сотрудник
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Современный этап развития сельскохозяйственного производства в животноводстве характеризуется широким применением трубопроводного транспорта для перемещения кормовых масс, которые относятся к неньютоновским жидкостям. Производственный опыт и научные работы по изучению гидротранспортных систем показал, что такой способ транспортирования наиболее экономичен и перспективен, отличается высокой надежностью конструктивных элементов, улучшает санитарно-гигиенические условия работы и дает возможность полностью автоматизировать процесс транспортирования. Сложный характер транспортирования смесей не позволил до настоящего времени создать единую теорию гидродинамического расчета их параметров, поэтому для теоретических исследовании характера движения применяют разнообразные модели. Для выбора той или иной модели всегда важно правильно классифицировать вязкие полужидкие среды применительно к гидродинамике. Поэтому в статье не ставилась конкретная цель выбора метода изучения неньютоновских систем, а решалась задача их классификации по известным определяющим признакам. Предложенная классификация не претендует на исчерпывающую полноту с точки зрения физической и химической природы жидкости, особенно их сочетания, однако она охватывает почти все изученные аномальные явления, происходящие в жидкости при ее транспортировании и помогает выбору количественного метода расчета транспортирующей жидкости. В основу классификации, характеризующей неньютоновские жидкости применительно к их гидромеханике, положена кривая зависимости напряжения сдвига от градиента скорости сдвига. По этой зависимости и рассмотрен каждый вид жидкости. Разработанная классификационная схема в дальнейшем способствует более полному учету реологических свойств высоковязких жидкостей при транспортировании их по трубам и облегчает разработку количественных методов расчета.
жидкость, труба, классификация, реология, вязкость.
Современный этап развития сельскохозяйственного производства в животноводстве характеризуется широким применением трубопроводного транспорта для транспортирования кормовых масс, которые относятся к неньютоновским жидкостям [1,2,3,4,5].
Производственный опыт и научные работы по изучению гидротранспортных систем показал, что такой способ транспортирования наиболее экономичен и перспективен, отличается несложностью механизмов и высокой надежностью конструктивных элементов, улучшает санитарно-гигиенические условия работы и дает возможность полностью автоматизировать процесс транспортирования [6,7,8,9,10 ].
При транспортировании по трубопроводам простую жидкость или кормовую массу, которая обычно относится к ньютоновским жидкостям, принято рассматривать как обычную или нормальную, а жидкости с параметрами, отличающимися от обычных, как аномальными – или неньютоновскими [ 6, 11 ].
Сложный характер транспортирования смесей и многообразия их свойств не позволили до настоящего времени создать единую теорию гидродинамического расчета их параметров [5]. Поэтому для теоретических исследований характера движения применяют отдельные механические модели однофазных, такие как квазигомогенные, вязкопластические, степенные [ 5 ]. Для выбора той или иной модели всегда важно правильно классифицировать вязкие полужидкие среды применительно к гидродинамике неньютоновских жидкостей [ 12,13 ].
Анализ и обсуждения результатов исследования. При транспортировании простую ньютоновскую жидкость принято рассматривать как нормальную, а жидкости с отклоняющимися от обычных характеристиками течения – как аномальные. Однако эти, так называемые, аномальные или неньютоновские жидкости, часто встречаются в природе. Они широко применяются в различных процессах химической, перерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, в том числе и в сельском хозяйстве (различные сочетания кормовых и навозных масс). В основе гидромеханики неньютоновских жидкостей лежат законы упруговязкопластических деформаций и реологические свойства исследуемых сред [ 5 ].
Существует несколько различных подходов изучения неньютоновских сред. Например, определяют поведение жидкости, исходя из ее химических и физических свойств, созданием математической модели, или используя количественные методы расчета, основывающиеся на реальных характеристиках жидкостей. Для решения инженерных задач гидромеханики, на наш взгляд, предпочтительным является последний метод изучения жидкостей. Следует отметить, что в настоящее время наиболее простые типы неньютоновских жидкостей поддаются такому рассмотрению. [ 6 ].
В данной работе не ставится конкретная цель выбора метода изучения неньютоновских
систем, а решается задача их классификации по известным определяющим признакам. Существует различные классификации жидкостей по химическому, механическому, дисперсному составу, по физическим, химическим и реологическим свойствам, но не все они разработаны в одинаковой степени.
Для более полного учета реологических свойств высоковязких жидкостей при транспортировании их по трубам, облегчения разработки количественных методов расчета предлагается классификационная схема, приведенная на рисунке 1.
Анализ работ [14,15] показывает, что классификация существенно помогает решению поставленных задач. Предложенная классификация не претендует на исчерпывающую полноту с точки зрения физической и химической природы жидкости, особенно их сочетания, однако она охватывает почти все изученные аномальные явления, происходящие в жидкости при ее транспортировании и помогает выбору количественного метода расчета транспортирующей жидкости.
В основу построения классификационной схемы заложен следующий признак. Каждый раздел (прямоугольник) имеет свой индекс, справа от надписи, а слева от надписи проставлены индексы предыдущих разделов, с которыми имеется структурная связь.
1. Асадуллин Н.М. Разработка технологии и обоснование параметров пульсирующего транспортирования влажных высоковязких кормосмесей по трубам в животноводстве: Дис. канд.техн.наук.-Казань,1995.-164с.
2. Патент №130037 РФ, МПК F 17 D 1/16 Трубопровод для транспортирования вязких полужидких кормовых смесей/ Асадуллин Л.Н., Маркин О.Ю., Асадуллин Н.М., Маркин Ю.С.// Заявлено 14.12.2012; опубл. 10.07 2013. Бюл. №19.
3. Патент №143992 РФ, МПК F 17 D 1/16 Трубопровод для транспортирования кормовых сред / Асадуллин Н.М., Асадуллин Л.Н.// Заявлено 21.02.2014; опубл. 10.08. 2014. Бюл. №22.
4. Патент №153891 РФ, МПК F 17 D 1/16 Трубопровод для транспортирования кормовых смесей / Асадуллин Н.М., Асадуллин Л.Н.// Заявлено 06.10.2014; опубл. 10.08. 2015. Бюл. №22.
5. Асадуллин Н.М. Взаимосвязь инерционных и реологических свойств при движении кормовых масс по трубам // Вестник Казанского ГАУ. - 2017 . -№1. С. 67-70.
6. Асадуллин Н.М., Асадуллин Л.Н. Нестационарное транспортирование вязких несжимаемых полужидких смесей по трубам // Вестник Казанского ГАУ. - 2014. - №4. - С. 72-77.
7. Асадуллин Л.Н., Маркин О.Ю., Асадуллин Н.М. Обоснование параметров движения кормовых масс по трубам. // Аграрная наука 21 века. Актуальные исследования и перспективы / материалы международной научно-практической конференции. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2015. - С.31-34.
8. Рудаков А.И., Асадуллин Н.М. Пульсирующее транспортирование псевдопластических жидкостей по трубам в животноводстве // Вестник Казанского ГАУ. - 2006. - №4. - С.62-67.
9. Патент №2097606 МПК F04F5/04. Пульсирующий эжектор / А.И.Рудаков, Н.М. Асадуллин // Заявлено 15.03.1994. Опубл 27.11.1997.
10. Патент №135273 РФ, МПК B 02 C 2/02 Устройство для испытания трубопроводов с полужидкими кормами / / Асадуллин Л.Н., Маркин О.Ю., Асадуллин Н.М., Маркин Ю.С.// Заявлено 12.03.2013; опубл. 10.12 2013. Бюл. №34.
11. Уилкинсон У.П. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен: Пер с англ. - М.: Мир, 1964. - 110 с.
12. Рудаков А.И., Асадуллин Н.М., Сулейманов Р.З. Классификация и анализ способов транспортирования полужидких кормовых и навозных масс по трубам. // Деп. в ВНИИТЭИАгропром, 01.09.90. - №262. - М., 1990 - 10с.
13. Рудаков А.И., Сулейманов Р.З. Классификация и анализ устройств для тепловой обработки пищевых отходов. - М., 1988. - 13 С. - Дип в ВНИИТЭИАгропром 03.02.88. №420.
14. Асадуллин Н.М. Механизированная система раздачи кормов / Н.М. Асадуллин, О.Ю. Маркин // Татарский центр научно-технической информации и пропаганды. - Казань, 1988., №261 -88 - 4 с.
15. Асадуллин Н.М. Механизация раздачи кормов на свиноферме / Н.М. Асадуллин, Р.З. Сулейманов // Татарский центр научно-технической информации и пропаганды. - Казань, 1989., №3-89. - 4 с.
16. Огибалов П.М., Мирзаджанзаде А.Х. Нестационарное движение вязкопластических сред. - М.: Изд-во МГУ,1977. - 372 с.
17. Patent №135273 RF, MPK B 02 C 2/02 Ustroystvo dlya ispytaniya truboprovodov s poluzhidkimi kormami (Patent №135273 of the Russian Federation, IPC B 02 C 2/02 Apparatus for testing tubes with semi-liquid fodders). // Asadullin L.N., Markin O.YU., Asadullin N.M., Markin YU.S.// Applied 12.03.2013; Published 10.12.2013. Bulletin №34.
