Search

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения экономической эффективности перекачки нефти и нефтепродуктов путем снижения гидравлических потерь и выноса образовавшихся водных скоплений с использованием противотурбулентных присадок. Этот способ применения присадок является энергосберегающим, минимизирующим эксплуатационные затраты на транспортировку нефти и нефтепродуктов. Цель: определить и предложить применение противотурбулентных присадок в качестве способа увеличения скорости потока перекачиваемой среды для выноса образовавшихся локальных неподвижных водных скоплений на локальных низинах профиля трубопровода, приводящих к уменьшению его эффективного диаметра и повышению гидравлических потерь. Объекты: скопившиеся водные образования на низменном участке линейной части магистрального нефтепродуктопровода. Методы: математический анализ влияния противотурбулентной присадки для оценки перспективы ее энергоэффективного использования в качестве способа увеличения скорости потока транспортируемой среды, технико-экономический расчет, отражающей стоимость противотурбулентной присадки и электроэнергии при перекачке. Результаты. Выполнен анализ способов вычисления выносной скорости потока транспортируемой среды. Предложена методика вычисления концентрации противотурбулентной присадки, необходимой для достижения потоком жидкости выносной скорости, при невозможности повышения допустимого рабочего напора из-за ограниченной несущей способности трубопровода. Рассмотрено влияние возрастания эффективного диаметра трубопровода, что является побочным следствием влияния противотурбулентной присадки, которое, с одной стороны, повышает гидравлическую эффективность присадки, а с другой стороны, снижает потребляемую мощность электроэнергии после прекращения ввода присадки. Приведены результаты вычисления экономической целесообразности применения противотурбулентной присадки и сравнительный анализ стоимости перекачки с противотурбулентной присадкой и без нее. Рассмотрены соответствующие аналитические зависимости для оценки эффективности. The relevance of the study is caused by the need to increase the economic efficiency of pumping oil and petroleum products by reducing hydraulic losses and removing the formed water accumulations using anti-turbulent additives. This method of using additives is energy-saving, minimizing the operating costs of transporting oil and petroleum products. The main aim: to identify and propose the use of anti-turbulent additives as a way to increase the flow rate of the pumped medium to remove the formed local stationary water formations on the local lowlands of the pipeline profile, leading to decrease in its effective diameter and increase in hydraulic losses. Objects: accumulated water formations on a low-lying section of the linear part of the main oil product pipeline. Methods: mathematical analysis of the anti-turbulent additive impact to assess the prospects for its energy-efficient use as a way to increase the flow rate of the transported medium, technical and economic calculation reflecting the cost of anti-turbulent additive and electricity during pumping. Results. The authors have analyzed the methods for calculating the remote flow velocity of the transported medium and proposed the method for calculating the concentration of anti-turbulent additives necessary to achieve an outrigger velocity by the fluid flow, if it is impossible to increase the permissible working pressure due to the limited bearing capacity of the pipeline. The article considers the effect of increasing the effective diameter of the pipeline, which is a side effect of the influence of anti-turbulent additive, which on the one hand increases the hydraulic efficiency of the additive, and on the other hand, reduces the power consumption of electricity after termination of additive injection. The results of calculating the economic feasibility of using the anti-turbulent additive and a comparative analysis of the cost of pumping with and without anti-turbulent additive are presented. The corresponding analytical dependencies for evaluating the effectiveness are considered.

Актуальность исследования обусловлена снижением металлоемкости прямолинейного участка надземного нефтепровода для транспортировки нагретой нефти и сокращением затрат на его эксплуатацию в зависимости от выбора конструкции компенсационного блока. Цель: определение оптимальной конструкции компенсатора прямолинейного участка надземного нефтепровода с учетом влияния температурных параметров перекачиваемой среды в условиях сбережения производственных ресурсов. Объекты: нефтепровод для перекачки горячей нефти, П-, S-образный, трапециевидный и дугообразный компенсационные блоки. Методы: математическое моделирование надземной части участка нефтепровода, расположенного в области распространения криолитозоны, при помощи метода конечных элементов, интегрированного в ANSYS Workbench, и сравнительный анализ полученных зависимостей для выбора оптимального технического решения. Результаты. Прочностной расчет разных конструкционных исполнений компенсационных блоков показал объемы максимальных напряжений и перемещений, возникающих вследствие изменения условий перекачки подогретой нефти по прямолинейному участку надземного нефтепровода. Результаты полученных данных положены в основу выбора оптимальных геометрических типоразмеров компенсаторов, рассматриваемых при сооружении надземной части участка заданной протяженности. Проведен расчет технологических параметров прямолинейного участка надземного нефтепровода с учетом занимаемой под конструкционным сооружением площади, которая непосредственно влияет на объемы землепользования выбранного объекта исследования. Для разных компенсационных блоков установлены разные уровни формируемых объемов гидравлических потерь, что связано с энергозатратами оператора перекачки нефти. Сравнительный анализ экономической эффективности позволяет рассматривать дугообразные компенсационные блоки в качестве перспективной конструкции с учетом стратегических задач в части энергоэффективности и защиты окружающей среды в арктической зоне. The relevance of the research is conditioned by a decrease in specific amount of metal of aboveground linear section of heated oil transportation pipeline and reduction of its operational cost depending on the choice of expansion joint design. Goal: to determine an optimal design of expansion joint of the pipeline aboveground linear section of oil pipeline taking into account the effect of temperature parameters of pumped medium under condition of saving productive resources. Objects: hot oil pipeline, U-, S-shaped, tapered, ring expansion joints. Methods: modelling of the aboveground pipeline section located in cryolitic zone using the method of finite element method integrated into ANSYS Workbench and comparative analysis of the functions obtained to choose the optimal engineering solution. Results. Strength analysis of different designs of expansion units has shown that the maximum stress and displacements take place due to the changes in condition of oil pumping. The results of the data obtained were taken as a basis for choice of optimal geometric sizes of expansion joints taken into consideration in construction of the aboveground pipeline section of a given length. The technological parameters of linear section of oil pipeline portion were calculated with respect to occupied area that directly influencing the square of the research object. For different expansion joints there are various rates of hydraulic losses explained by energy expenditure of oil pumping operator. Comparative analysis of cost effectiveness allowed considering arch-shaped expansion joints as a perspective construction taking into account the strategic tasks of energy efficiency and environmental protection in the Arctic zone.

На горнодобывающих, металлургических, химических, машиностроительных и строительных предприятиях гидравлические транспортные системы используются для обеспечения переноса водно-дисперсионных систем из одного места в другое. В статье анализируется влияние вязкости дисперсных систем на рабочие устройства в гидротранспортных системах, гидродинамика потока, основные закономерности сопротивления рабочих устройств гидравлическому сопротивлению.

На горнодобывающих, металлургических, химических, машиностроительных и строительных предприятиях гидравлические транспортные системы используются для обеспечения переноса водно-дисперсионных систем из одного места в другое. В статье анализируется влияние вязкости дисперсных систем на рабочие устройства в гидротранспортных системах, гидродинамика потока, основные закономерности сопротивления рабочих устройств гидравлическому сопротивлению., {"references":["www.hiscience.ru"]}

Reuse of wastewater has been widespread in this era to support the water sustainability process. Therefore, treated wastewater should be conveyed to suitable places and adopted for different uses. This study presents an empirical relationship between the Darcy-Weisbach and Hazen-Williams equations for four types of pipe material (ductile iron, GRP, concrete, and plastic) by using WaterCAD Version 8i. Two hydraulic models were developed to estimate the head loss in pipes by using different diameters: first, using pipe diameters from 800 mm to 1,200 mm for a flow rate of 1.16 m3/s, second, adopting pipe diameter from 1,600 mm to 2,000 mm for a flow rate of 4.63 m3/s. The study results are the head loss values obtained from the Darcy-Weisbach and Hazen-Williams equations, which were used to correlate them using IBM SPSS Statistics. The correlation coefficient between both equations turned out to be 0.991, 0.990, 0.990, and 0.990 for ductile iron, GRP, concrete, and plastic pipe materials. Additionally, the relationship between head loss and pipe diameter is negatively proportioned for both equations. Also, both head loss equation results are the same. The head loss values in the Darcy’s equation were higher for ductile iron and GRP materials, while being lower for concrete and plastic materials for both models. Selecting concrete or plastic pipes to convey treated wastewater is better than other pipe materials. Another conclusion is that the pipe diameter affects the head loss magnitude irrespective of the kind of equation whether Darcy-Weisbach or Hazen-William equation. Finally, this relationship is very useful for designers in converting the head loss values obtained using these equations., В настоящее время для поддержки процесса устойчивого использования водных ресурсов широко распространено повторное использование сточных вод. Поэтому очищенные сточные воды можно транспортировать в соответствующие места и использовать для различных целей. В данном исследовании с помощью WaterCAD Version 8i представлена эмпирическая зависимость между уравнениями Дарси-Вейсбаха и Хейзена-Уильямса для четырех типов материалов труб (ковкий чугун, стеклопластик, бетон и пластик). Были разработаны две модели для оценки гидравлических потерь в трубах с использованием различных диаметров: первая с диаметром трубы от 800 мм до 1200 мм при расходе 1,16 м3/с, вторая с диаметром трубы от 1600 мм до 2000 мм при расходе 4,63 м3/с. Результаты исследования представляют собой значения гидравлических потерь, полученные из уравнений Дарси-Вейсбаха и Хейзена-Уильямса, которые использовались для их корреляции с помощью IBM SPSS Statistics. Коэффициент корреляции между обоими уравнениями составил 0,991, 0,990, 0,990 и 0,990 для ковкого чугуна, стеклопластика, бетона и пластика. Кроме того, зависимость между гидравлическими потерями и диаметром трубы обратно пропорциональна для обоих уравнений. Также, оба результата уравнения гидравлических потерь одинаковы. Значения гидравлических потерь в уравнении Дарси были выше для ковкого чугуна и стеклопластика, но ниже для бетона и пластика в обеих моделях. Выбор бетонных или пластиковых труб для транспортировки очищенных сточных вод предпочтительнее, чем других материалов. Ещё один вывод заключается в том, что диаметр трубы влияет на величину гидравлических потерь независимо от вида уравнения, будь то уравнение Дарси-Вейсбаха или Хейзена-Уильяма. Наконец, данное соотношение очень полезно для проектировщиков при преобразовании значений гидравлических потерь, полученных с помощью представленных уравнений., В даний час для підтримки процесу сталого використання водних ресурсів широко поширене повторне використання стічних вод. Тому очищені стічні води можна транспортувати у відповідні місця та використовувати для різних цілей. У даному дослідженні за допомогою WaterCAD Version 8i представлена емпірична залежність між рівняннями Дарсі-Вейсбаха та Хейзена-Вільямса для чотирьох типів матеріалів труб (ковкий чавун, склопластик, бетон та пластик). Були розроблені дві моделі для оцінки гідравлічних втрат у трубах з використанням різних діаметрів: перша з діаметром труби від 800 мм до 1200 мм при витраті 1,16 м3/с, друга з діаметром труби від 1600 мм до 2000 мм при витраті 4,63 м3/с. Результати дослідження являють собою значення гідравлічних втрат, отримані з рівняння Дарсі-Вейсбаха та Хейзена-Вільямса, які використовувалися для їх кореляції за допомогою IBM SPSS Statistics. Коефіцієнт кореляції між обома рівняннями склав 0,991, 0,990, 0,990 і 0,990 для ковкого чавуну, склопластику, бетону і пластика. Крім того, залежність між гідравлічними втратами та діаметром труби обернено пропорційна для обох рівнянь. Також, обидва результати рівняння гідравлічних втрат однакові. Значення гідравлічних втрат у рівнянні Дарсі були вищими для ковкого чавуну та склопластику, але нижчими для бетону та пластику в обох моделях. Вибір бетонних або пластикових труб для транспортування очищених стічних вод краще, ніж інших матеріалів. Ще один висновок полягає в тому, що діаметр труби впливає на величину гідравлічних втрат незалежно від виду рівняння, будь то рівняння Дарсі-Вейсбаха чи Хейзена-Вільяма. Нарешті, дане співвідношення дуже корисне для проектувальників при перетворенні значень гідравлічних втрат, отриманих за допомогою представлених рівнянь.

The purpose of the research is: the study of hydraulic losses in pumping units during pumping and transportation of liquids, development of constructive and technological solutions to improve the energy efficiency of centrifugal pumps. The study used theoretical and experimental analyzes of hydraulic losses during the transportation of liquids. Centrifugal pumps operating with incompressible fluid flows are a type of hydraulic turbomachines. Increasing the efficiency of centrifugal pumps is one of the goals that are solved in this article by coaxial arrangement of the impellers in the flow part of the pump. Based on the results of calculations and experimental studies to substantiate the proposed design and technical solutions, establish rational operating modes and determine hydraulic losses with coaxial impellers, it has been established that, compared with existing schemes for the axial arrangement of impellers, the energy efficiency of centrifugal pumps increases by 23%, pressure-flow characteristics increase., Целью исследований являются: исследование гидравлических потерь в насосных установках при откачке и транспортировании жидкостей; разработка конструктивно-технологических решений по повышению энергоэффективности центробежных насосов. При исследовании использовались теоретический и экспериментальный анализы гидравлических потерь при транспортировке жидкостей. Центробежные насосы, работающие с несжимаемыми потоками текучего, являются разновидностью гидравлических турбомашин. Повышение эффективности центробежных насосов входит в число целей, которые решаются в данной статье, путем соосного расположения рабочих колес в проточной части насоса. По результатам выполненных расчетов и экспериментальных исследований по обоснованию предложенных конструктивно-технических решений, установлению рациональных режимов работы и определению гидравлических потерь при соосном расположении рабочих колес установлено, что по сравнению с существующими схемами осевого расположения рабочих колес энергоэффективность работы центробежных насосов увеличивается на 23%, напорно-расходные характеристики возрастают., Горный журнал Казахстана, Выпуск 9 (209) 2022, Pages 20-26

The hydraulic losses are the decrease in energy of the fluid due to vortex formation, friction between the fluid and the pipe, changing the flow of fluid. The decrease in energy of the fluid, in turn, leads to the following consequences: decrease efficiency, increase energy consumption and decrease cavitation stock pump. The main danger in a piston pump is to reduce cavitation stock. This leads to boiling of water by pressure reduction and rapid destruction the flow part of the pump.

Материалы XX Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 23–24 апр. 2020 г.

The study that we conducted into the process of transportation of a gas-condensate mixture from a well bottom to the separation production plant has revealed the features of isothermal and non-isothermal flow. It was proved that during non-isothermal flow, hydraulic losses in the product pipeline are significantly affected by throttle effect and energy accommodation effect. The influence of velocity and volumetric flow rate of the gas-liquid mixtures on hydraulic resistance and pressure drop on a section of product pipeline, taking into consideration non-isothermal flow was analyzed. It was found that the assessment of hydraulic resistance and pressure drop in the proposed dependences converges with standardized ones by 95 %. The result was obtained based on the developed system of equations of the mathematical model for non-isothermal non-stationary one-dimensional motion of the gas-liquid mixture of hydrocarbons in the pipeline. The proposed system beneficially differs from the known ones by the fact that it takes into consideration the inner convective heat exchange, estimated by the combined effect of Joule-Thomson.A distinctive feature of the improved procedure for calculation was the introduction of temperature correction and accommodation coefficient in the calculation of hydraulic resistance of a pipeline as a system with distributed parameters. Due to this, it became possible to improve the procedure for the calculation of non-isothermal transportation of a homogeneous gas-condensate mixture. Based on the analysis of calculation curves by the known procedures (formulas of Thomas Colebrooke, Leibenson and VNIIgas) for isothermal and non-isothermal processes and the proposed procedure, rational areas of their applications were shown. All calculations were performed at the velocity of a gas-liquid flow within the range 0–50 m/s, pipe roughness of 0.01–0.05 mm and their diameter of 100–300 mm, the data from actual production pipelines of Novotroitsk oil-gas condensate field were used. Comparison of the theoretical and industrial experiments showed sufficient for engineering practice accuracy of calculation of pressure drop on the stretches of oil and gas lead lines and allowed recommending the developed analytical dependences for the introduction in industrial engineering., Проведенными исследованиями процесса транспортирования газоконден­сатной смеси от забоя скважины до сепарационной установки промысла установлены особенности изотермического и неизотермического течения флюида. Доказано, что при неизотермическом течении на гидравлические потери в продуктопроводе существенно влияет дроссель-эффект и эффект аккомодации энергии. Проанализировано влияние скорости и объемного расхода газожидкостной смеси на гидравлическое сопротивление и перепад давления на участке продуктопровода с учетом неизотермичности течения. Установлено, что оценка гидравлического сопротивления и падения давления по предложенным зависимостям на 95 % сходится со стандартизованными. Результат получен на базе разработанной системы уравнений математической модели неизотермического нестационарного одномерного движения газожидкостной смеси углеводородов в трубопроводе. Предложенная система выгодно отличается от известных учетом внутреннего конвективного теплообмена, оцененного по интегральному эффекту Джоуля-Томсона.Отличительной особенностью усовершенствованной методики расчета стало введение температурной поправки и коэффициента аккомодации в расчетах гидрав­лического сопротивления трубопровода как системы с распределенными параметрами. Благодаря этому стало возможным совершенствование мето­дики расчета неизотермического транспортирования гомогенной газоконден­сатной смеси. На основе анализа расчетных кривых по известным методикам (формулы Колбрука, Лейбензона и ВНИИгаза) для изотермических и неизотер­мических процессов и предлагаемой методике показаны раци­ональные области их применения. Все вычисления произведены при скоростях газожидкостного потока в диапазоне 0–50 м/с, шероховатости труб 0.01–0.05 мм и их диаметре 100–300 мм, использованы данные реальных промысловых трубопроводов Новотроицкого нефтегазоконденсатного месторождения. Сравнение теоретического и промыслового экспериментов показало достаточную для инженерной практики точность расчета падения давления на участках нефтегазовых шлейфов и позволяет рекомендовать разра­ботанные аналитические зависимости для внедрения в промысловой инженерии, Проведеними дослідженнями процесу транспортування газоконденсатної суміші від вибою свердловини до сепараційної установки промислу встановлені особливості ізотермічної і неізотермічної течії флюїду. Доведено, що при неізотермічній течії на гідравлічні втрати в продуктопроводі істотно впливає дросель-ефект і ефект акомодації енергії. Проаналізовано вплив швидкості та об'ємної витрати газорідинної суміші на гідравлічний опір і перепад тиску на ділянці продуктопроводу з урахуванням неізотермічності течії. Встановлено, що оцінка гідравлічного опору і падіння тиску за запропонованими залежностями на 95 % збігається зі стандартизованими. Результат отримано на базі розробленої системи рівнянь математичної моделі неізотермічного нестаціонарного одновимірного руху газорідинної суміші вуглеводнів в трубопроводі. Запропонована система вигідно відрізняється від відомих урахуванням внутрішнього конвективного теплообміну, оціненого по інтегральному ефекту Джоуля-Томсона.Відмінною особливістю вдосконаленої методики розрахунку стало введення температурної поправки і коефіцієнта акомодації в розрахунках гідравлічного опору трубопроводу як системи з розподіленими параметрами. Завдяки цьому стало можливим вдосконалення методики розрахунку неізотермічного транспортування гомогенної газоконденсатної суміші. На основі аналізу розрахункових кривих за відомими методиками (формули Колбрука, Лейбензона і ВНІІГАЗу) для ізотермічних і неізотермічних процесів і пропонованою методикою показані раціональні області їх застосування. Всі обчислення зроблені при швидкостях газорідинного потоку в діапазоні 0–50 м/с, шорсткості труб 0.01–0.05 мм і їх діаметрі 100–300 мм, використані дані реальних промислових трубопроводів Новотроїцького нафтогазоконденсатного родовища. Порівняння теоретичного і промислового експериментів показало достатню для інженерної практики точність розрахунку падіння тиску на ділянках нафтогазових шлейфів і дозволяє рекомендувати розроблені аналітичні залежності для впровадження в промисловий інженерії

Представлены результаты оптимизационных расчетов, показывающие, что оптимальные параметры аппаратов зависят от выбранного показателя для поиска экстремума функции цели, типа поверхности теплообмена, условий эксплуатации и накладываемых ограничении. Получено, что вблизи минимума целевой функции оптимальные параметры, как правило, имеют небольшой градиент, позволяющий варьировать ими при проектировании. Представленная методика и вычислительная программа позволяют разработать оптимальную конструкцию испарителей, с учетом предъявляемых к ней требований.

Удосконалено методику теплогідравлічного розрахунку нафтопроводу за умов перекачування ним неньютонівської нафти після термообробки. На основі проведення комплексного порівняльного розрахунку модельного магістрального нафтопроводу встановлена кількісна і графічна залежність впливу особливостей технології термообробки неньютонівської нафти на гідравлічні та енергетичні втрати в трубопроводі., Усовершенствована методика теплогидравлического расчета нефтепровода при условии перекачки по нему неньютоновской нефти после термообработки. На основании проведения комплексного сравнительного расчета модельного магистрального нефтепровода установлена количественная и графическая зависимость влияния особенностей технологии термообработки неньютоновской нефти на гидравлические и энергетические потери в трубопроводе., The method of thermo-hydraulic calculation of the oil pipeline under conditions of non-Newtonian oil pumping after heat treatment has been improved. The quantitative and graphic dependence of the influence of heat treatment of non-Newtonian oil to hydraulic and energy losses in the pipeline has been established based on a comprehensive comparative calculation of a model main pipeline.

We performed numerical simulation of the current in a stage of the axial compressor with an annular gas injection before the impeller. The gas-dynamic action was studied during operation of the stage on the verge of detachment. The annular injection was carried out at several fixed values of injection angle γ in the range from 5º to 90º. The research results showed that the gas-dynamic action on a current makes it possible to improve aerodynamic characteristics of the stage of an axial compressor. The gas-dynamic action by annular injection on the flow in a stage of the axial compressor makes it possible to extend the range of detachment-free flow-around. The level of flow non-uniformity after the impeller and the guide device has decreased.Results of the calculation study showed that at injection angles γ>50º the gas-dynamic action leads to an increase in the level of losses in the impeller At injection angles γ≤50º, one observes a positive effect. A total pressure loss coefficient in the impeller decreases from ξ=0.08 to ξ=0.03…0.005. At the rational values of intensity of the gas-dynamic action on the flow a degree of pressure increase in the stage grows from π=1.08 to π=1.093, Представлено результати чисельного моделювання течії в ступені осьового компресора з кільцевим вдувом газу перед робочим колесом. Газодинамічна дія здійснювалася при роботі ступеня на границі зриву. Ефективність кільцевого вдуву досліджувалась при значеннях кута вдуву від 5º до 90º. Результати досліджень показали, що кільцевий вдув дозволяє покращити аеродинамічні характеристики ступеня компресора, Представлены результаты численного моделирования течения в ступени осевого компрессора с кольцевым вдувом газа перед рабочим колесом. Газодинамическое воздействие осуществлялось при работе ступени на границе срыва. Эффективность кольцевого вдува исследовалась при значениях угла вдува от 5º до 90º. Результаты исследований показали, что кольцевой вдув позволяет улучшить аэродинамические характеристики ступени компрессора

Объектом исследования выбрана сложная разветвленная пневматическая система металлургического комбината. Пневмосистема состоит из двух трубопроводов перемещающих сжатый осушенный и технологический воздух к цехам завода. Пневмосеть разбита на участки и посчитаны гидравлические потери при параметрах, которые приведены документацией завода. Проведено исследование влияния на эффективность различных составляющих системы и выявлены основные, по которым нужно производить оптимизацию. Произведено выбор составляющих пневмосистемы с целью повышения экономичности. По результатам был произведен расчет с учетом всех изменений. Проведено сравнение результатов расчета существующей пневмосети с предложенной.

The project considers the main elements of design of exhaust tract at gas turbine and gas compressors units and their influence on the flow of exhaust gases. The methods for reducing the hydraulic losses in exhaust units are mentioned. В работе рассматриваются основные элементы конструкции выхлопного тракта газотурбинного и газоперекачивающего агрегата и влияние их на характер течения уходящих газов. Приводятся методы снижения гидравлических потерь в выхлопных патрубках агрегатов.

Дисертацію присвячено вирішенню проблем підвищення надійності й ефективності експлуатації паливовикористовуючого устаткування об’єктів промисловості та енергетики при проведенні їх маловитратної енергоекологічної модернізації за рахунок впровадження ефективної технології спалювання палива. Основну увагу приділено поліпшенню пускових характеристик пальникових пристроїв струменево-нішевого типу (ПП СНТ) для розширення діапазону робочого регулювання вогнетехнічного обладнання (ВО), модернізованого на основі технології, та подано результати щодо можливості зниження емісії шкідливих речовин. У роботі в лабораторних умовах отримано: закономірності впливу геометричних та режимних параметрів струменево-нішевої системи (СНС) на межі пуску і зриву полум’я в системі, закономірності процесів масообміну активного потоку повітря в каналі з циркуляційною течією в нішевій порожнині за пускових режимів роботи системи, закономірності виникнення пульсаційного горіння в системі, оцінка гідравлічних втрат у каналі пальника, проведена адаптація геометричних характеристик подачі палива для спалювання природного і скрапленого газів, також встановлено вплив геометрії подачі палива на температурні параметри факела і його емісійні якості у вигляді залежностей оксидів азоту і вуглецю. У промислових умовах на діючому ВО оцінено технологічні засоби зниження емісії окислів азоту і розроблено рекомендації щодо їх впровадження на об’єктах комунальної енергетики. Отримані рекомендації дозволили вдосконалити промислові ПП з наступним підтвердженням ефективності під час проведення еколого-теплотехнічних випробувань на діючих об’єктах тепломереж міст у складі водогрійних котлів, а також контактних водонагрівачів. Досягнуто економічного ефекту, який дозволив окупити витрати на модернізацію обладнання протягом одного опалювального сезону. The thesis is devoted to the reliability and efficiency of operating industrial and energy fuel consumption equipment during their low-cost energy ecological modernization by introducing effective technologies of fuel combustion problems solving. Main attention is paid to improvement of jet-niche type burner devices starting characteristics to extend the range of working regulation fuel consumption equipment modernized on technological base and presented the results of harmful substances emission reduction. The work submitted lab received results: regularities of geometrical and operational parameters of jet-niche system on the verge of starting and "disrupt" of flame in the system, mass transfer processes regularities of active air flow channel with circulating currents in the niche cavity modes at system launch, occurrence patterns of pulsating system combustion, evaluation of hydraulic losses in the burner channel, helded adaption of the fuel supply geometric characteristics for combustion of natural and liquefied gas, also established the influence of fuel supply geometry on thermal parameters of the torch and its emission quality as a dependency of nitrogen oxides and carbon, in industrial environments on the existing fire technical object evaluated technological means of nitrogen oxides emissions reducing and recommendations for their implementation at communal power facilities. The resulting recommendations allowed to improve industrial BD with further proof of effectiveness in conducting environmental and thermal tests on existing cities heating systems facilities as part of boilers and water heaters contact. Reached an economic benefit, which allowed to recoup equipment modernization cost in a term of one heating season. Диссертация посвящена решению проблем повышения надежности и эффективности эксплуатации топливопотребляющего оборудования объектов промышленности и энергетики при проведении их малозатратной энергоэкологической модернизации за счет внедрения эффективной струйно-нишевой технологии (СНТ) сжигания топлива. Основное внимание в работе уделено улучшению пусковых характеристик горелочных устройств (ГУ) СНТ с целью расширения диапазона рабочего регулирования модернизируемого огнетехнического оборудования (ОО), представлены результаты относительно возможности снижения эмиссии вредных веществ. В работе установлено влияние геометрических параметров топливоподачи и режимных характеристик струйно-нишевой системы (СНС) на границы пуска и срыва пламени. Получены основные закономерности массообменных процессов активного потока горючей смеси и циркуляционной структуры в объеме ниши на пусковых режимах работы системы, что позволило установить влияние объема нишевой полости на границы устойчивой работы системы при изменении высоты воздушного канала. Получены эффекты влияния конфигурации нишевой полости на процесс стабилизации факела. Представленные результаты позволили расширить коэффициент рабочего регулирования промышленных ГУ до 20. Адаптация ГУ, работающих на природном газе, для использования сжиженного газа в качестве резервного топлива ОО, эффективно достигается за счет выбора рациональных параметров топливоподачи, при этом остальной конструктив универсален применительно к обоим горючим газам. Показано, что пульсационное горение в системе возникает на режимах близких, к границе «богатого» срыва пламени, и зависит от геометрических параметров СНС. Представлены зависимости, которые позволяют оценить границы пульсационного горения в ГУ. Рекомендации по усовершенствованию конструкции СНС применены на ГУ, установленных на водогрейном оборудовании теплосети г. Житомира. В результате этого, в течении отопительного сезона 2013-2014 гг., достигнуто снижение расхода топлива до 6 %. В промышленных условиях на действующем ОО проведена оценка технологических средств снижения эмиссии окислов азота, где основное внимание уделено определению влияния рециркуляции продуктов сгорания в топочное пространство и организации увлажнения окислителя. Разработаны рекомендации относительно возможности их внедрения на объектах коммунальной энергетики. В работе предложена методика расчета двухтопливного ГУ, которая позволяет проектировать промышленные ГУ единичной мощностью до 20 МВт, работающие на природном и сжиженном газе, обладающие улучшенными пусковыми характеристиками и расширенным коэффициентом рабочего регулирования мощности ОО. Предложены зависимости для оценки концентраций оксидов азота в продуктах сгорания топлива модернизируемого оборудования. Полученные рекомендации позволили усовершенствовать промышленные ГУ с последующим подтверждением эффективности при проведении эколого-теплотехнических испытаний на действующих объектах теплосетей городов в составе водогрейных котлов и контактных водонагревателей. Получен экономический эффект, что позволило окупить затраты на модернизацию оборудования в течении одного отопительного сезона.

Характерная для ступени низкой удельной быстроходности (n[s] 30÷40) относительно малая величина расхода Q при высоком создаваемом напоре обуславливают целый ряд особенностей процесса передачи энергии от вала жидкости и которые в конечном счёте являются причиной существенного снижения суммарного КПД. Поэтому выявление этих особенностей позволит более целенаправленно уменьшать их вредное влияние.

Досліджено структуру течії в підвідному пристрої осьового хімічного насоса. Встановлено основні причини та зони гідравлічних втрат. Враховуючи результати дослідження, запропоновано модернізовану конструкцію підвідного пристрою та виконане чисельне моделювання течії в ньому, яке показало зниження гідравлічних втрат майже вдвічі в порівнянні з базовою конструкцією., Исследована структура течения в подводящем устройстве химического осевого насоса. Установлены основные причины и зоны гидравлических потерь. Учитывая результаты исследования, предложена модернизированная конструкция подводящего устройства и выполнено численное моделирование течения в нем, которое показало снижение гидравлических потерь почти вдвое в сравнении с базовой конструкцией., The design of the axial-flow chemical pump with the GI (guide vanes - impeller) type blade system, which provides a lower process time of the chemical reaction in the phosphoric acid manufacture was proposed in the paper.The flow structure in the suction bell of the axial-flow chemical pump was investigated. By visualizing the calculation results, main causes and zones of hydraulic losses were found. Taking into account the results, modernizing existing suction bell was proposed, and numerical simulation of the flow in it was performed. The main condition for modernization was to preserve the flow parameters at the impeller inlet (absolute velocity, flow angle, circulation) with a simultaneous decrease in hydraulic losses. Since the losses are significantly affected by vortices which are formed on the blades, a decision on their dispersion was made. Numerical study of the flow in the modernized suction bell has shown almost double decrease in hydraulic losses. As a result of calculations, the design of the spatial flow in the suction bell of the axial-flow chemical pump was obtained.

Изложена предложенная методика определения предельных значений потерь от неравновесного теплообмена, теплопритоков из окружающей среды, гидравлических сопротивлений для основного теплообменника дроссельной ступени окончательного охлаждения. Обсуждаются результаты их вычисления для азотного и водородного температурных уровней охлаждения. Предложенный способ нахождения предельных потерь может быть использован при расчёте и оптимизации схем криогенных установок., The method for calculation of limiting values of losses from non equilibrium heat exchange, heat leakage from surrounding and pressure drops in basic heat exchanger of throttle stage of final cooling is suggested. The obtained results of their determination for hydrogen and nitrogen temperature levels is analyzed. The method may be used for calculation and optimization of cryogenic system schemes.

Досліджено структуру течії в підвідному пристрої осьового хімічного насоса. Встановлено основні причини та зони гідравлічних втрат. Враховуючи результати дослідження, запропоновано модернізовану конструкцію підвідного пристрою та виконане чисельне моделювання течії в ньому, яке показало зниження гідравлічних втрат майже вдвічі в порівнянні з базовою конструкцією. Исследована структура течения в подводящем устройстве химического осевого насоса. Установлены основные причины и зоны гидравлических потерь. Учитывая результаты исследования, предложена модернизированная конструкция подводящего устройства и выполнено численное моделирование течения в нем, которое показало снижение гидравлических потерь почти вдвое в сравнении с базовой конструкцией.

Выполнено обобщение опубликованных экспериментальных данных по теплогидравлической эффективности и коэффициенту качества различных способов закрутки потока. Показано, что различные способы закрутки потока характеризуются общим механизмом интенсификации теплообмена и описываются единой кривой на диаграммах теплогидравлической эффективности. Предложенный критерий качества обеспечивает более обоснованное ранжирование и сравнение интенсификаторов теплообмена. The intensification of the heat exchange is always accompanied by an increase in hydraulic losses. To estimate thermal and hydraulic efficiency of heat exchange intensifiers many criteria are used to characterize the ratio of an increase in the heat exchange to the associated losses of the pressure required for the heat carrier pumping. This scientific paper is devoted to the analysis of the following criteria of thermal and hydraulic efficiency, in particular the Reynolds analogy factor and the quality coefficient. The heat hydraulic efficiency of heat-exchange intensifiers with full and partial flow vortex and that of the intensifiers that are characterized both by the flow vortex, the vortex mixing and the flow separation have been studied. The results showed that the studied heat exchange intensifiers of a vortex type have different structural design but a rather common mechanism of heat exchange intensification due to the flow vortex (full and partial), the vortex mixing and the local flow separation, and due to this reason these are summarized by the general relationship on the diagrams of heat hydraulic efficiency. Using the quality coefficient we performed the ranging of heat exchange intensifiers of a vortex type and we arrived at a conclusion that it is reasonable to use the quality coefficient for the domain of f/f0 > 3,0 for practical applications due to the complicated determination of the ultimate values of bounding curves.

У роботі наведені результати експериментальних досліджень автоматичної системи осьового урівноваження ротора відцентрового насоса. Визначені коефіцієнти місцевих втрат і втрат на тертя на підставі досліджень кривої розподілу тиску робочої рідини по радіусу торцевого дроселя, статичної і витратної характеристик. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30026 В работе приведены результаты экспериментальных исследований по определению коэффициентов местных потерь и потерь на трение на основании статической и расходной характеристик, а также кривой распределения давления по радиусу торцового дросселя. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30026 In this paper the results of experimental research of determine the coefficients of local losses and friction losses obtained from the static and flow characteristics and the curve of pressure distribution on the radius of axial throttle are stated. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30026

В статті розглядаються фактори механічних та об’ємних втрат у радіальній гидрооб’ємній передачі, які раніше не приймалися до уваги, а саме механічні втрати на розгін та гальмування робочої рідини, а також визначення реального зазору між блоком цапфових розподільників та ротором. Зроблено висновок про необхідність врахування цих факторів в уточненій математичній моделі. Some factors of mechanical and volumetric losses are considered in the paper. They are mechanical losses on acceleration and deceleration of operation fluid, and actually defined gap between block of trunnion distributors and rotor. It is concluded that these factors should be considered in adjusted mathematical model.

У статті розглянуто проблеми, які виникають при дослідженні потоків з нестаціонарною структурою течії. Запропоновані способи уточнення розрахунків втрат енергії, при нестаціонарному руху рідини. Подана схема дослідного стенду для дослідження коефіцієнта гідравлічного опору при структурі пульсуючого потоку. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3682 В статье рассмотрены проблемы, возникающие при исследовании потоков с нестационарной структурой течения. Предложены способы уточнения расчетов потерь энергии при нестационарном движении жидкости. Представлена схема экспериментального стенда для исследования коэффициента гидравлического сопротивления при структуре пульсирующего течения. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3682 The article deals with the problems arising in the investigation of flows with unsteady flow structure. The ways to clarify the calculation of energy losses of unsteady fluid motion are offered in the article. The authors show a diagram of the experimental stand for studying the hydraulic resistance coefficient in pulsating flow structure. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3682

Представлены модель для численного моделирования и описание экспериментальной установки для исследования потерь давления в полостях жидкостных систем охлаждения ДВС. Приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований гидравлических сопротивлений в зарубашечном пространстве ДВС, свидетельствующие о влиянии состава жидкости и ее свойств на величину гидравлических потерь. Показано, что введение комплексных многофункциональньїх присадок способствует снижению гидравлических потерь и уменьшению затрат мощности на привод циркуляционных насосов жидкостных систем охлаждения ДВС, приведены объяснения полученного эффекта.

В статье проведен анализ формул для расчета гидравлически гладких труб, показано, что известные в настоящее время зависимости для определения гидравлических потерь в изогнутых трубопроводах охватывают область до Re < 105. Предложена формула для определения гидравлических потерь в гибком трубопроводе, навитом по винтовой линии, в области с Re > 16s,. в соответствии с которой потери в зависимости от отношения среднего радиуса навивки к расчетному диаметру трубопровода будут больше потерь на прямом участке в среднем на 15 - 30 %. Дана графическая интерпретация полученной формулы.

Показана необхідність вдосконалення апаратурного оформлення процесу низькотемпературної сепарації природного газу. Розроблений комбінований апарат, конструкція якого дозволяє здійснити послідовно в одному апараті функції сепаратора другого ступеня, абсорбера і сепаратора третього ступеня. Описана конструкція і принцип дії модернізованого сепаратора. Результати досліджень показали, що сепаратор в порівнянні з вживаним в даний час в газовій промисловості устаткуванням, сепарації-абсорбції, забезпечує вищу ефективність протікання і сепарації процесів, абсорбції, при менших гідравлічних втратах.

Выполнено сопоставление значений коэффициента гидравлического сопротивления и потерь давления, рассчитанных по известным зависимостям, с результатами экспериментального исследования прямоточного циклона с промежуточным отбором с различными начальными диаметрами выхлопного патрубка. Сравнение коэффициентов гидравлического сопротивления в области автомодельности по числу Рейнольдса показало, что относительная ошибка определения коэффициента сопротивления циклона существенно превышает 20 %. Относительная ошибка прогнозных значений потерь давления колеблется от 31,4...51,8 %.

Приведена методика расчета гидравлического сопротивления прямоточного циклона с промежуточным отбором, в которой оценка потерь давления в кольцевых диффузорных участках сепарационной камеры выполнена на основе характеристик пограничного слоя и по эквивалентному коническому диффузору. Закрученность потока учитывалась введением дополнительного коэффициента. Погрешность предлагаемого метода расчета гидравлического сопротивления циклона не более 9,3 %.

Розглядається задача оптимального управління водогрійною опалювальною котельнею і досліджується вплив різних втрат у системі теплопостачання на результати рішення цієї задачі. The optimum control of heating boiler plant is considered. The influence of various losses in the heat supply system on the obtained results of this task resolving is researched.