕ / ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ / МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТРУБЫ / ЭКСПЕРИМЕНТ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Саврико А.В., Лымич С.Н., Кружаев К.В., Левин В.С., Москвичев А.В.

Приведено исследование зависимости газодинамических характеристик стенда от применяемого материала трубопровода. Oсновополагающими факторами, влияющими на работоспособность стенда, являются выходные параметры - давление и расход рабочего тела, которые напрямую зависят от потерь давления на трение, создаваемого элементами стенда. Для оценки степени влияния материалов на потери стенда выбраны два вида труб: полипропиленовые и металлические. Аналитические расчёты потери давления рассматриваемых трубопроводов из различного материала показали, что трубопроводы из полипропилена предпочтительнее. Однако при проведении эксперимента получены противоположные данные, которые показали, что в полипропиленовых магистралях возможно присутствие значительного количества диафрагм: в местах пайки труб, образовавшихся в процессе изготовления. Именно этот факт способствует существенному повышению значений сопротивлений в полипропиленовых трубопроводах на 20 % по сравнению со стальными трубами, где диафрагмы отсутствуют. В результате проведения исследования был введен коэффициент, учитывающий влияние диафрагм полипропиленового трубопровода при аналитическом расчете на сопротивление. Для сохранения более точных снимаемых значений с газодинамических стендов целесообразнее использовать трубопроводы из металла, в которых рассчитать потери возможно с отклонениями до 3 %

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Саврико А.В., Лымич С.Н., Кружаев К.В., Левин В.С., Москвичев А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF GAS-DYNAMIC TESTING RIG PIPELINES MATERIAL ON THEIR DYNAMIC CHARACTERISTICS

Here we give the study of the dependence of the gas-dynamic characteristics of the stand on the pipeline material used. The fundamental factors affecting the performance of the stand are the output parameters-the pressure and flow rate of the working fluid, which directly depend on the friction pressure losses created by the elements of the stand. To assess the degree of influence of materials on the losses of the stand, we selected two types of pipes: polypropylene and metal. Analytical calculations of the pressure loss of the considered pipelines made of various materials have shown that pipelines made of polypropylene are preferable. However, during the experiment, we obtained the opposite data, which showed that a significant number of diaphragms may be present in polypropylene pipelines: in the places of soldering of pipes formed during the manufacturing process. This fact contributes to a significant increase in the resistance values in polypropylene pipelines by 20 % compared to steel pipes, where there are no diaphragms. As a result of the study, we introduced a coefficient that takes into account the influence of polypropylene pipeline diaphragms in the analytical calculation of resistance. To preserve more accurate values taken from gas-dynamic stands, it is more expedient to use metal pipelines in which it is possible to calculate losses with deviations of up to 3 %

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛОВ ТРУБОПРОВОДОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СТЕНДОВ НА ИХ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ»

DOI 10.36622/^Ти.2021.15.5.017 УДК 620. 1-1/-9

ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛОВ ТРУБОПРОВОДОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СТЕНДОВ НА ИХ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

А.В. Саврико, С.Н. Лымич, К.В. Кружаев, В.С. Левин, А.В. Москвичев Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

Аннотация: приведено исследование зависимости газодинамических характеристик стенда от применяемого материала трубопровода. Основополагающими факторами, влияющими на работоспособность стенда, являются выходные параметры - давление и расход рабочего тела, которые напрямую зависят от потерь давления на трение, создаваемого элементами стенда. Для оценки степени влияния материалов на потери стенда выбраны два вида труб: полипропиленовые и металлические. Аналитические расчёты потери давления рассматриваемых трубопроводов из различного материала показали, что трубопроводы из полипропилена предпочтительнее. Однако при проведении эксперимента получены противоположные данные, которые показали, что в полипропиленовых магистралях возможно присутствие значительного количества диафрагм: в местах пайки труб, образовавшихся в процессе изготовления. Именно этот факт способствует существенному повышению значений сопротивлений в полипропиленовых трубопроводах на 20 % по сравнению со стальными трубами, где диафрагмы отсутствуют. В результате проведения исследования был введен коэффициент, учитывающий влияние диафрагм полипропиленового трубопровода при аналитическом расчете на сопротивление. Для сохранения более точных снимаемых значений с газодинамических стендов целесообразнее использовать трубопроводы из металла, в которых рассчитать потери возможно с отклонениями до 3 %

Ключевые слова: газодинамический стенд, потери давления, сопротивление, полипропиленовые трубы, металлические трубы, эксперимент

Введение

Постановка задачи

При проектировании и разработке газодинамических стендов основополагающими факторами, влияющими на работоспособность системы, являются выходные параметры - давление и расход рабочего тела. Это связано с тем, что от значений данных параметров напрямую зависит производительность газодинамического стенда [1].

Важно отметить, что наибольшее влияние на вышеуказанные факторы оказывает тип и диаметр трубопровода, поэтому выбор его материала и аналитический расчет сопротивлений в нем становятся важным шагом в расчете газодинамического стенда [2].

При проведении аналитического расчета потерь давления в трубопроводе применяется классический расчет, который не учитывает все факторы, влияющие на потери давления, появляющиеся при изготовлении трубопровода [3].

В данной работе рассмотрен наиболее полный расчет, который не учитывает большинство факторов, возникающих при изготовлении газодинамических стендов.

Для подтверждения полученных аналитическим путём данных был проведён эксперимент, после чего был сформулирован вывод, основанный на двух методиках исследования.

© Саврико А.В., Лымич С.Н., Кружаев К.В., Левин В.С., Москвичев А.В., 2021

В качестве рабочего тела был выбран воздух. Это обусловлено двумя факторами:

- Легкодоступность. Эксплуатация в качестве рабочего тела - воздуха не требует специальных навыков и сложной аппаратуры, что позволяет быстро и качественно проводить эксперименты без значительных трудозатрат.

- Универсальность. ГОСТ 33257-2015 "Арматура трубопроводная" [4].

После выбора рабочего тела для газодинамического стенда следует выбор диаметра и материала трубопровода.

В данной работе будет рассмотрено два получивших наибольшее распространение материала трубопровода: полипропилен и нержавеющая сталь. Причем для различных материалов принят одинаковый диаметр трубопровода.

В табл. 1 представлены основные физические свойства используемых материалов трубопровода. При анализе физических свойств материалов трубопроводов из табл. 1 затруднительно сделать однозначный вывод о том, какой материал предпочтительнее для применения в газодинамическом стенде. Необходимо уточнить, что сравнение представленных материалов возможно производить только для давлений до 2 МПа, где выбор между этими двумя материалами не является однозначным. Использование полипропилена при небольших

величинах давления является экономически оправданным из-за простоты изготовления и меньшей стоимости, по сравнению с аналогичными конструкциями из металла, также необходимо отметить устойчивость к коррозии.

Таблица 1

Физические свойства материалов трубопровода

Свойства Полипропилен Нержавеющая сталь

Химическая стойкость + +

Механическая прочность, Н/мм2 35 549

Плотность, г/см3 0,860 7,9

Термоустойчивость, °С от минус 15 до плюс 120 от минус 196 до плюс 600

Диапазон диаметров, мм от 10 до 125 от 5 до 325

Этапы решения поставленной задачи представлены на рис. 1 в виде блок-схемы выполнения исследования.

Рис. 1. Блок-схема выполнения исследования Методы исследования

Аналитическая методика расчета сопр отивлений

Потери полного давления или сопротивление в трубопроводах включают в себя потери на трение или сопротивление трения и местные потери или местное сопротивление.

Сопротивление трения определяется силой трения движущегося потока на внутреннюю

поверхность канала, материал которой имеет определенную шероховатость.

Основные значения эквивалентной абсолютной шероховатости представлены в табл. 2

[3].

Таблица 2

Эквивалентная абсолютная шероховатость кэ

Материал и вид труб кэ, мм

Трубы из стекла 0,002

Стальные сварные трубы 0,1

Полипропиленовые трубы 0,007

Потери давления на трение по длине определяются по формуле (1):

I V2 АРл -^ — р—,

&ъ 2

(1)

где Я - безразмерный коэффициент трения; р -плотность рабочего тела, 1 - длина участка трубы, м; V - средняя скорость течения, —; -эквивалентный диаметр, мм.

Плотность рабочего тела находится по формуле (2):

Рг

У вх Яг • Тг

(2)

где Рвх - давление на входе, Па; Яг - газовая

Дж

постоянная для воздуха, - температура

окружающей среды, К.

Живое сечение в данных магистралях будем считать плоским и равным площади поперечного сечения потока.

Определяется живое сечение в данных магистралях по формуле (3):

-ш-

(3)

где й - диаметр магистрали, мм.

Объемный расход газа находится из (4):

ш

а--, р

(4)

кг

где т - массовый расход газа, —; р - плот-

кг

ность, — .

Средняя скорость потока и определяется частным от деления расхода на площадь живого сечения (5):

Число Рейнольдса для потока газа можно определить по формуле (6):

Яе =

V • й

(6)

где V - кинематическая вязкость газа, —.

с

Коэффициент трения А учитывает влияние вязкости газа и состояния стенок трубопровода для определения сопротивлений.

Для выбора формулы коэффициента трения А требуется воспользоваться табл. 3, где представлены формулы нахождения в зависимости от характера движения и числа Рейноль-дса [5].

Таблица 3

Определение коэффициента сопротивления X трения в зависимости от характера потока

Режим

движе- Число Рейнольдса Определение X

ния

Ламинарный Re < 2300 64

Переходный 2300 < Re < 4000 Проектирование трубопроводов не реко-

мендуется

4000 < Re < 10 - Аэ о 0,3164 АТ = Део,25

Турбулентный 10 - < Re < 560 - Дэ Дэ /Дэ 68\0'25

Re > 560 - Аэ /Дэ\0'25 яг = 0,и(-)

Эквивалентная равномерно-зернистая абсолютная шероховатость выбирается в соответствии с табл. 2 для новой и чистой, тщательно уложенной бесшовной полиэтиленовой трубы, для стеклянной трубы устройства измерения объёмного расхода П0ЛЯР.АП-018.00.00.00 и для стальных сварных труб.

Необходимо выполнить расчёт потерь на местные сопротивления, а именно, на повороты и используемую арматуру. Ориентировочная конфигурация трубопроводов определяется при выборе длины участков трубопроводов.

Движение рабочего тела в каналах при наличии местных потерь давления является неравномерным. Потери давления в местных сопротивлениях вычисляются по формуле Вейс-баха, преобразованной к следующему виду (7):

АРм =

(7)

где £ - безразмерный коэффициент местного сопротивления; V - средняя скорость потока в

выбранном сечении, —; р - плотность рабочего

кг

тела, —.

м-3

Значения коэффициентов местных сопротивлений £ зависят от числа Рейнольдса и относительной шероховатости и определяются коэффициентом трения X.

Формула (8) для нахождения коэффициентов местных сопротивлений £ диафрагмы для полипропиленовых трубопроводов.

^диафр

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

П

диафр

(8)

где £ = 0,57 +

0,043 1,1 -п

- коэффициент сжатия

струщ Пдиафр ш

--отношение площади от-

ш

верстия диафрагмы о)0 к площади сечения трубы ш.

Коэффициент местного сопротивления при резком повороте трубы круглого сечения определяется по формуле (9):

= ^90 • (1 - ^ а),

(9)

где ^до - значение коэффициента сопротивления для угла 90°; для нашего расчета = 2.

Коэффициент местного сопротивления внезапного расширения трубопровода определяется по формуле (10):

^вн.р.1 = (1 п)2 ,

(10)

где п =--отношение площади сечения трубопровода после расширения о)2 к площади сечения трубопровода до расширения .

Коэффициент местного сопротивления внезапного сужения трубопровода определяется по формуле (11):

и.с. = Й-1) , (11)

где £ = 0,57 + 0,043 - коэффициент сжатия

струи; п =--отношение площади сечения

трубопровода до сужения к площади сечения трубопровода после сужения о)2.

Проведенный аналитический расчет с помощью приведенной выше методики представлен в виде графической зависимости между объемным расходом рабочего тела и потерей давления в системе в целом для двух рассматриваемых типов трубопроводов (рис. 2).

12000 11000

„ 10000 р

Объемный расход, Нч л :

Рис. 2. Графическая зависимость между сопротивлениями,

рассчитанными аналитическим путем для двух рассматриваемых типов трубопроводов

В результате проведенного аналитического расчета сопротивлений было установлено, что потери давления в стенде со стальным трубопроводом на 9% выше, чем с полипропиленовыми трубами.

Эксперимент

Для верификации расчета потерь проектируемого изделия перед запуском его в массовое производство требуется проводить ряд испытаний, подтверждающих работоспособность изделия.

Проведение исследовательских испытаний играет важную роль в проектировании наукоемкой техники. Ведь характеристики, снимаемые в результате эксперимента, позволяют утверждать о работоспособности исследуемого изделия.

Объектом исследования в данной работе являются трубопроводы, выполненные из полипропилена и металла (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т), входящие в состав газодинамического стенда.

В результате аналитических расчетов было выявлено, что потери давления в стенде с металлическим трубопроводом превышают потери давления стенда с полипропиленовым трубопроводом. Это связано с тем, что величина потерь на трение по длине трубопровода зависит от коэффициента трения, который учитывает влияние на поток такого параметра, как эквивалентная равномерно-зернистая абсолютная шероховатость. В свою очередь, значение данного параметра у металла в 14 раз выше, чем у полипропилена, что наглядно подтверждает теоретическую разницу в рассматриваемых экспериментах.

В рамках представленного в данной статье исследования был использован стенд для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 с полипропиленовым трубопроводом (рис. 3), находящимся на кафедре "Ракетные двигатели" ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет».

Рис. 3. Экспериментальный стенд для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 с полипропиленовым трубопроводом: 1 - Регулятор давления Ш204-Я00;

2 - Фильтр-масловлагоотделитель WDK-7840;

3 - Термопреобразователь сопротивления ДТС054-РТ100.А3.60/10;

4 - Манометр МТИф с корректором 0-10 кгс/см2;

5 - Кран шаровый;

6 - Устройства измерения объёмного расхода ПОЛЯР.АП-018.00.00.00;

7- Датчик давления ПД100И-ДИ0,6-171-0,25;

8 - Сильфонный клапан БМАМЖА 16нж68нж

На рис. 4 представлен стенд для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 с металлическим трубопроводом.

Экспериментальный стенд для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 предназначен для проведения испытаний изделий с измерением величины давления и расхода при использовании в качестве рабочего тела воздуха, комплексной верификации математических моделей в рамках стендовых испытаний, обеспечения заданных величин давлений и расхода рабочего тела и технологических компонентов, необходимых для работы изделия, получения параметров, недоступных в условиях натурных экспериментов.

Рис. 4. Экспериментальный стенд для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 с металлическим трубопроводом: 1 - Регулятор давления Ш204-Я00;

2 - Фильтр-масловлагоотделитель WDK-7840;

3 - Термопреобразователь сопротивления ДТС054-РТ100.А3.60/10;

4 - Манометр МТИф с корректором 0-10 кгс/см2;

5 - Кран шаровый;

6 - Устройства измерения объёмного расхода ПОЛЯР.АП-018.00.00.00;

7- Датчик давления ПД100И-ДИ0,6-171-0,25;

8 - Сильфонный клапан БМАМПКА 16нж68нж

Система подачи рабочего тела представлена на пневматической принципиальной схеме экспериментального стенда для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 (рис. 5).

Принцип работы экспериментального стенда для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.00.00 заключается в следующем: в качестве рабочего тела выступает воздух, который накачивается компрессором КМ в бустер инфлятор взрывной БВН1. Для регулирования давления поступающего воздуха после бустера установлен воздушный редуктор КРД1 и фильтр-масловлагоотделитель ФОБ1. На входе в трубопровод установлен манометр МН1, предназначенный для контроля давления на входе в стенд. После манометра установлен термопреобразователь ДТТ1 для фиксирования показаний температуры рабочего тела. Далее трубопровод разделяется на две линии, на обеих линиях установлены устройства объёмного расхода РХМ1 и РХМ2. На линии РХМ2 установлены два крана шаровых КРП1 и КРП2 на входе и на выходе из устройства объёмного

расхода. Далее магистрали соединяются в одну, и для фиксирования показаний давления на выходе магистрали установлен преобразователь давления ДТД1. Для фиксирования показаний давления, поступающего в испытуемое изделие, установлен датчик ДТД2.

Рис. 5. Пневматическая принципиальная схема экспериментального стенда для проведения газодинамических испытаний: ДТД1, ДТД2 - Датчик давления; ТГ1, ТГ2 - Шланг воздушный с фитингами;

КРП1, КРП2 - Кран шаровой для воды;

РХМ1, РХМ2 - Устройство объемного расхода;

ДТТ1 - Термопреобразователь сопротивления;

ФОБ1 - Фильтр-масловлагоотделитель;

КРД1 - Регулятор давления; МН1 - Манометр; БВН1 - Бустер инфлятор; КМ - Компрессор.

Основные технические характеристики экспериментального стенда для проведения газодинамических испытаний ВГТУ.ФЦП-001.000.00 представлены в табл. 4.

В результате работы было проведено два исследовательских испытания: с полипропиленовым и металлическим трубопроводом. В качестве испытываемого изделия выступали трубопроводы, а для создания сопротивления на выходе из них был использован сильфонный клапан БШАМКА 16нж68нж с большим диапазоном регулирования сечения.

Таблица 4 Технические характеристики стенда

Наименование параметра Значение параметра

Тип устройства Устройство пневматическое

Исполнение блока по ГОСТ 142542015 1Р31

Климатическое исполнение блока по ГОСТ 15150-69 УХЛ4.2

Рабочее тело воздух

Максимальное давление рабочего тела на входе в испытуемое изделие, МПа (кгс/см2) 0,6 (6)

Максимальное давление на входе в стенд, МПа (кгс/см2) 0,8 (8)

Номинальное напряжение питания, В 220

Потребляемая мощность, Вт 1500

Температура окружающей среды, °С от + 10 до + 40

Первым этапом испытаний является испытание газодинамических систем (или опрессов-ка) трубопроводов на герметичность. Для этого на газодинамический стенд подаётся давление порядка 0,2 МПа, при этом закрывается выход из стенда и далее каждое соединение трубопровода промазывается мыльным раствором. Если на обработанных поверхностях трубопровода не возникает появление пузырей, то этот этап считается завершенным успешно и можно переходить к выполнению следующего этапа, иначе соединение, на котором обнаружено появление пузырей, разбирается, уплотняется заново, и действия первого этапа повторяются вновь.

Вторым этапом испытаний является установка сильфонного клапана DINAMIKA 16нж68нж. Подключение к стенду для проведения газодинамических испытаний происходит с помощью быстроразъёмного соединения, следовательно, проверка герметичности (опрессовка) для проведения дальнейших испытаний не требуется.

Третьим этапом будет проведение испытаний. Для получения значений потерь давления на стенд подаётся давление равное 4 бара. Далее открывается сильфонный клапан DINAMIKA 16нж68нж на 1 оборот, фиксируем показания, продолжаем данный порядок действий до полного его открытия. После полного открытия сильфонного клапана расход рабочего тела регулируется с помощью редуктора путём понижения давления.

Для снятий показаний потерь давления был использован датчик давления, установлен-

ный на выходе из трубопровода, и манометр, установленный на входе в трубопровод. Показания манометра и преобразователя давления фиксируются программой (датчик давления) и визуально (манометр), соответственно. Для контроля расхода рабочего тела на стенде последовательно установлены два устройства измерения объёмного расхода.

Заключительным этапом проведения испытаний является обработка полученных экспериментальных данных и сравнение их со значениями аналитического расчета. Также в ходе данного этапа были построены два графика: значения потерь давления, полученных экспериментальным путем, используя металлические и полипропиленовые трубы (рис. 6).

Рис. 6. Потери давления в трубопроводах, полученные экспериментальным путем

Как видно из рис. 6, значения перепада давления представляют собой линейную зависимость, расположенную под углом, так что при увеличении объемного расхода увеличивается разность потерь давления между полипропиленовыми и металлическими трубами.

Следующим шагом анализа полученных экспериментальных и аналитических данных является дополнение предыдущего графика (рис. 6) значениями потерь давления, рассчитанными аналитическим путем (рис. 7).

Отклонения аналитического расчета при различных значениях объемного расхода от значений, полученных в результате проведенных газодинамических испытаний трубопроводов, составили менее 5% для металлического трубопровода. Данное значение подтверждает сходимость аналитического подхода и эксперимента, что, в свою очередь, позволяет сделать вывод о правильности расчета и корректного проведения эксперимента.

Рис. 7. Сравнение данных, полученных аналитическим

и экспериментальным методом для двух видов трубопроводов

При проведении верификации аналитических и экспериментальных данных для газодинамического стенда с полипропиленовым трубопроводом было замечено существенное отклонение, составляющее около 40%. Это возможно вследствие присутствия значительного количества диафрагм в местах пайки полипропиленовых трубопроводов, которые возможно учесть только приблизительно, так как диаметр и количество данных сопротивлений может изменяться.

Для учета сопротивления введен коэффициент:

кд - 1,7 .

Использование данного коэффициента требует дальнейших исследований его зависимости от типа полипропиленовых труб и условий их спайки.

Заключение

Если при выборе материала трубопровода учитывать только шероховатость материала, то трубы из полипропилена, имея значительно меньшую шероховатость, являются наиболее выгодными по сравнению с использованием металлических труб.

Однако при расчете реального трубопровода в полипропиленовых магистралях будет присутствовать значительное количество диафрагм: в местах пайки труб, при резких расширениях, поворотах и сужениях. Именно этот

факт способствует значительному повышению значений сопротивлений в полипропиленовых трубопроводах на 20 % по сравнению со стальными трубами, где диафрагмы отсутствуют.

Необходимо уточнить, что сравнение представленных материалов возможно производить только для давлений до 2 МПа, где выбор между этими двумя материалами не является однозначным. Использование полипропилена при небольших величинах давления является экономически оправданным из-за простоты изготовления и меньшей стоимости, по сравнению с аналогичными конструкциями из металла. Также необходимо отметить устойчивость полипропилена к коррозии, однако в результате проектирования реального трубопровода возможны ошибки в определении сопротивлений, которые возможно исключить наверняка только при использовании трубопроводов большего диаметра, чем необходимо, а в некоторых конструкциях данное решение невозможно.

Подводя итог исследования, можно сделать вывод, что для сохранения более точных снимаемых значений с газодинамических стендов целесообразнее использовать трубопроводы из металла, в которых рассчитать потери возможно с отклонениями до 3 %.

Литература

1. Демьяненко Ю.В., Барбарош К.О., Кружаев К.В. Оптимизация проведения испытаний газовых расходомеров с целью повышения точности измерения расхода газа // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т. 9. № 6.2. С. 15-21.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Демьяненко Ю.В., Кружаев К.В. Повышение точности определения массы газа при испытании расходомеров с целью получения достоверных характеристик узлов и агрегатов ЖРД // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 3 (143). С. 10-14.

3. Примеры расчетов по гидравлике / под ред. А.Д. Альтшуля. М.: Стройиздат, 1976. С. 55-82.

4. ГОСТ 33257-2015 «Арматура трубопроводная. Методы контроля и испытаний». URL: http://docs.cntd.ru/document/1200122471 (дата обращения: 09.03.2021).

5. Таблица определения коэффициента гидравлического сопротивления трения в зависимости от характера потока. URL: https://tehtab.ru/Guide/GuideTricks/PressureLoss/LambdaHyd raulik/ (дата обращения: 09.03.2021).

Поступила 15.07.2021; принята к публикации 19.10.2021 Информация об авторах

Саврико Анастасия Витальевна - студент кафедры "Ракетные двигатели", Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, тел. (473)234-64-84, ORCID: http:orcid. org/0000-0002-8117-1797

Лымич Сергей Николаевич - студент кафедры "Ракетные двигатели", Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, тел. (473)234-64-84, ORCID: http:orcid.org/0000-0002-0541-3037

Кружаев Константин Владимирович - канд. техн. наук, доцент кафедры "Ракетные двигатели", Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, тел. (473)234-64-84, ORCID: http:orcid.org/0000-0003-3640-5221

Левин Василий Сергеевич - аспирант кафедры "Ракетные двигатели", Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, тел. (473)234-64-84, ORCID: http:orcid.org/0000-0002-6659-5874

Москвичев Александр Викторович - канд. техн. наук, доцент кафедры "Ракетные двигатели", Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, тел. (473)234-64-84, ORCID: http: http:orcid.org/0000-0002-5468-4095

INFLUENCE OF GAS-DYNAMIC TESTING RIG PIPELINES MATERIAL ON THEIR DYNAMIC

CHARACTERISTICS

A.V. Savriko, S.N. Lymich, K.V. Kruzhaev, V.S. Levin, A.V. Moskvichev

Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia

Abstract: here we give the study of the dependence of the gas-dynamic characteristics of the stand on the pipeline material used. The fundamental factors affecting the performance of the stand are the output parameters-the pressure and flow rate of the working fluid, which directly depend on the friction pressure losses created by the elements of the stand. To assess the degree of influence of materials on the losses of the stand, we selected two types of pipes: polypropylene and metal. Analytical calculations of the pressure loss of the considered pipelines made of various materials have shown that pipelines made of polypropylene are preferable. However, during the experiment, we obtained the opposite data, which showed that a significant number of diaphragms may be present in polypropylene pipelines: in the places of soldering of pipes formed during the manufacturing process. This fact contributes to a significant increase in the resistance values in polypropylene pipelines by 20 % compared to steel pipes, where there are no diaphragms. As a result of the study, we introduced a coefficient that takes into account the influence of polypropylene pipeline diaphragms in the analytical calculation of resistance. To preserve more accurate values taken from gas-dynamic stands, it is more expedient to use metal pipelines in which it is possible to calculate losses with deviations of up to 3 %

Key words: gas-dynamic stand, pressure loss, resistance, polypropylene pipelines, metal pipelines, experiment

References

1. Dem'yanenko Yu.V., Barbarosh K.O., Kruzhaev K.V. "Optimization of testing gas flow meters in order to improve the accuracy of measuring gas flow rate", Bulletin of Voronezh State Technical University (Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta), 2013, vol. 9, no. 6-2, pp. 15-21.

2. Dem'yanenko Yu.V., Kruzhaev K.V. "Improving the accuracy of determining the mass of gas when testing flow meters in order to obtain reliable characteristics of units and assemblies of liquid-propellant rocket engines", Alternative Energy and Ecology (Al'ternativnaya energetika i ekologiya), Sarov, 2014, no. 3(143), pp. 10-14.

3. Altshul A.D. ed. "Examples of calculations for hydraulics" ("Primery raschetov po gidravlike"), Moscow: Stroyizdat, 1976.

4. GOST 33257-2015 "Pipeline fittings. Control and test methods "

5. "Table for determining the coefficient of hydraulic friction resistance depending on the nature of the flow", available at: https: //tehtab.ru/Guide/ GuideTricks/PressureLoss/ LambdaHydraulik/ (date of access: 03.09.2021).

Submitted 15.07.2021; revised 19.10.2021

Information about the authors

Konstantin V. Kruzhaev, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, tel.: +7 (473) 234-64-84, ORCID: 0000-0003-3640-5221 Vasiliy S. Levin, graduate student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), email: rd-vgtu@mail.ru, ORCID: 0000-0002-6659-5874

Anastasiya V. Savriko, student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), email: rd-vgtu@mail.ru, ORCID: 0000-0002-8117-1797

Sergey N. Lymich, student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, ORCID: 0000-0002-0541-3037

Aleksandr V. Moskvichev, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: rd-vgtu@mail.ru, ORCID: 0000-0002-5468-4095

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.