WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Валиулин Сергей Сергеевич

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО ФИЛЬТРА-СЕПАРАТОРА ДЛЯ СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И ОСНОВ ЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность: 05.08.05 – Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2012

Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта» (ВГАВТ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор засл. деятель науки РФ Курников Александр Серафимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Петухов Валерий Александрович Государственная морская академия имени адмирала C.О. Макарова, Санкт-Петербург кандидат технических наук, доцент Зеленов Сергей Николаевич ВГБОУ ВПО «Нижегородский госсударственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Ведущая организация: ФБОУ ВПО «Новосибирская академия водного транспорта»

Защита состоится «20» июня 2012 г. в 16-00 в ауд. 281 на заседании диссертационного совета Д223.001.02 при Волжской государственной академии водного транспорта по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «ВГАВТ».

Автореферат разослан «18» мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доц. А.А. Кеслер

Общая характеристика работы

.

Актуальность проблемы Одним из важнейших требований по обеспечению надёжности судовых энергетических установок (СЭУ) является поддержание спецификационных параметров рабочих тел систем СЭУ.

В большинстве общесудовых систем и систем СЭУ в качестве рабочих жидкостей используются вода, масло, дизельное топливо, нефтепродукты и др. Все они в общем случае являются неоднородными (гетерогенными) и состоят из двух и более фаз. Например, в воде наружного контура охлаждения двигателей может присутствовать твёрдая дисперсная фаза – частицы песка, органические продукты и газовая фаза – в виде пузырьков воздуха. Положительную технологическую функцию практически всегда выполняет основная сплошная жидкая фаза. Дисперсные включения во всех важных случаях ухудшают работу систем. Так, твёрдые частицы в системе охлаждения, оседая в трубопроводах, теплообменниках и регулирующих органах, ухудшают их гидравлические характеристики, приводят к заклиниванию арматуры, снижают эффективность теплообменных аппаратов и т.п.

Постоянное или периодическое удаление из судовых технологических жидкостей посторонних дисперсных включений – одна из важных задач обеспечения безотказной и долговечной эксплуатации энергетических установок.

Изготовители элементов систем, как правило, указывают нормированные параметры жидкостей и требуют их соблюдения. Несмотря на то, что в настоящее время на флоте применяется большое число специализированных устройств для разделения неоднородных систем и удаления посторонних включений, задачу очистки рабочих жидкостей нельзя считать решённой.

Свидетельством этого являются загрязнения систем охлаждения с перегревом главных и вспомогательных двигателей, загрязнение топливной аппаратуры с заклиниванием плунжерных пар, загрязнение систем смазывания с «задирами» пар трения и т.п.

Значительный вклад в решение указанных проблем внесли отечественные и зарубежные специалисты: Дытнерский Ю.И., Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г., Теверовский Е.Н., Дмитриев Е.С., Лазарев В.А., Васькин С.В., Минц Д.М., Ferziger, J. H., Rhie, C.M. и др.

Сложность создания эффективных и стабильно работающих судовых разделительных элементов связана с рядом физических особенностей, в том числе:

-полидисперсностью посторонних частиц, т.е. значительной разницей их размеров и форм;

-вариацией плотности и твёрдости частиц;

-вариацией физико-механических свойств, в т.ч. адгезии к стенкам аппаратов, склонности к коагуляции;

-склонностью к созданию достаточно плотного осадка, дестабилизирующего работу разделительных элементов и др.

В составе СЭУ наибольшее распространение нашли два основных типа фильтрующих устройств: сепараторы и механические фильтры. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Попытки преодоления отрицательных свойств и усиления достоинств являются движущей силой при создании новых фильтрующих аппаратов. Однако, задача создания фильтрующих устройств, сочетающих преимущества сепараторов и механических фильтров, до настоящего момента не имела эффективного решения.

Цель работы. Целью работы является создание эффективного судового комбинированного фильтра-сепаратора и теоретических основ его расчёта и проектирования.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-разработка эффективной гидродинамической схемы и устройства судового комбинированного фильтра-сепаратора (ФС);

-разработка математических моделей течения загрязнённой среды в элементах ФС;

-экспериментальное исследование эффективности работы ФС;

-создание основ инженерной методики расчёта и проектирования нового судового комбинированного ФС.

Объектом исследования является судовой комбинированный ФС.

Методы исследования. В работе использовались методы математического анализа на базе систем дифференциальных уравнений течения вязкой жидкости и уравнений движения твёрдых частиц в потоке в трёхмерной постановке с генерацией моделей в программной среде ANSYS CFX. Экспериментальные исследования выполнялись на физических полноразмерных моделях с использованием специально спроектированного стенда по методикам, рекомендуемым современными ГОСТами и другой нормативной документацией.

Научная новизна и личный вклад автора заключаются в следующем:

1. Создана новая эффективная гидродинамическая схема и устройство судового комбинированного ФС, сочетающего преимущества сепаратора и механического фильтров.

2. Впервые разработаны математические модели течения загрязнённой жидкости в проточной части комбинированного ФС.

3. Найдены закономерности, отражающие влияния геометрических и режимных факторов на фракционную и общую эффективность фильтрования.

4. Экспериментально подтверждена эффективность работы комбинированного ФС. Получены критериальные зависимости для расчёта эффективности фильтрования.

5. Разработаны основы методики проектирования судового комбинированного ФС.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Создан пилотный образец нового судового комбинированного ФС, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками.

2. Разработаны основные параметры типоразмерного ряда ФС систем охлаждения, отопления и горячего водоснабжения для вновь строящихся и находящихся в эксплуатации судов.

3. Применение разработанных ФС позволяет значительно уменьшить интенсивность образования отложений в системах, повысить надёжность работы арматуры, предохранительных устройств, датчиков расхода и температуры, давления, повысить эффективность судовых теплообменников и др.

Реализация результатов работы состоит в применении разработанных основ методики проектирования судовых ФС в практике предприятия ООО «ГИДРОТЕРМАЛЬ» при создании проекта и промышленных образцов типоразмерного ряда ФС на Dу 50…200.

Достоверность полученных результатов обоснована корректным использованием методов матанализа при создании математических моделей, экспериментальным подтверждением теоретических положений при исследовании характеристик опытных образцов ФС, применением при проведении экспериментов апробированных и надёжных методов измерений, использованием при планировании экспериментов и обработке опытных данных методик, одобренных Государственными стандартами и отраслевыми нормативными документами.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на международного промышленно-экономическом форуме «Великие реки' 2010» и «Великие реки' 2011», ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ (2010-2012 гг.) Публикации. Список публикаций по материалам диссертации включает печатных работ, включая патент на полезную модель.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, приложения.

Основное содержание работы

изложено на 119 страницах машинописного текста и включает 62 рисунка и 9 таблиц. Список литературы состоит из 72 наименований.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность.

В первой главе выполнен критический анализ литературных данных по вопросам методов разделения дисперсных систем, методов математического описания процессов сепарации и фильтрования, рассмотрены эффективные конструкторские решения в области фильтрования. Показано, что на основе известных дифференциальных уравнений течения вязкой жидкости и уравнений взаимодействия жидкости и дисперсных частиц могут быть сформированы системы уравнений, являющихся основой математических моделей движения двухфазной среды в проточной части ФС. Известные решения уравнений осаждения в полях сил тяжести и центробежных сил относятся к сферическим частицам и не учитывают реальную форму загрязнений. Наиболее целесообразным методом определения характеристик реальных частиц является экспериментальное исследование.

Современные тенденции совершенствования технологии фильтрования дисперсных сред связаны, в большинстве случаев, с комбинированием двух или нескольких физических принципов. Так, высокая эффективность очистки достигается при сочетании осаждения и механического фильтрования, осаждение в заторможенном пограничном слое и применение эффектов граничного взаимодействия и т.п.

На основании анализа технических решений и изучении патентной литературы выявлено перспективное направление развития технологии фильтрования на базе сочетания центробежной сепарации и механического фильтрования. Однако, для нейтрализации отрицательных свойств каждого из этих принципов и усиления их положительных качеств необходимо решение ряда расчётных, экспериментальных и конструкторских задач. На основании этого сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе разработана и теоретически обоснована новая конструкция комбинированного ФС. Предложена двухступенчатая технология фильтрования жидкости, осуществлённая в конструктивно едином цилиндрическом аппарате (рис.1).

Рисунок 1- Схема фильтра-сепаратора.

1 – корпус фильтра – сепаратора, 2 – входной патрубок, 3 – сопло входного патрубка, 4 – выходной патрубок, 5 – фильтрующий элемент, 6 – накопительная шламовая емкость, 7 - дренажный кран, 8 – накопительная газовая емкость, 9 – воздухоотводчик, 10 – успокоительная решетка, 11 – коллектор, 12 – кольцевая перегородка.

В первой центробежной ступени выделяются относительно крупные дисперсные частицы, во второй - механически задерживаются более мелкие загрязнения. Эффективность механического фильтрования усилена путём организации течения жидкости перед сеткой с очень малым углом атаки в соответствии со схемой рис. 2.

Рисунок 2- Схема движения твёрдой частицы загрязнения dз-условный диаметр частицы загрязнения, dо-условный диаметр ячейки фильтра, -угол набегания твёрдой частицы на сетку В результате получены два новых эффекта: возможность задержания дисперсных частиц с размерами, меньшими отверстия сетки фильтроэлемента и динамическая самоочистка фильтрующей поверхности. В соответствии с полученной схемой разработаны математические модели объекта исследования, состоящие из трёхмерной твёрдотельной модели ФС, сеточной модели расчетной области, модели течения вязкой жидкости (рис.3).

- ABCDMH – входной участок от сечения с заданными параметрами течения до выхода из сопла;

-MH- сопло;

- 1- восходящий участок в цилиндрическом канале;

-2- участок вихревого течения жидкости в кольцевом канале(циклоне);

- 3- участок течения через пористую поверхность (сетку );

Рисунок 3- Расчетная схема ФС -HEFG- участок выхода жидкости.

Решаемая задача требует описания явлений, значительно отличающихся режимами и геометрическими параметрами, что приводит к необходимости использования систем уравнений, соответствующим условиям конкретных физических явлений. Течение в свободных каналах описывается уравнениями несжимаемой вязкой жидкости, взаимодействующей с твёрдыми частицами (1),(2),(3),(4).

( VxVy ) ( Vx ) ( VxVx ) ( VxVz ) p Vx + + + = - + 2 (µэф ) + t x y z x x x Vx Vy Vx Vz (1) + (µэф ( + )) + (µэф ( + )) + M, x y y x z z x ( Vy ) ( VxVy ) (VyVy ) ( VyVz ) p + + + = - - i g + t x y z y Vy Vy Vz Vx Vy (2) + (µэф ( + )) + 2 (µэф ) + (µэф ( + )) + M, y x y x y y z z y ( VyVz ) ( Vz ) ( VxVz ) ( VzVz ) p + + + = - + t x y z z Vy Vz Vz Vx Vz (3) + (µэф ( + )) + (µэф ( + )) + 2 (µэф ) + M ;

z x z x y z y z z (Vy ) ( Vx ) ( Vz ) (4) + + = S.

x y z где Vx, Vy, Vz- компоненты вектора скорости Vp жидкости,м/с; p- давление,Па; - плотность, кг/м3; µэф = µ + µтур - эффективная вязкость Па·с; складывающаяся из ламинарной (физической) вязкости µ и турбулентной (вихревой) вязкости µтур,Па·с; Mx, My, Mz- компоненты вектора М интенсивности обмена импульсом между несущей фазой и частицей; S представляет интенсивность источников массы.

В силу закона действия-противодействия вектор M будет:

V -Vp (V -Vp ) M = -C A, (5) 2W Где W = R3, м3; С-коэффициент сопротивления, R-радиус частицы, м;

A=·R2, м2.

Уравнение движения частицы в несущей фазе dVP V -Vp (V -Vp ) (m + ) = C A - mg, (6) dt где m - масса частицы, кг; -присоединенная масса сферы, кг; = R3.

Движение жидкости через зону механического фильтра описывается системой уравнений фильтрации µэф p - + Vx + Kпот V Vx = 0, x Kпр µэф p - + Vy + Kпот V Vy = 0, y Kпр (7) µэф p - + Vz + Kпот V Vz = 0;

z Kпр divV = 0;

где, Kпр–коэффициент проницаемости, характеризующий величину площади сечения пор среды, по которым в основном происходит фильтрация, Кпот – коэффициент потерь, определяющий потери, связанные с длиной пористых каналов. Система уравнений (1-7) интегрировалась в конечно-разностной форме.

При численном интегрировании уравнений источниковые члены Mx, My, Mz и S инициировались в каждый момент времени только в том районе пространства несущей фазы, в котором в данный момент находилась движущаяся частица. Для замыкания системы уравнений использовалась составная SST модель Ментера. Граничные условия:

-на твёрдых непроницаемых границах – прилипание;

-на вход подаётся вода с равномерной эпюрой скорости;

-на выходной границе - нулевое избыточное давление;

-кольцевая область IKLMHEFG – открытая граница расчётной области с нулевым избыточным давлением.

Твёрдая частица с массой m внедряется в районе сопла. Сеточная модель задачи построена на базе сеточного генератора ANSYS ICEM CFD, количество узлов- 3 млн. Решение производилось в пакете гидрогазодинамики ANSYS CFX. Получены данные о полях скоростей, давлений, расходов во всей расчётной области. На рис. 4 представлены результаты расчётов отдельных линий тока в каналах ФС. На рис. 5 показано распределение расходов рабочей среды через сетку фильтроэлемента.

Рисунок 4- Линии тока в проточной Рисунок 5- Удельный массовый части сепаратора. расход рабочей среды через сетку ФЭ Подтверждено наличие устойчивого нисходящего спиралеобразного потока в циклонной части. В кольцевом сепарирующем канале формируется центростремительное ускорение в потоке до 700 м/с2, что достаточно для сепарирования частиц размером от 0,1 до 3 мм. Углы натекания жидкости на поверхность фильтра изменяются в пределах 0,7°…6,5°, что теоретически обеспечивает задержание частиц на порядок меньше размера ячейки фильтра.

На рис.6 представлен результат моделирования траектории твёрдой частицы в циклонной части фильтра.

Результаты математического моделирования подтверждают эффективность сепарации загрязнений размером от 0,1 до 3 мм, характерных для речной воды.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования характеристик комбинированного ФС.

Задачи экспериментальной работы:

подтвердить или опровергнуть гипотезы, положенные в основу конструкции ФС, Рисунок 6 –Расчетная траектория проверить характеристики объекта исследвижения твёрдой частицы в дования, найденные расчетным путём, циклонной части ФС.

1-линия тока воды;

выявить направления оптимизации гео2-траектория частицы dз=0,8мм метрических и режимных параметров ФС.

Конструкция экспериментального ФС обеспечивает дискретное изменение геометрических характеристик проточной части. На рис. 7 приведена схема экспериментального стенда для определения параметров фильтрования ФС.

План экспериментов включал варьирование длины фильтроэлемента (Lф) на трёх уровнях от 56 до 155мм, варьирование размера дисперсных частиц на пяти уровнях от 0,1 до 3мм, изменение расходов(Qф) на четырёх уровнях от 1,67 до 8,2м3/ч. В качестве загрязнителя использовался песок из воды р. Волга, предварительно промытый и рассеянный по фракциям. Экспериментально исследованы характеристики осаждения дисперсных частиц в поле сил тяжести в воде при различных температурах.

Рисунок 7- Схема экспериментального стенда для исследования характеристик ФС.

ФСЭ- фильтр-сепаратор экспериментальный; З1,З2- затворы поворотные водяные; К1,К2- краны воздушный и водяной; М1,М2- мановукууметры; ИКВ – измеритель количества воздуха; СКВ- счетчик количества воды; НБ- бак накопительный; ФТТО- фильтр тканевый тонкой очистки; ДЗ- дозаторы загрязнения; С- смеситель; НР- насос с регулируемой подачей; Т-термометр.

Определено, что коэффициент сопротивления реальных песчинок значительно отличается от этого параметра для сферических частиц. Предложено ввести поправку в виде коэффициента действительной формы Кд в уравнение для определения коэффициента сопротивления = о Кд, где о- коэффициент сопротивления сферы. Найдена критериальная зависимость для расчёта поправочного коэффициента Кд в интервале Re=1…4000.

Кд=Rе 0,12 (8) Использование формулы (8) позволило уточнить известные зависимости для определения скорости осаждения реальных песчинок в поле центробежных сил.

Для центробежной сепарации получены уточнённые формулы скорости осаждения:

0,8 gd1,88 (з - ) з д = .

0, 18 gr для Re<2 (9) 0,6 0,072gd1,48 (з - ) з д = 0, gr для Re=2…500 (10) 0, 4gdз (з - ) д = ;

3 gr для Re=500…4000 (11) По результатам исследования фракционной эффективности фильтрования ф построена функция отклика ф=f(Lф,Qф,dз).

Рисунок 7- функция отклика ф С целью выполнения математических процедур оптимизации полученная графическая зависимость описана с помощью алгебраических функций.

ф= c - a·(b- Lф)2, (12) -где с=1+0,0457(0,75dз) · [1-(0,341· Qф) ] – 0,0155 dз-1,2, a=0,31 dз-1,5[10,031(4,5- Qф)2], b=108+0,76(Qф-2,93)+5,5ln(10dз-1).

В области максимума функция ф обработана с использованием критерия Стокса dз (з - )ж Stk =, (13) 18µж D где з и – плотность загрязнения и жидкости, ж – скорость жидкости, м/с;

µж – динамическая вязкость жидкости, D – диаметр корпуса фильтра, м.

Получена критериальная зависимость для функции фракционной эффективности фильтрования фi = 1- exp[- k(Stki )0,22], (14) где k=7,37- коэффициент конструктивного исполнения ФС, i – номер фракции.

Формула (14) позволяет определять фракционную эффективность фильтрования ФС и при известном процентном фракционном составе загрязнения общую эффективность фильтрования.

Четвёртая глава посвящена разработке основных положений методики проектирования судового ФС.

Выявлены главные направления совершенствования ФС с целью достижения максимальной эффективности фильтрования:

-обеспечение ускорения потока на входе в кольцевую циклонную часть;

-установка цилиндрического фильтроэлемента вертикально и соосно корпусу;

-формирование нисходящего вращающегося потока в циклонной проточной части;

-организация в нижней части ФС камеры сбора загрязнений;

-создание условий вращения потока с центростремительным ускорением в пределах (100…300) м/с2;

-создание условий течения перед сеткой фильтроэлемента с углом натекания (1…6)°;

-с целью снижения интенсивности вихреобразования на входе в циклонную часть за соплом целесообразна установка направляющего шнека.

Кроме того, сформирован ряд требований с целью обеспечения удобства монтажа, обслуживания и ремонта ФС:

-входной и выходной патрубки должны располагаться соосно и желательно пересекаться с осью корпуса ФС под прямым углом;

-корпус должен располагаться вертикально, в нижней части корпуса должен быть разъём, позволяющий периодически удалять загрязнения из сборной камеры;

-фильтроэлемент должен быть съёмным для периодического осмотра и обслуживания;

-в верхней части корпуса должен быть установлен ручной, либо автоматический клапан для удаления воздуха, который может там скапливаться;

-в нижней части сборной камеры должен быть установлен кран для периодического удаления загрязнений методом продувки.

Разработан рекомендуемый параметрический ряд судовых ФС. Предложено минимизированное количество основных типоразмеров – восемь. Ряд построен исходя из требования обеспечения расходов систем охлаждения, теплоснабжения и горячего водоснабжения эксплуатирующихся и вновь строящихся судов речного флота. Ряд ФС перекрывает расходы от 4 до 2м3/ч. Присоединительные размеры ФС соответствуют судовым трубопроводам с условными диаметрами Dy {40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200} мм. С учётом полученных экспериментальных данных для обеспечения эффективной сепарации значения скорости жидкости на выходе из сопла должны составлять (3…6) м/с. Знание необходимой скорости на срезе сопла при известном расходе среды позволяет определить площадь сопла и его размеры по рекомендуемым соотношениям.

Определение суммарной площади проходного сечения отверстий сетки Fэ0 фильтроэлемента производится с учётом экспериментально определённого оптимального значения скорости фильтрации Wф0= (0,05…0,1) м/с:

Fэ0 = Qф / (0,05…0,1). Полная площадь поверхности фильтроэлемента Fфэвычисляется с учётом относительного проходного сечения сетки Fc:Fфэ=Fэ0/Fc Размер отверстий сетки фильтроэлемента d0 выбирается исходя из экспериментально полученного соотношения d0= 2dз 99,9, где dз 99,9 – диаметр частиц загрязнения, которые должны быть задержаны на 99,9%.

Глубина ёмкости сбора загрязнений выбирается с учётом соотношения hе > 0,5·D, где hе – высота от поверхности слоя загрязнений до нижней кромки фильтроэлемента.

Фракционная эффективность ФС определяется отдельно для каждой фракции по формуле (11). При известном законе фракционного распределения частиц дисперсного материала, общая эффективность фильтрования нi определяется по известной формуле фо = , где нi- процентное масфi 1совое содержание частиц i-й фракции в рабочей жидкости на входе в ФС.

Разработана методика проектирования ФС, которая внедрена на предприятии ООО «Гидротермаль» и использована при создании судовых систем утилизации теплоты (рис. 8). Блок-схема методики проектирования и расчёта судового ФС представлена на (рис.9).

Рисунок 8- ФС Ду 80 в блоке утилизации теплоты.

Техническое задание.

Требования по эффективности фильтроВид рабочего тела и вания.

загрязнителя.

Требования по надёжности, условиям обслуживания, ремонтопригодности и др.

Расход рабочего тела Блок исходных данных Физические константы Qф, фракционный сорабочего тела и загрязстав загрязнителя Фн.

нителя: ,, t,зµ Расчёт диаметров подводящего и отводящего патрубков из уравнения неразрывности Расчёт диаметра корпуса ФС.

Расчёт размеров соплового аппарата.

И скорости жидкости на выходе из сопла.

Ширина сопла по ур-ю неразрывности.

Расчёт размеров фильтроэлемента.

Размеры ёмкости для сбора загрязнений.

Диаметр ёмкости равен диаметру корпуса.

Расчёт размеров шнека-завихрителя.

Расчёт фракционной эффективности по ур-ю Расчёт общей эффективности фильтрования.

Если фо не удовлетворяет условиям тех задания Расчёт гидравлического сопротивле- Если фо удовлетворяет условиям тех ния по известным методикам. задания Расчёт прочности.

Рисунок 9- Блок-схема методики расчёта и проектирования судового ФС Общие выводы Итогом выполненных исследований является разработка высокоэффективного судового ФС и основ его проектирования.

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Анализ конструкций, принципов действия и методов расчёта современных аппаратов для очистки технологических жидкостей от твёрдых загрязнений показывает, что одним из перспективных направлений повышения эффективности этих устройств, является сочетание двух и более физических принципов выделения дисперсной фазы. Конструктивное исполнение новых комбинированных фильтрующих устройств должно обеспечивать нейтрализацию отрицательных свойств отдельных физических принципов и максимально полное использование положительных свойств.

2. Разработана эффективная гидродинамическая схема и конструкция судового ФС, сочетающего преимущества циклонного и механического фильтров.

3. Разработаны математические модели течения загрязнённой жидкой среды в элементах предложенного ФС. Расчётные исследования, выполненные с использованием этих моделей, подтвердили заложенные в конструкцию ФС гипотезы об особенностях движения двухфазной среды в кольцевом канале корпуса фильтра при натекании под острым углом на решётку фильтроэлемента.

4. Экспериментально исследованы гидродинамические характеристики осаждения реальных загрязняющих частиц в речной воде. Выявлено значительное влияние несферической формы частиц на коэффициент сопротивления.

5. Получены критериальные зависимости для определения коэффициента сопротивления частиц загрязнения речной воды.

6. Экспериментально исследована фракционная эффективность опытного фильтра-сепаратора в широком диапазоне геометрических и режимных па раметров. Найдена область максимума функции эффективности фильтрования и получена критериальная зависимость для расчета фракционной эффективности фильтрования разработанного ФС.

7. Разработаны основные положения методики проектирования судового фильтра-сепаратора. Данные положения содержат соотношения и рекомендации сформулированные на базе расчётного и экспериментального исследований ФС.

8. Предложена базовая конструкция судового ФС и разработаны параметры типоразмерного ряда фильтров для нужд речного флота.

9. Положения и рекомендации по проектированию судовых комбинированных ФС позволяют создавать эффективные устройства данного типа в диапазоне параметров, соответствующих нуждам проектировщиков судовых систем.

10. Основные положения методики внедрены в практику проектирования судовых фильтров-сепараторов для систем охлаждения и утилизации теплоты на предприятии ООО «ГИДРОТЕРМАЛЬ».

11. Новизна технических решений была подтверждена патентом на полезную модель № 115237.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Валиулин, С.С. «Моделирование гидродинамических процессов в циклонной части фильтра-сепаратора» Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология. №3 (декабрь) 2011.- С. 72-77.

Публикации в других изданиях 2. Валиулин С.С., Курников А.С. «Разработка математической модели течения жидкости с дисперсной фазой в проточной части фильтра-сепаратора» журнал труды НГТУ, Энергетические установки и теплотехника, том 93, 2012. – С. 228-237.

3. Валиулин, С.С. «Особенности работы сетчатых фильтров при косом натекании потока» Сборник трудов Международного промышленноэкономического форума «Великие реки' 2010». Н.Новгород: Изд. ННГАСУ, 2010.

4. Валиулин С.С., Курников А.С. «Экспериментальные исследования характеристик комбинированного фильтра-сепаратора» Сборник трудов Международного промышленно-экономического форума «Великие реки' 2011».

Н.Новгород: Изд. ННГАСУ, 2011.

5. Валиулин, С.С. Фильтр-сепаратор. Патент на полезную модель № 11523, Б. №12 от 27.04.20




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.