Повышение эффективности функционирования водонапорной башни Рожновского при отрицательных температурах окружающего воздуха

• Автор: Рязанов, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Преимущества использования башен Рожновского для водоснабжения сельских потребителей
1.2 Существующие способы борьбы с последствиями льдообразования на внутренних стенках башен Рожновского
1.3 Существующие методы уменьшения скорости нарастания льда в
водонапорных башнях
Выводы по главе:
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ БАШЕН РОЖНОВСКОГО
2.1 Установившийся режим
2.2 Переходный режим
2.2.1 Динамика охлаждения воды в водонапорной башне
2.2.2 Динамика нарастания льда на внутренней стенке
Выводы по главе:
3. ОБЩАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа исследований
3.2. Описание экспериментальных установок
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3.1 Методика определения температуры воды
3.3.2 Методика определения температуры воздуха
3.3.3 Методика определения температуры воды в емкости, имитирующей скважину и потребителя
3.3.4 Методика определения толщины льда, образовавшегося на внутренних стенках экспериментальных установок
3.3.5 Методика определения расхода воды
3.4 Точность измерений
Выводы по главе:
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Анализ зависимости температуры воды в металлической водонапорной башне от времени
4.2 Анализ зависимости толщины льда в металлической водонапорной
башне от времени
Выводы по главе:
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Методика инженерного расчета режимов работы башен Рожновского в зимний период года
5.2 Способы снижения скорости нарастания льда в башнях Рожновского
5.3 Оценка экономической эффективности предлагаемых методов предотвращения выхода из строя металлических водонапорных башен
Рожновского
Выводы по главе:
ОБЩИЕ ВЫВОДЬЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В сельском хозяйстве на различные технологические нужды требуется достаточно большое количество воды. Так, например, на производство 1 т молока - 5... 10 т; на промывку 1 т соломы при выщелачивании - 50 т; на производство 1 т мяса говядины - 50 т; на выращивание 1 т картофеля -300 т; на выращивание 1 т пшеницы - 1000 т.
Правильная организация водоснабжения имеет исключительное значение для эффективной работы фермы, так как обеспечивает нормальное выполнение производственно-зоотехнических процессов и
противопожарную безопасность, улучшает условия содержания, повышает производительность и культуру труда обслуживающего персонала, продуктивность животных и качество продукции, снижает ее себестоимость [1].
Поэтому организация надежного бесперебойного водоснабжения сельскохозяйственных потребителей является одной из наиболее важных задач сельскохозяйственного производства.
В настоящее время основная часть систем централизованного водоснабжения представлена локальными системами, имеющими водозабор из скважин, водонапорную башню и водопроводные сети. Из этих систем 55% нуждаются в техническом улучшении, в том числе 32% - в реконструкции, 12% - в расширении и 11% - в полном восстановлении [2].
Одним из наиболее распространенных способов организации водоснабжения в сельском хозяйстве является использование в качестве буферной емкости металлической водонапорной башни Рожновского.
В них в холодное время года наблюдается обледенение стенок емкости и всех предметов, находящихся в ней на уровне поверхности воды.
Обледенение приводит к нарушению функционирования в первую очередь датчиков уровней, а при значительных нарастаниях льда прекращает
Т80зд - температура окружающего воздуха, К;
а, - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, ;

а2 - коэффициент теплоотдачи от воды к стенке, ;
м К
Яст - коэффициент теплопроводности стальной стенки, ;
м ■ К
Лл - коэффициент теплопроводности стенки льда, ;
м ■ К
с1нар - наружный диаметр стальной стенки, м;
(1ВН - внутренний диаметр стальной стенки, м; йвн.л - внутренний диаметр стенки льда, м.
В начальный момент толщина стенки льда полагалась равной нулю.
7. Находилась температура внутренней поверхности стенки:
В начале расчета с1вн.л принималась равной йвн.
8. Определялась скорость нарастания льда:
= Т

9. Находилась толщина образовавшегося льда:
где X; — толщина образовавшегося льда, м;
Х;_1 - толщина имеющегося льда, м.
В начале расчета х,=0.
10. Записывались полученные значения толщины льда и времени, прошедшего с начала расчета, в массив выходных данных.
11. Расчеты итерационным методом по пунктам 6-10 повторялись для следующего промежутка времени со значением толщины льда, полученным на предыдущем расчетном шаге. Расчет заканчивался при условии полного обледенения емкости башни.