Кравчук Андрій Михайлович. Гідравліка змінної маси напірних трубопроводів технічних систем

Короткий опис

Кравчук Андрій Михайлович. Гідравліка змінної маси напірних трубопроводів технічних систем: дис... д-ра техн. наук: 05.23.16 / Київський національний ун-т будівництва і архітектури. - К., 2004

Кравчук А.М. Гідравліка змінної маси напірних трубопроводів технічних систем. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.16 Гідравліка і інженерна гідрологія. Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2004.
Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню і розробці нових, більш надійних і досконалих, математичних моделей і методів розрахунку конструктивних, технологічних і гідравлічних параметрів напірних перфорованих трубопроводів ємкісних очисних споруд систем водопостачання і водовідведення, а також розподільчих і збірних труб меліоративних систем.
Розроблені методики визначення оптимальних і ефективних конструктивних характеристик вивчаємих труб.
Розглянуто і проаналізовано значний об’єм експериментальних даних, як особисто автора, так і інших дослідників по вивченню основних гідравлічних характеристик досліджуваних потоків. Приводяться емпіричні формули для визначення величини коефіцієнта змінюваної маси m, гідравлічного коефіцієнта тертяі коефіцієнта витрати отворів перфорації.
На основі отриманих даних представлена зручна для використання, більш надійна і узагальнена, методика інженерного розрахунку напірних розподільчих і збірних трубопроводів, які застосовуються в технічних системах різного призначення. Приведені приклади розрахунку.

Вирішена важлива народногосподарська проблема підвищення ефективності і надійності роботи розподільчих і збірних напірних трубопроводів ємкісних очисних споруд систем водопостачання і водовідведення.
Проведено аналіз існуючих теоретичних рішень і методів розрахунку перфорованих трубопроводів, які працюють зі змінною витратою вздовж шляху для випадків коли витікання або втікання рідини здійснюється через отвори і щілини або через фільтруючу поверхню бічних стінок дренажних труб.
На основі запропонованих уточнених математичних моделей течій розроблено достовірні і надійні методи розрахунку технологічних характеристик розглядуваних систем.
Приведено нові класифікації розподільчих і збірних трубопроводів, які базуються на оцінці величини похибки, що виникає в розрахунках, відповідно, початкової і кінцевої витрат в трубі при нехтуванні втратами напору, пов’язаними з ефектом зміни витрати і втратами на гідравлічне тертя за довжиною, а також визначено межі, в яких при розрахунках допустимо користуватися спрощеними залежностями.
Запропоновано методику розрахунку оптимальних конструктивних характеристик перфорованих труб незмінного поперечного перерізу і постійній інтенсивності перфорації бічних стінок. Її використання дозволить проектувати канали, що будуть забезпечувати технологічно задану степінь рівномірності розподілу і збору рідини або вирішити зворотню задачу оцінити степінь рівномірності роздачі або збору при відомій інтенсивності перфорації.
Представлено методику визначення геометричних параметрів розглядуваних труб, яка дає можливість за рахунок зміни інтенсивності перфорації забезпечити довільний закон зміни витрати вздовж розподільчих і збірних трубопроводів постійного або змінного перерізу, що суттєво розширює границі їх застосування.
Розроблена класифікація розподільчих і збірних дренажних трубопроводів, яка базується на оцінці впливу похилу на величину витрати, що розподіляється або надходить в напірну дрену.
Приведено розрахункові залежності для визначення ефективних конструктивних і фільтраційних характеристик розподільчих і збірних дренажних трубопроводів, які будуть забезпечувати необхідну інтенсивність подачі або відводу води з меліоруємої ділянки.
Визначено основні критерії подібності, які можуть бути використані при аналізі і узагальненні експериментальних даних різних авторів, а саме: число Рейнольдса (Re), коефіцієнт опору трубопроводу (), гідравлічний коефіцієнт тертя (), скважність () і конструктивний комплекс.
Експериментально досліджено інтегральні характеристики і кінематику потоків з від’єднанням і приєднанням рідини вздовж шляху і на основі цього вивчено швидкісну структуру таких течій, а також механізм взаємодії між основними і змінюваними потоками, що дозволило обґрунтувати причини збільшення втрат напору в розподільчих і збірних каналах у порівнянні з трубопроводами із суцільними стінками.
Обробка отриманих експериментальних даних дала можливість встановити закономірності зміни коефіцієнта змінюваної маси m, гідравлічного коефіцієнта тертяі коефіцієнта витративід конструктивних і гідравлічних характеристик даних труб, а також отримати зручні емпіричні залежності для їх розрахунку.
На основі аналізу математичних моделей, які описують рух рідини зі змінною витратою, розроблені більш досконалі методики інженерного розрахунку розподільчих і збірних напірних трубопроводів.
Результати досліджень впроваджені при проектуванні систем розподільчих і збірних трубопроводів ємкісних очисних споруд станцій очистки бази відпочинку Восток курорту Лебедівка Одеської області, а також очисних споруд Миколаївського глиноземного заводу (м. Миколаїв). Інженерна методика розрахунку даних напірних перфорованих трубопроводів прийнята для застосування в інституті Київінжпроект (м. Київ).