Научное обоснование технических решений и разработка на их основе средств повышения эффективности судовых энергетических установок землесосных снарядов

• Автор: Арефьев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 390 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ '

Введение

Глава 1. Энергетическая, эффективность современных грунтонасосных

установок:.................................. ;

1.1. Анализ^эффекгивности подводнойразработкитрунтов

1.2. Анализ современных способов и средств добыч№сапропеля

1.3. Обоснование направленийповышёния эффективности грунтонасосных установок для подводной разработитгрунтов:

1.4. Формулировка цели и постановка задачи исследования

Глава 2. Разработка новых технических решений, направленных на повышение эффективности грунтонасосных установок земснарядов
2.1. Грунтозаборные устройства с гидравлическим рыхлением грунта для грунтонасосных установок с центробежными грунтовыми насосами

2.2. Грунтозаборные устройства с фрезерным рыхлением грунта,

2.3 . Шнековые грунтонасосные установки:
2.4. Земснаряды с погружными шнековыми грунтовыми насосами
Выводьг по главе
Глава З. Разработка математической модели течения вязкопластичной жидкости с гидросмазкой стенок каналов
3.1. Общие положения
3.2. Напорное течение вязкопластичной жидкости гидросмазкой
в плоской бесконечной, щели
3.3. Круговое течение вязкопластичной жидкости с тидросмазкой
в зазоре между коаксиальными цилиндрами
3.4. Прямолинейное течение вязкопластичной жидкости
с гидросмазкой-В'кольцевом зазоре.
3.5. Осевое течение вязкопластичной! жидкости с гидросмазкой
в круглом канале
3.6. Течение вязкопластичной жидкости с гидросмазкой присналичии
свободной границы
Выводы по главе -
Глава 4. Определение реологических характеристики критериев подобия
течения вязкопластичных жидкостей
4.1. Разработка метода определения реологических характеристик вязкопластичных жидкостей

4.2. Определения критериев подобия при исследовании шнековых грунтонасосных установок
4.3. Вывод уравнения, подобия, описывающего течение вязкопластичных жидкостей в круглых каналах
4.4. Условияшодобия,при исследовании грунтонасосных установок с
центробежными насосами
Выводы по главе
Глава 5. Создание математических моделей и методов расчета грунтонасосных установок
5.1. Шнековая фунтонасосная установка
5.2. Грунтонасосная установка с центробежным насосом:
5.3. Грунтозаборные устройства с гидравлическими рыхлителями грунта
5.4. Грунтозаборные устройствам шнековыми рыхлителями
грунта
5.5. Грунтозаборные устройства с фрезерными рыхлителями
фунта
Выводы по главе
Глава 6. Исследование характеристик фунтонасосных установок и разработка практических рекомендаций по повышению эффективности их эксплуатации
6.1. Исследование течения вязкопластичной жидкости в круглом канале
6.2. Исследование характеристик шнековых фунтовых насосов
6.3. Экспериментальные исследования лабораторной модели шнекового грунтового насоса
6.4. Исследование удельных энергетических затрат на добычу сапропеля различными видами грунтонасосных установок
6.5. Исследование характеристик шнековых фунтонасосных установок построенных земснарядов
6.6. Исследование энергетических затрат при подводной разработке
фунта фрезерными рыхлителями
Выводы по главе б
Глава 7. Разработка методов расчета элементов грунтонасосных установок и практическая реализация разработанных научно-технических решений
7.1. Метод расчета размеров деталей шнекового насоса
7.2. Метод расчета и построения лопасти рабочего колеса центробежного насоса

7.3. Метод расчета геометрических параметров трехсекционных грунтоприемников
7.4. Практическая реализация разработанных научно-технических
решений
Выводы по главе
Заключение и выводы
Список литературы
Приложения

Кб у + Ы1’ (1Л5)

где У - кинематическая вязкость пульпы.
Из анализа данного метода расчета гидравлических потерь следует, что в этом случае также нет возможности учесть «пристенные эффекты». Кроме того, как показали исследования [246], формула (1.14) совместно с (1.15) справедлива только при режимах течения, когда отношение диаметра структурного ядра к диаметру трубы меньше 0,5. Если же это отношение больше 0.5, то ошибка расчета может превысить 30%.
Необходимо отметить, что в других отраслях техники, например, при транспортировании парафинистых нефтей, реологические свойства которой описываются также уравнением Шведова-Бингама, известны способы трубопроводного транспорта в смазывающем пристенном слое жидкости с малой вязкостью [5, 10, 103, 104, 126, 136, 177, 268, 269, 307, 308, 309, 315]. Эффект снижения потерь на трение при перекачке высоковязких нефтей в пристенном слое воды известен давно. Так, И.Д. Исааксом в 1906 г. было установлено, что при перекачке вязкой нефти с добавлением 10% воды наблюдается значительное увеличение пропускной способности трубопровода. Внутренняя стенка трубопровода смачивалась водой, причем пристенный водяной слой удерживался вследствие применения винтовой дорожки, создаваемой свернутой в виде спирали проволокой [104]. При этом водонефтяному потоку придается вращение, вследствие чего водяная фаза отбрасывается к стенкам трубопровода. Исследованиями установлено [269], что при транспортировании в закрученном водном кольце расход по нефти увеличивается в 14 — 16 раз по сравнению с перекачкой одной холодной нефти. Глэсс приводит результаты опытов по перекачке нефтей различной вязкости по стеклянной трубке 0 0,01 м и /=0,12 м при объемном содержании воды от 10 до 40% и средней скорости течения от 0,06 до 1,3 м/с [309]. Он установил, что градиент давления с увеличением содержания воды снижался и при 35 - 40% воды достигал минимума - уменьшался в 22 раза. Сделаны выводы, что устойчивость ядра нефти с увеличением вязкости возрастает, и вязкость нефти не оказывает решающего влияния на градиент давления, так как изменение кинематической вязкости от 0,5-10' до 10-10'4 м2/с приводит к увеличению градиента давления лишь в 1,3 раза.
Кроме придания водонефтяному потоку вращения, применяются также другие методы формирования водяного слоя на внутренней поверхности трубопровода, например, подача воды в зону между нефтью и стенкой трубопро-