Введение к работе
Актуальность работы. Современное водоснабжение, гидротехника, теплоснабжение и другие отрасли народного хозяйства, которые отличаются наличием сложных напорных трубопроводных систем, требуют повышения эффективности их работы. Главными проблемами при проектировании и-строительстве трубопроводных систем становятся оптимизация, уменьшение затрат на строительство, надежность в эксплуатации.
Трубопроводные системы оборудованы регулирующими устройствами, при изменении режимов работы которых в напорных трубопроводах гидросистем возникает неусгановившеееся движение жидкости. Так, например, при внезапной остановке насосных агрегатов в тру- бопроводной системе возникает гидравлический удар, являющийся частным случаем напорного неустановившегося движения жидкости. Поэтому вопрос о надежной и безаварийной эксплуатации напорных трубопроводных систем является актуальным.
Для защиты напорных трубопроводных систем от гидравлического удара часто применяются воздушно-гидравлические колпаки (ВГК), эффективность работы которых зависит от объема воздуха в ВГК. Поэтому определение объема воздуха в ВГК и его размеров, необходимых для гашения гидравлического удара при заданных начальных параметрах, является одной из основных задач расчетов неустановившегося напорного движения жидкости в трубопроводных системах.
Для расчета неустановившегося напорного движения жидкости в настоящее время существуют математические модели переходных процессов, что позволяет получить теоретические результаты, близкие к результатам экспериментальных исследований. Однако, не всегда наблюдается достаточно точное совпадение результатов расчетов и экспериментов, что зависит от многих факторов. В связи с этим возникает необходимость перехода к более точным математическим моделям переходных процессов.
Из вышеприведенного следует актуальность теоретических и экспериментальных исследований переходных процессов в трубопроводах с ВГК с учетом теплообмена при расширении-сжатии воздуха в ВГК и необходимость разработки методики расчета. Также актуальными являются исследования по разработке методики расчета непризматических уравнительных резервуаров и получение прибли-
3.
женных формул для определения размеров ВПК-гасителей гидравлического удара.
Цель и задачи исследований. Данная работа посвящена решению актуальной задачи неустановившегося напорного движения жидкости в трубопроводах - исследованию гидравлических характеристик переходных процессов в напорных трубопроводах с ВГК, разработке методик расчета ВГК и непризматических уравнительных резервуаров.
Основная цель работы; на основе теоретических и экспериментальных исследований уточнить математическую модель и методику pat чета переходного процесса в трубопроводе с ВГК с учетом термодинамических процессов в камере гасителя; получить приближенные формулы для определения размеров ВГК; разработать методику расчета переходного процесса в трубопроводе с непризматическим уравнительным резервуаром.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи исследований:
выполнить численные эксперименты на ПЭВМ по расчету переходных гидравлических процессов в напорном трубопроводе с ВГК с демпфирующим сопротивлением и "направленного" действия с целью получения приближенных формул для определения размеров ВГК;
выполнить экспериментальные исследования переходных гидравлических процессов в напорном трубопроводе с ВГК с целью определения экстремальных значений напора при переходном процессе и проверки достоверности полученных приближенных формул;
провести экспериментальные и теоретические исследования и уточнить методику расчета переходного процесса в напорном трубопроводе с ВГК с учетом термодинамических процессов в камере гасителя;
разработать методику расчета переходного процесса в напорном трубопроводе с непризматическим уравнительным резервуаром.
Научная новизна данной работы заключается в том, что на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:
разработаны диаграммы для определения максимального и минимального значений напора в трубопроводе с ВГК при переходном процессе;
получены приближенные формулы для определения характеристического параметра ВГК с демпфирующим сопротивлением и "направленного" действия;
4.
экспериментально проверена достоверность предложенных формул и модификации методики расчета переходного процесса в трубопроводе с воздушно-гидравлическим колпаком с учетом термодинамических процессов в ВГК и подтверждена их адекватность физическому процессу;
разработана методика расчета переходного процесса в напорном трубопроводе с непризматическим уравнительным резервуаром.
Практическая ценность полученных результатов исследований заключается в следующем:
получены приближенные формулы для определения основной характеристики ВГК, что позволяет повысить точность инженерных расчетов;
уточнена и экспериментально подтверждена методика расчета переходного процесса в напорном трубопроводе с ВГК с учетом теплообмена в нем;
разработана методика расчета переходного процесса в трубопроводе с непризматическим уравнительным резервуаром.
Разработанные методики могут найти применение при проектировании напорных систем.
Обоснованность и достоверность научных выводов и результатов, полученных в работе, подтверждается вполне удовлетворительным совпадением результатов расчетов по разработанным методикам с результатами экспериментальных исследований и результатами расчетов по методикам других исследователей, а также применением при выполнении исследований современной электронной измерительной аппаратуры.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке мероприятий по защите от гидравлического удара водопроводных сетей Хорезмской области республики Узбекистан и города Дашхауз республики Туркменистан.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 7 статьях, опубликованных в открытой печати,и доложены на научно-технических конференциях МГШ (I99I...I992 гг).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы (134 наименований) и приложений (отдельный том) и содержит 154 страницшашинописного текста, 73 рисунка, и I таблицу^
5.