Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их
элементы (главные и вспомогательные). — Волжская государственная
академия водного транспорта. — Нижний Новгород, 2011. — 44 с.
Цель работы. Целью данной диссертационной работы
является разработка теоретических основ и научно-обоснованных новых
эффективных технических решений, связанных с устройством судовых
грунтонасосных установок земснарядов, обеспечивающих повышение
насыщения водогрунтовой смеси при подводной разработке грунта.
Научная новизна. Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
Обоснованы и разработаны новые научно-технические решения, направленные на повышение эффективности грунтонасосных установок с центробежными насосами и обеспечивающие диффузионное рыхление и принудительный подвод грунта в зону всасывания. Устройства защищены патентами на изобретения.
Разработана математическая модель транспортирования грунта несвободной затопленной струей, на основании которой разработан метод расчета гидравлического рыхления грунта и струйного транспортирования его из зоны диффузии к всасывающему зеву грунтоприемника.
Обоснованы и разработаны новые научно-технические решения, направленные на повышение эффективности земснарядов и шнековых грунтонасосных установок для добычи сапропеля естественной влажности, включающие грунтозаборный конический и нагнетательный цилиндрический шнеки, на поверхности которых, контактирующие с сапропелем, по-дается смазывающая жидкость. Устройства защищены патентами на изобретения.
Разработана математическая модель течения вязкопластичной жидкости с гидросмазкой стенок каналов с использованием уравнений неразрывности, динамики сплошной среды «в напряжениях» и реологического уравнения, при этом впервые выполнено математическое описание прямолинейного течения в круглом канале, в плоской и круговой щели, кругового течения в кольцевом зазоре, течения под действием силы тяжести при наличии свободной границы.
Теоретически обоснован и разработан метод определения реологических характеристик вязкопластичной жидкости с учетом пристенного скольжения, позволяющий определить аналитическим путем инвариантные реологические характеристики, не зависящие от размеров трубопровода.
Разработан метод расчета шнековых грунтонасосных установок на основе созданной математической модели течения вязкопластичной жидкости с гидросмазкой стенок каналов.
Исследованы характеристики шнековых грунтонасосных установок земснарядов при добыче сапропеля с различными реологическими параметрами. По результатам исследований разработаны рекомендации по повышению энергетической эффективности грунтонасосных установок.
Разработан метод расчета транспортирования вязкопластичной жидкости по трубопроводу с пристенным слоем гидросмазки.
Определены критерии подобия, необходимые для описания течения вязкопластичной жидкости с пристенным слоем гидросмазки.
Получено математические описание реологических характеристик сапропелевой пульпы не только от свойств сапропеля в залежи, но и от ее объемной концентрации. На основании этого разработана методика по определению предельного значения объемной концентрации пульпы в зависимости от свойств сапропеля в залежи при перекачивании ее центробежными насосами.
Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты направлены на повышение энергетической эффективности землесосных снарядов при подводной разработке грунтов.
Разработаны новые эффективные конструкции грунтонасосных установок, защищенные патентами на изобретения и нашедшие широкое применение на строящихся земснарядах.
Созданы методы расчета грунтонасосных установок для различных условий грунтозабора и гидротранспорта.
Новый метод определения реологических характеристик вязко-пластичных жидкостей позволяет снизить трудоемкость исследований по сравнению с известным методом М. Муни более чем в 6 раз без снижения точности исследования.
Методика по определению предельного значения объемной концентрации пульпы в зависимости от свойств сапропеля в залежи при перекачивании ее центробежными насосами дает возможность оперативно определить технологические параметры грунтозабора и обеспечить работу с минимальными энергетическими затратами.
Даны практические рекомендации по повышению эффективности эксплуатации грунтонасосных установок земснарядов в зависимости от условий разработки грунта.
Научная новизна. Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
Обоснованы и разработаны новые научно-технические решения, направленные на повышение эффективности грунтонасосных установок с центробежными насосами и обеспечивающие диффузионное рыхление и принудительный подвод грунта в зону всасывания. Устройства защищены патентами на изобретения.
Разработана математическая модель транспортирования грунта несвободной затопленной струей, на основании которой разработан метод расчета гидравлического рыхления грунта и струйного транспортирования его из зоны диффузии к всасывающему зеву грунтоприемника.
Обоснованы и разработаны новые научно-технические решения, направленные на повышение эффективности земснарядов и шнековых грунтонасосных установок для добычи сапропеля естественной влажности, включающие грунтозаборный конический и нагнетательный цилиндрический шнеки, на поверхности которых, контактирующие с сапропелем, по-дается смазывающая жидкость. Устройства защищены патентами на изобретения.
Разработана математическая модель течения вязкопластичной жидкости с гидросмазкой стенок каналов с использованием уравнений неразрывности, динамики сплошной среды «в напряжениях» и реологического уравнения, при этом впервые выполнено математическое описание прямолинейного течения в круглом канале, в плоской и круговой щели, кругового течения в кольцевом зазоре, течения под действием силы тяжести при наличии свободной границы.
Теоретически обоснован и разработан метод определения реологических характеристик вязкопластичной жидкости с учетом пристенного скольжения, позволяющий определить аналитическим путем инвариантные реологические характеристики, не зависящие от размеров трубопровода.
Разработан метод расчета шнековых грунтонасосных установок на основе созданной математической модели течения вязкопластичной жидкости с гидросмазкой стенок каналов.
Исследованы характеристики шнековых грунтонасосных установок земснарядов при добыче сапропеля с различными реологическими параметрами. По результатам исследований разработаны рекомендации по повышению энергетической эффективности грунтонасосных установок.
Разработан метод расчета транспортирования вязкопластичной жидкости по трубопроводу с пристенным слоем гидросмазки.
Определены критерии подобия, необходимые для описания течения вязкопластичной жидкости с пристенным слоем гидросмазки.
Получено математические описание реологических характеристик сапропелевой пульпы не только от свойств сапропеля в залежи, но и от ее объемной концентрации. На основании этого разработана методика по определению предельного значения объемной концентрации пульпы в зависимости от свойств сапропеля в залежи при перекачивании ее центробежными насосами.
Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты направлены на повышение энергетической эффективности землесосных снарядов при подводной разработке грунтов.
Разработаны новые эффективные конструкции грунтонасосных установок, защищенные патентами на изобретения и нашедшие широкое применение на строящихся земснарядах.
Созданы методы расчета грунтонасосных установок для различных условий грунтозабора и гидротранспорта.
Новый метод определения реологических характеристик вязко-пластичных жидкостей позволяет снизить трудоемкость исследований по сравнению с известным методом М. Муни более чем в 6 раз без снижения точности исследования.
Методика по определению предельного значения объемной концентрации пульпы в зависимости от свойств сапропеля в залежи при перекачивании ее центробежными насосами дает возможность оперативно определить технологические параметры грунтозабора и обеспечить работу с минимальными энергетическими затратами.
Даны практические рекомендации по повышению эффективности эксплуатации грунтонасосных установок земснарядов в зависимости от условий разработки грунта.