автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка и исследование высокоэффективных конструкций гидроструйных аппаратов для целей очистки сточных вод

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАБОТЫ

ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ.

1.1 Принцип действия и основные показатели работы гидроструйных аппаратов.

1.2 Область применения и основы расчета гидроструйных аппаратов.

1.3 Основы проектирования и теория подобия гидроструйных аппаратов.

1.4 Конструкции эжекторов.

ВЫВОДЫ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ.

2.1 Повышение эффективности работы гидроструйных аппаратов за счет снижения потерь энергии на турбулентное трение при изменении свойств поверхности проточной части аппарата.

2.2 Повышение эффективности работы гидроструйных аппаратов с компактной струей за счет изменения конструкции камеры смешения. выводы.

3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ.

3.1 Описание лабораторной установки для исследования эффективности работы гидроструйных аппаратов.

3.2 Методика и результаты экспериментальных исследований эффективности работы гидроструйных аппаратов. выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРОЦЕССА ЭЖЕКЦИИ ГАЗА ГИДРОСТРУЙНЫМ

АППАРАТОМ.

4.1 Существующие методы расчета гидроструйных аппаратов.

4.2 Предлагаемый метод расчета гидроструйных аппаратов с компактной струей. выводы.

5 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЖЕКТОРА новой КОНСТРУКЦИИ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО

ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ.

5.1 Результаты производственных испытаний эжектора предлагаемой конструкции.

5.2 Рекомендации по проектированию и расчету эжектора предлагаемой конструкции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .На основе теоретического анализа процесса эжекции показано, что повышение эффективности работы жидкостно-газовых струйных аппаратов возможно за счет увеличения площади контакта потока эжектируемого газа с поверхностью рабочей струи и сокращения потерь энергии на трение жидкостно-газового потока о рабочие поверхности аппарата.

2. Увеличение площади контакта потока эжектируемого газа с поверхностью рабочей струи может быть достигнуто за счет использования кольцевого рабочего сопла в сочетании с кольцевой камерой смешения.

3. Оптимальным значением параметра кольцевой камеры смешения

ЛГ (отношения ее внутреннего радиуса к радиусу цилиндрической камеры смешения эквивалентной площади) лежит в пределах 2-2,5.

4. Сокращение потерь энергии на трение может быть достигнуто за счет изменения физико-химических свойств рабочей поверхности эжектора при ее покрытии стеклоэмалью. Гидродинамический эффект —,

А, получаемый при покрытии рабочей камеры стеклоэмалью характеризуется интенсивным ростом до значения —=0,42 при числе Рейнольдса Л

Ке=39000 и далее увеличивается незначительно.

5. Промышленное внедрение эжектора с кольцевыми рабочим соплом и камерой смешения, имеющими покрытие из стеклоэмшш марки МК-5 вместо эжектора традиционной конструкции на линии возвратного ила станции биологической очистки сточных вод г.Заречный Пензенской области позволило: увеличить объем эжектируемого воздуха с 83, 1 до 125,

Ill

2 мл/ч; повысить окислительную способность системы аэрации с 5,7 до 8,7 кг О2/4, снизить энергозатраты на систему аэрации на 3,6 кВт/ч.

6. Общий экономический эффект от внедрения четырех эжекторов с кольцевыми рабочим соплом и камерой смещения, имеющими покрытие из стеклоэмали марки МК-5 составил 75700 руб/год.

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука. 1976.

2. Абрамович Г.Н. Турбулентные смешения газовых струй. М.:Наука,1974.

3. Андреев С.Ю., Гришин Б.М., Тюкленкова Е.П. Основные направления усовершенствования конструкций гидрокомпрессоров // Тезисы докладов НТК «Архитектура и строительство», Томск: 1999,с.-16.

4. Андреев С.Ю., Тюкленкова Е.П., Хазов СП., Влияние конструктивных особенностей жидкостно-газовых струйных аппаратов (эжекторов) на эффективность их работы // В сборнике материалов III Международной НПК «Человек и окружающая среда». Пенза,2000,с.-34.

5. Андреев С.Ю., Чупраков Е.Г., Тюкленкова Е.П. Преаэрация и биофлокуляция как методы интенсификации очистки сточных вод // В сборнике материалов III Международной НПК «Человек и окружающая среда». Пенза,2000,с.-37.

6. Ароне ГА. Струйные аппараты. М.: Госэнергоиздат,1948.

7. Асланов П.В., Максютенко СМ., Повх И.Л., Симоиенко А.П., Сту-пин А.Б. Турбулентные течения растворов поверхностно-активных веществ // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1980, № 1.

8. Аэромеханика: Учебник для вузов / Мхитарян A.M. и др.; Под общ. ред. Мхитаряна A . M . М.: Машиностроение, 1984.-352 с.

9. Басаргин Б.Н. Исследование гидродинамики и массообменной способности аппаратов инжекторного типа: Диссерт. докт. техн. наук, Ярославль: 1974.

10. Баженов М.И. Исследование работы двухфазных струйных аппаратов // Электрические станции. 1967, №4.с.39-41.

11. Белявич А.И. Конструкции и характеристики пароструйных эжекторов ТЭС и АЭС // Сборник научных трудов ВТИ. М.: Энергоиздат, 1985.

12. Берман Л.Д., Ефимочкин Г.И. Методика расчета водоструйного эжектора // Теплоэнергетика. 1964, №8. с.92-94.

13. Берман Л.Д. Зингер Н.М. Водовоздушные насосы конденсационных установок паровых турбин. М.: Госэнергоиздат. 1962.

14. Васильев Ю.Н. Теория двухфазного газожидкостного эжектора с цилиндрической камерой смешения. Лопаточные машины и струйные аппараты // Машиностроение, 1971.Вьш.5.с. 175-261.

15. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Тюкленкова Е.П., Алексеева Т.В., Методы расчета водовоздушных эжекторов // В сборнике материалов IV Международной НПК «Человек и окружающая природная среда проблема взаимодействия». Пенза, ПДЗ, 2001, с-168.

16. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Тюкленкова Е.П., Хазов С.Н. Математическая модель водовоздушного эжектора // В сборнике материалов IV Международной НПК «Проблемы использования водных ресурсов и экологии гидросферы». Пенза, ПДЗ, 2001,с.-57.

17. Дейч М.Е. Техническая гидродинамика. М.: Энергия,1974.

18. Дейч М.Н., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981.

19. Демидочкин В.В. Автореферат диссертации «Совершенствование систем подачи и распределения воды с применением труб, покрытых эмалью», Пенза, 2000 г.

20. Ермаков Ю.М. Полезный смерч // Изобретатель и рационализа-тор.1982.№11.с.24-25.

21. Ефимочкин Г.И. Конструкции и расчет водоструйных эжекторов с удлиненной камерой смешения // Теплоэнергетика. 1982. №2. с.48-51.

22. Ефимочкин Г.И. Влияние конструкции сопла на работу струйного эжектора // Электрические станции. 1964.№5, с.7-11.

23. Зангер Н.Л. Экспериментальное исследование различных водоструйных насосов с малым отношением площадей поперечных сечений сопла и камеры смешения // Теоретические основы инженерных расчетов. 1979, № 1, с. 12-25.

24. Звездин Ю.Г. Исследование жидкогазового инжектора с диспергированием рабочей жидкости. Автореферат диссертации канд.техн.наук, М.:МХТИ, 1971.

25. Каменев П.Н. Гидроэлеваторы в строительстве. М.: Стройиздат,1964.

26. Каннингем, Хенсен, На. Кавитация в струйном насосе // Теоретические основы инженерных расчетов. 1970, №3, с.79-91.

27. Карамбиров СИ. К выбору оптимальных безразмерных параметров струйного насоса // Научные труды Московского гидромелиор. ин-та. 1981 ,T.71 ,c.l05-Ul.

28. Келлер С.Ю., Инжекторы. М.: Машгиз, 1954.

29. Кореннов Б.Е. Исследование водовоздушных эжекторов с удлиненной цилиндрической камерой смешения. Автореферат диссертации капд. гехп. паук .М.: В ГИ, 1980,23с.

30. Кукьян A.A., Экспериментальные исследования влияния несоосности расположения насадки и камеры смешения струйного насоса и его рабочие характеристики. Межвузовский сборник трудов / Пермский политехи, ин-т., 1976, №189, с.95-100.

31. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев: Наукова Думка, 1980.564 с.

32. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976, 296 с.

33. К вопросу о применении жидкостных струй, вытекающих под давлением 1000 кгс/см в эжекторах // Семерчан A.A., Келлер Н.М. и др. /Инженерно-физический журнал, 1960. Вып.З №2,с.-28-31.

34. Кэрнс, На. Оптимизация струйных насосов // Энерг. Машины и установки. 1969, № 1, с.92-102.

35. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Д.: Мапшно-строение, Ленингр. отделен., 1988,256 с.

36. Лямаев Б.Ф. Обобщенные характеристики водоструйных насосов // Судостроение, 1971, № 10, с.29-31.

37. Мускевич Г.Е. Гидравлические исследования и расчет водоструйных аппаратов гидроэлеваторов: Автореферат диссертации канд. техн. наук. М.: Моск. гидромелиорат. ин-т, 1971,20 с.

38. Никитин И.К. Обобщение полуэмпирической теории турбулентности на течения у шероховатых поверхностей с различными режимами проявления шероховатых свойств // Турбулентные течения. М.: Наука, 1970.

39. Петухова Г.А. Исследование рациональных профилей водоструйных аппаратов: Автореф. диссертации канд.техн.наук. М.:1972, 24 с.

40. Подвидз Л.Г., Кирилловский Ю.А. Расчет струйных насосов и ус-тановок//Тр.ВНГМ, 1968. Вып.38, с.44-97.

41. Позняя Н.Г. Структура пристеночного турбулентного течения, сформированного в различных условиях // Стратифицированные и турбулентные течения. Киев: Наукова думка, 1979.

42. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных вод. М.: Стройиздат, 1986,с.133.

43. Путилов М.И. К вопросу о расстоянии сопла в струйных аппаратах // Теплоэнергетика, 1967, №12, с.64-66.

44. Рудник В.П. Преобразователь характеристики центробежного насоса. Киев: Будивельник, 1970,112с.

45. Седов Л.И., Иоселевич В.А., Пилипенко В.Н. Механизм снижения трения полимерными добавками // В сборнике АН СССР «Проблемы турбулентных течений». М.: «Наука», 1987,с.-9.

46. Сизов Г.Н. Гидравлические расчеты специальных систем речных танкеров. Л.: Судостроение, 1976. 288 с.

47. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. Аэраторы для очистки природных и сточных вод. Львов: Изд-во Львовского Гос.университета «Вища школа»,! 984.

48. Сильман М.А., Шумелишский М.Г. Пароводяные эжекторные холодильные машины. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

49. Скорубко A.M. Гидродинамические исследо.Ьания кольцевых струйных насосов: Автореф. диссертации канд. техн. наук. М.: МВТУ, 1978,с.16.

50. Соколов Е.Я,, Зингер Н.М. Струйные аппараты . 2-е изд. М.: Энергия, 1970. 288с.

51. Соколов Е.Я., Зингер Н.М., Андреева К.С. Расчет газоструйных аппаратов на ЭВМ // Теплоэнергетика, 1970, №8, с.30-33.

52. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергия, 1982.

53. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983, 263 с.

54. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. Теория, конструирование и применение. М.: Машгиз, 1960,464с.

55. Стерлигова Г.И., Стерлигов А.Г. Каледа И.А. К исследованию поверхностньгх явлений на границе эмалевого покрытия // В сборнике материалов НТК «Теория, практика и перспективы использования труб с различными покрытиями». Пенза, 2000,с.-30-3 1.

56. Темнов В.К. Основы теории жидкостных эжекторов. Челябинск: Челябинский политехи, ин-т, 1971, 89 с.

57. Тодес О.М., Аэров М.Э., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Л.: Химия, 1979, 176 с.

58. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим слоем. Л.: Химия, 1981, 126 с.

59. Тольцман В.Ф. Увеличение допустимой высоты всасывания насосов // Водоснабжение и санитарная техника. 1961, №1, с. 11-14.

60. Труб И.A., Гриднева З.С. О выборе типа газоотсасывающего устройства для вакуумного деаэратора отопительной котельной // Водоснабжение и санитарная техника. 1968. №5. с.22-25.

61. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М.: Мир, 1972, 440с.

62. Фридман Б.Э. Гидроэлеваторы. М.: Стройиздат, 1960, 324 с.

63. Хлебников И.А. Исследование водоструйного насоса и его применение в железнодорожном водоснабжении: Автореферат диссертации канд. техн. наук, Л.: ЛИИЖТ, 1951,25 с.

64. Циклаури Д.С. Гидрокомпрессоры. М.: Стройиздат, 1960, 72 с.

65. Цыганков A.C. Типоразмерный ряд водоструйных эжекторов // Судостроение, 1971, №12, с.27-30.

66. Чау В.Л., Эдди А.Л. Взаимодействие между основными и вторичными токами сверхзвуковых эжекторных систем и их рабочие характеристики // Труды американского общества инженеров-механиков. Сер.Д.М.: Мир, 1964, т.86, с.91-103.

67. Чернухин В.А. и др. О расчете жидкостно-газовых струйных аппаратов // Изв. Вузов 1977, №8, с.81-86.

68. Чиняев И.А. Лопастные насосы: Справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1973,184с.

69. Чугаев P.P. Гидравлика. М.: Энергия, 1970.

70. Щербина Г.С. Исследование и совершенствование гидроэлеваторов для гидротранспорта сыпучих материалов: Автореферат диссертации канд.техн.наук. М.: Ин-т горного дела, 1979, 24 с.

71. Шерстнюк А.Н., Усанов В.В., Розеноер Т.М. Исследование микроэжекторов при работе на воздухе и гелие // Химическое и нефтяное машиностроение, 1977, №3, с. 19-22.

72. Шенченко Н.П. установка воздушного бака на всасывающей линии для обеспечения постоянного залива насосов // Водоснабжение и санитарная техника, 1970, №8, с.37-38.119

73. Шумелишский М.Г. Эжекторные холодильные машины. М.: Госторгиздат, 1961.

74. Щукин В.К,, Калинков И.И. Газоструйные компрессоры. М.: Мащгиз, 1963.

75. Экспериментальные исследования парогазового инжектора с малой степенью сжатия / Гарбуз А.а. и др. Изв.вузов. Энергетика, 1973. №11, с. 100-106.

76. Юфин A.n. Гидромеханизация: Учебник для вузов. М.: Стройиз-дат, 1965, 466 с.

77. Яресько О.Б. Испытания насосов: Справ, пособие. М.: Машиностроение, 1976, 225 с.

78. Becker Н., Massaro Т. Vortex evolution in а round jet. Journal of Fluid Mechanics;vol.31,part 3, 1968.

79. Elsmer N. Und Kraft Gl Lehrbuch der Heizungs, Luftngs- und Klimatechnik. Band I. V.T. Steinkopff. Dresden. 1973,384 c.

80. Wiegang J. Dmpfstrallapparaten in der Vacuumtechnik, Ing. Untrecht, 1955,Bd/67,№2.

81. Rankm M. Praccedings ob the Royal See. 1870.

82. Zeuner G. Das Lokomotivenblasrahr, 1863.