Обоснование параметров и повышение эффективности функционирования гидродинамического нагревателя жидкости сельскохозяйственного назначения

• Автор: Ашуралиев, Эмиль Себзалиевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 164 с. : ил. + Прил. (165с.: ил. )

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Потребление воды в сельскохозяйственном производстве.

1.2. Установки для нагрева воды и получения пара, применяемые в сельском хозяйстве

1.3. Пастеризационные установки, применяемые в животноводстве

1.4. Аэро и гидродинамические нагреватели.

1.4.1. Принцип действия

1.4.2. Аэродинамические нагреватели

1.4.3. Классификация существующих конструкций гидродинамических нагревателей.

1.4.4. Пастеризационные установки на основе гидродинамического нагревателя

1.5. Сравнительные характеристики рассмотренных нагревательных и пастеризационных установок.
1.6.Теоретические исследования в данной области
1.6.1. Теоретические исследования гидродинамических нагревателей
1.6.2. Рабочая характеристика гидродинамической муфты
1.7. Цель и задачи исследований
1.8. Выводы.
2. ТЕОРИЯ РАБОТЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГ РЕВАТЕЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ.
2.1 Рабочий процесс в гидродинамическом нагревателе жидкости.
2.2. Основные положения теории.
2.3. Баланс энергии гидродинамического нагревателя.
2.3.1. Баланс удельной энергии потока
2.3.2. Тепловыделение от трения в зазоре между корпусом и ротором
2.3.3. Уравнение баланса мощности гидродинамического нагревателя
2.4. Математическая модель функционирования гидродинамического нагревателя
2.5. Влияние геометрических параметров на рабочий процесс
2.6. Коэффициент полезного действия нагревателя
2.7 Кавитация в нагревателе
2.8. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
3.2. Выбор отклика в экспериментах.
3.3. Выбор факторов
3.4. Методика определения параметров косвенным путем.
3.5. Планирование эксперимента.
3.6. Описание экспериментальной установки и оборудования.
3.7. Свойства применяемых жидкостей
3.8. Теоретическое определение возможных потерь тепла вследствие теплообмена с окружающей средой
3.9. Проведение экспериментов при регулировке подачи на выходе.
3.9.1. Результаты экспериментов
3.9.2. Расчетошибки измерений
3.9.3 Результаты опытов па гидродинамическом нагревателе с диаметром ротора 0 мм
3.9.4. Уточненная математическая модель функционирования нагревателя.
3.9.5. Проверка адекватности построенной модели.
3.9.6. Расчет кавитационной устойчивости нагревателя
3 Эксперименты при регулировке подачи воды на входе в нагреватель.
3 Опыты на масле
3 Микробиологические и паразитологические исследования воды, прошедшей через гидродинамический нагреватель.
3 Анализ результатов экспериментов
3 Выводы.
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ
4.1. Конструкция и теоретический расчет характеристики нового нагревателя. .
4.2. Проведение экспериментов
4.3. Сравнение характеристик базового и нового типа нагревателей
4.4. Выводы
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Применение гидродинамического нагревателя жидкости сельскохозяйственного назначения в животноводческих комплексах
5.2. Методика расчета гидродинамических нагревателей по формулам подобия
5.2.1. Методика расчета нагревателей типа ГДНЖ1.
5.2.2. Методика расчета гидродинамического нагревателя новой конструкции ГДНЖ
5.3. Примеры расчета гидродинамических нагревателей по формулам подобия
5.3.1. Пример расчета базового образца гидродинамического нагревателя ГДНЖ
5.3.2. Пример расчета ГДНЖ2 по формулам подобия.
5.4 Бизнесплан производства гидродинамических нагревателей
5.5. Внедрение результатов исследований
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Разработать математическую модель функционирования гидродинамического нагревателя. Проверить разработанную модель на экспериментальном образце. Определить зависимость рабочих характеристик нагревателя от его геометрических и кинематических параметров и режимов работы. Проверить влияние гидродинамической кавитации на микробиологические объекты, находящиеся в воде. Определить рациональные, с точки зрения различных технологических процессов в сельском хозяйстве, режимы работы нагревателя. При необходимости усовершенствовать конструкцию ГДНЖ. Разработать методику расчета гидродинамического нагревателя. Разработать бизнесплан производства гидродинамических нагревателей. Для решения этих задач необходимо определить и теоретически обосновать характер диссипации энергии, создать экспериментальную установку и провести соответствующие опыты для проверки и уточнения теории. Далее на основе выработанной теории разработать методику расчета гидродинамических нагревателей. Выводы. Животноводческие комплексы являются крупнейшими потребителями холодной и горячей воды в сельском хозяйстве. Система водоснабжения животноводческих комплексов и теплиц должна обеспечивать достаточное количество воды требуемого качества и температуры с минимальными затратами энергии и времени. В применяемых в настоящее время в сельском хозяйстве установках нагрев жидкости производится, в основном, через промежуточный теплоноситель, вследствие чего они имеют ряд недостатков, разрешить которые в рамках применяемых способов нагрева не представляется возможным. Таким образом, возникла необходимость в поиске новых способов нагрева жидкости. Гидродинамический нагреватель является устройством непосредственного нагрева жидкости, вследствие чего он во многом лишен недостатков, присущих традиционно используемому оборудованию. Серьезных исследований рабочего процесса гидродинамических нагревателей не проводилось. Работу гидродинамического нагревателя необходимо рассматривать с позиций теории гидродинамических передач. Целью исследований является определение рациональных режимов работы и параметров гидродинамического нагревателя применительно к технологическим процессам на животноводческих фермах. ТЕОРИЯ РАБОТЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ. Рабочий процесс в гидродинамическом нагревателе жидкости. На рис. Рис. В таблице П см. На рис. П П см. Ротор 1 нагревателя вращается с угловой скоростью со. Жидкость, подающаяся по оси ротора через отверстие 4, под действием центробежных сил движется к лопастям ротора и попадает на статор 2. Статор неподвижен, поэтому при попадании в него жидкость тормозится. Торможение сопровождается интенсивным вихреобразованием, при этом часть кинетической энергии жидкости, вышедшей из ротора, а именно, энергия переносного движения, передается вихрям, где и рассеивается в виде тепла. Тепло выделяется также и в боковом зазоре между ротором и корпусом, при трении о них движущейся жидкости. Основные положения теории. Как отмечалось выше, рабочий процесс в гидродинамическом нагревателе можно рассматривать с позиций теории гидродинамических передач. В основу расчета гидродинамических передач положена теория лопастных гидромашин Л. Эйлера. Поток в области рабочего колеса представляет собой элементарные струи, разделенные поверхностями тока осесимметричного потока в меридиональном сечении. При движении в рабочей полости поток не имеет разрывов. Число лопаток принимается бесконечно большим, а толщина их бесконечно малой. Направление потока на выходе из рабочего колеса зависит от угла установки лопаток и не зависит от направления потока на входе. Жидкость имеет установившееся движение. Изменения момента количества движения жидкости в бсзлопаточном пространстве не происходит. Принятие этих допущений позволяет значительно упростить расчет гидродинамических машин, причем точность расчета удовлетворительна 1. Баланс энергии гидродинамического нагревателя. Интенсивность нагрева жидкости в ГДНЖ определяется величиной потерь потребляемой энергии на преодоление сопротивлений в рабочей полости, т.