сотрудник
В статье рассмотрена и решена проблема определения скоростей нестационарного потока однофазной и двухфазной несжимаемых полужидких смесей в цилиндрической трубе, которая в дальнейшем дает возможность определения величины потерь напора.
поток, среда, уравнение, жидкость, скорость, труба.
Введение. В настоящее время широкое распространение получил напорный способ транспортирования полужидких смесей по трубам в животноводстве.
Производственный опыт и исследовательские работы по изучению гидротранспортных установок показал, что такой способ транспортирования наиболее экономичен, отличается простотой и высокой надежностью конструктивных элементов, улучшает санитарно-гигие-нические условия и дает возможность автоматизировать процесс транспортирования [1-8].
Теоретические и экспериментальные исследования ряда авторов [1, 2, 9-11] показали, что течение полужидких смесей подчиняются закону, который достаточно точно описывается уравнением Шведова – Бингама. Иными словами можно считать, что основная масса транспортируемых сред в животноводстве относятся к псевдопластикам.
Сложный характер движения среды и многообразия его свойств не позволили до настоящего времени создать единую теорию гидродинамического расчета его параметров. Поэтому для теоретических исследования характера движения применяют отдельные механические модели однофазных, такие как квазигомогенная, вязкопластическая, степенная и многофазных сред – взаимопроникающая и диффузионная.
Целесообразность выбора той или иной модели определяется особенностью поставленной задачи и требуемой точностью ее решения.
Одним из наиболее эффективных путей снижения энергетических затрат при транспортировании полужидких смесей является использование нестационарных режимов движения, в частности – наложение вибрации на движущийся поток. Изотропное воздействие от вибрации, заключающееся в относительном движении слоев структурированной среды, приводит к разрушению связей в структуре, снижению сил трения, предела текучести, что создает условия течения при более низких сдвиговых напряжениях. Наиболее эффективным в этом случае является применение пульсаторов, создающих вибрацию непосредственно в самой жидкости [12-18].
Для рассмотрения механизма движения полужидких среды и определения гидродинамических параметров ее, определения скорости потока в зависимости от перепада давления используем упрощенную модель движения однофазной среды, приведенную в [19]. Далее на базе принятой модели создаем другую, в которой учтена двухфазность транспортируемой среды.
Анализ и обсуждение результатов исследования. Запишем уравнение движения пульсирующего потока вязкой несжимаемой жидкости в горизонтальной цилиндрической трубе в цилиндрической системе координат [19]:
1. Грачева Л.И. Перспективы развития трубопроводного транспорта и эффективность его применения в сельском хозяйстве: Дис…д-ра. техн.наук.- М.,1974, - 425с.
2. Асадуллин Н.М. Разработка технологии и обоснование параметров пульсирующего транспортирования влажных высоковязких кормосмесей по трубам в животноводстве: Дис… канд.техн.наук.- Казань,1995.-164с.
3. Асадуллин Н.М. Линия раздачи гранулированных кормов/Н.М. Асадуллин, Р.З. Сулейманов // Татарский центр научно-технической информации и пропаганды №428-88Казань,1988.- 4с.
4. Асадуллин Н.М. К вопросу выбора способы транспортирования высоковязких сельскохозяйственных кормов и культур // Тез. докл. Республиканской научной конф. Казань,1990.-С.85-86.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. Рудаков А.И., Асадуллин Н.М. Классификация кормовых и навозных полужидких сред применительно к гидромеханике неньютоновских жидкостей. //Деп. в ВНИИТЭИАгропром, 09.02.91. №494.М.,1991.-12с.
10. 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.-10 с.
11. Асадуллин Н.М. Взаимосвязь инерционных и реологических свойств неньютоновских жидкостей // Материалы юбилейной научной конференции Казанского СХИ. - Казань: Татарское кн. изд-во,1992. -С.163-166.
12. Асадуллин Н.М. Разработка эжекционного пульсатора для транспортирования высоковязких жидкостей при их неустановившемся движении в трубах / Н.М. Асадуллин, А.И. Рудаков // Тез. докл. Всесоюзн. научного семинара 21-23 декабря 1989 г.- Казань. С.45-46.
13. Асадуллин Н.М. Математическая модель для гидродинамического расчета пульсирующего движения неньютоновских жидкости в цилиндрической горизонтальной трубе/ Н.М. Асадуллин, А.И. Рудаков // Деп. в ВНИИТЭИАгропром, 25.02.94, №7 - М.,1994. -15с.
14. Асадуллин Н.М. Экспериментальная установка для исследования нестационарного пульсирующего транспортирования кормовых смесей по трубам //Тр. Института. Казанской СХИ.-1994.- С.5-7.
15. Патент №2097606 МПК F04F5/04. Пульсирующий эжектор / А.И.Рудаков, Н.М. Асадуллин // Заявлено 15.03.1994. Опубл 27.11.1997.
16. Рудаков А.И., Асадуллин Н.М. Пульсирующее транспортирование псевдопластических жидкостей по трубам в животноводстве // Вестник Казанского ГАУ.-2006.-№4.- С.62-67.
17. 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.
18. Асадуллин Н.М. Гидродинамический расчет параметров пульсирующего потока вязкой несжимаемого жидкости в цилиндрической трубе/Н.М. Асадуллин, А.И. Рудаков //Деп. в ВНИИТЭИАгропром, 13.06.96, №87. - М.,1996.-13с.
19. Слезкин Н.А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. - М.: Гостехиздат,1976. - 520с.
20. Корн Г.В. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.:Гостехиздат,1969, - 720с.
21. Раджабов Ф.Н. Приближенное решение задач неустановившегося движения вязко-пластических и вязких двухфазных сред в круглой цилиндрической трубе // Изв. АН УзССР. Серия техн.наук,-1980 - №6. - С.59-62.
