Обоснование параметров диспергатора с модуляцией потока для подготовки рабочих жидкостей механизированных крепей
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 9
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЙ 15
1.1. Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям
механизированных крепей 15
1.2. Оборудование для подготовки рабочих жидкостей
механизированных крепей 20
1.3. Влияние кавитации на процесс подготовки рабочих жидкостей
механизированных крепей и ее виды 30
1.4. Выводы по главе 1, цель и задачи исследования 36
2. РАЗРАБОТКА ДИСПЕРГАТОРА С МОДУЛЯЦИЕЙ ПОТОКА 39
2.1. Содержание в жидкости свободного газа 39
2.2. Методы определение содержания свободного газа в жидкости 50
2.3. Разработка математической модели концентрации свободного
газа, определяющего процесс эмульгирования 57
2.4. Диспергатор с модуляцией потока 64
2.5. Выводы по главе 2 70
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ
РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ
В ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОМ ДИСПЕРГАТОРЕ 72
3.1. Принципиальная блок-схема экспериментального стенда для
производства и регенерации рабочей жидкости 72
3.2. Методы анализа дисперсности эмульсии и гидравлической
рабочей жидкости 82
3.3. Установление влиянием параметров ДМП на дисперсность
получаемой эмульсии 86
3.4. Выводы по главе 3 92
4. РАСЧЕТ ДИСПЕРГАТОРА С МОДУЛЯЦИЕЙ ПОТОКА 94
4.1. Расчет геометрических параметров ДМП 94
4.2. Расчет энергетических параметров ДМП 103
4.3. Расчет конструктивных параметров ДМП 113
4.4. Сравнительные характеристики ДМП 122
4.5. Выводы по главе 4 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 130
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 132
ПРИЛОЖЕНИЯ 144
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Э(М) – функция зависимости кавитационного эффекта от меры воздействия
на среду;
Эопт – оптимальная мера воздействия;
= – отношение ширины отверстия в боковой стенке ротора к
ширине отверстия в боковой стенке статора ;
с – концентрация, доля; скорость звука в среде, м/с;
сэ – концентрация эмульсии, доля объемная;
сv, cL – скорость звука: в газе, жидкости, м/с;
D – дисперсность эмульсии, м–1;
Dр, Dс – диаметры: ротора внешний, статора внутренний, Dр≈Dс, м;
d, dср, d0 – диаметры, соответственно, частицы, средний и в начальный
момент диспергирования, м;
dгр, dгс – гидравлические диаметры отверстия, соответственно, в роторе,
статоре, м;
Е – энергия, Дж;
F – площадь поверхности раздела фаз, м2;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
H – высота ротора, м;
hp, hc – длина образующей на рабочей поверхности: ротора, статора, м;
, , – единичные векторы по осям x, y, z;
j – интенсивность износа пары трения, кг/м2;
J – скорость процесса переноса субстанции, например, площади поверхности
раздела фаз, с-1;
K – коэффициент увлечения жидкости в полости ротора;
K0 – коэффициент коагуляции капель эмульсии, Вт;
М – число интервалов диаметров частиц в данном наблюдении образца
эмульсии на предметном столике микроскопа; мера возбуждения кавитации;
m – коэффициент модуляции объема;
l, lр, lс, lпр.р, lпр.с – длина модулятора; толщина стенок, соответственно, ротора,
статора; присоединенная длина отверстия патрубка ротора и статора, м;
mу – удельная материалоемкость аппарата, кг/(м3/с);
m – масса, кг;
N – мощность, Вт;
N, N0 – концентрация частиц дисперсной фазы в текущее время и в
начальный момент, м–3;
Nу.а – средняя плотность мощности потребляемой энергии аппаратом, Вт/м3;
Nmax= N∞ – предельная концентрация частиц эмульсии при диспергировании,
м-3;
Nn(R) – функция распределения стабильных пузырей по радиусам, м–1;
P – давление, Па;
Ps – давление жидкости на границе с пузырѐм без учета внешнего
возмущения;
Pкв – амплитуда кавитационного импульса давления жидкости, Па;
|P|max – амплитуда отрицательного импульса давления жидкости в камере
аппарата, Па;
Pр, Pк – давление жидкости: на входе в полость ротора, в камере аппарата,
Па;
Pσ – давление жидкости на границе с пузырем без учета внешнего
возмущения, Па;
∆P – разность давлений жидкости между двумя точками в среде, Па;
Q – объемный расход жидкости, производительность, м3/с;
R = 8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная;
R, Rp, Rc, Rк – радиус; радиус рабочей поверхности ротора и статора;
внутренний радиус облучаемой камеры ГМД, м;
T – период процесса, с; абсолютная температура, К;
∆T – срок службы гидравлического оборудования, ч;
t – текущее время, координата времени, с; температура, 0С;
3
V – объем, м ;
– линейная скорость, м/с;
Zp, Zc – число отверстий в боковой стенке ротора, статора;
α, α0 – содержание свободного газа в жидкости, в начальный момент
времени, доля; экспериментальные коэффициенты;
g0
β= – начальное газосодержание в пузыре;
s
β1, β2 – углы;
γ – доля обрабатываемого объема в зазоре между рабочими боковыми
стенками ротора и статора; показатель Пуассона;
ϰ(t) – коэффициент растворимости газа в жидкости при температуре t;
∆л, ∆к, ∆п – соответственно, шаг, ширина, расстояние между канавками
лабиринтного уплотнения, м;
∆Cp, ∆CV – разность молярных теплоемкостей при постоянном давлении,
объеме, Дж/(моль·К);
∆H – изменение энтальпии при испарении моля жидкости, Дж/кг;
∆Pцб – давление жидкости, создаваемое центробежной силой на внутреннюю
стенку ротора, Па;
∂ ∂ ∂
= + + – оператор набла;
∂ ∂ ∂
δ – величина радиального (нормального) зазора между рабочими
поверхностями ротора и статора ГМД, м;
μ – динамический коэффициент вязкости жидкости, Па∙с;
λ, λ0 – вероятность дробления капли и характеристика аппарата-эмульгатора;
ν – кинематический коэффициент вязкости жидкости, м2/с;
ρ – плотность вещества, кг/м3;
ρрж, ρв, ρэ – плотности: рабочей жидкости, воды, эмульсии, кг/м3;
ξ – переменная в интеграле;
ε – электропроводность жидкости, Ом∙м;
ζ – коэффициент поверхностного натяжения на межфазной поверхности,
Н/м, Дж/м2;
ηр,ηс – коэффициент заполнения отверстий на рабочей поверхности ротора,
статора;
η – интервал времени, с; тангенциальное напряжение, Па;
θ – азимутальная координата в цилиндрической и сферической системах
координат, рад;
ω – частота вращения, рад/с.
Верхние индексы
′ – относительная величина.
Нижние индексы
0 – в начальный момент времени;
∞ – на бесконечности, в конце процесса;
г – в газе;
к – в камере аппарата;
кВ – параметр при кавитации;
кип – кипения;
р – в роторе аппарата;
рж – рабочая жидкость;
с – пороговое;
см – смеси;
э – эмульсия;
L – жидкости, в жидкости;
max – максимальная величина;
min – минимальная величина;
σ – на границе раздела двух фаз со стороны плотной среды;
Критерии подобия и числа
v0 t 0
Ho =
2l
– критерий гомохронности;
2 2∆pρ
Re0 = – модифицированный критерий Рейнольдса;
μ
р
= – критерий Тейлора;
2 р с − р 2
1 = – модифицированный критерий Тейлора;
с + р
χ–1 = χ–1
а
+χ–1
г
– обратная величина обобщенного критерия кавитации;
2σ
p∞ +R –pг (Т∞)
χа = – критерий акустической кавитации;
|P |
2ζ
p∞ + R – pг (Т∞)
χг = 1 Q 2
2
– критерий гидродинамической кавитации;
ρж + ωRp
2 Zc
v
Ма = – число Маха;
c
2ζ
We = – критерий Вебера.
R0 p s
АББРЕВИАТУРЫ
ГМД – гидромеханической диспергатор;
М/В – эмульсия типа «масло в воде»;
МИ – машина испытательная трения;
ПАВ – поверхностно-активные вещества;
РАМП – роторный аппарат с модуляцией потока;
СГД – сирена гидродинамическая;
СМ – смазочные материалы;
УГИ-ВМ – ультразвуковая установка с гидродинамическим вихревым
излучателем;
УГС-7У – ультразвуковой гидродинамический смеситель 7-й
усовершенствованной модели;
УГДЭ – ультразвуковой гидродинамический эмульгатор;
УСЭ – установка смесительная эмульсионная;
ЦДУ «ТЭК» – центральное диспетчерское управление топливно-
энергетического комплекса;
Э – эмульсия.
Многофакторное воздействие на процессы получения, и регенерации РЖ из-за сложных гидромеханических и кавитационных явлений в роторных гидромеханических диспергаторах (ГМД), наличия свободного газа и недостаточность по этой причине полноты представления о влиянии свободного газа на кавитационное диспергирование затрудняют учет газосодержания при разработке исходных данных для расчета диспергаторов, и, тем более, расчета установки. Все это приводит к необходимости: дальнейшего исследования теоретических основ и
экспериментальных закономерностей процессов, протекающих при производстве, регенерации, восстановлении РЖ; совершенствования метода получения эмульсии за счет модуляции потока; расчета диспергаторов, использующих модуляцию потока (ДМП), что позволит в определенных условиях существенно увеличить коэффициент использования горно-шахтного оборудования.
В общей характеристике обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи, идея, методы исследования, научная новизна, достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, теоретическая и практическая значимость разработок.
В главе 1 представлены обзор источников информации по вопросам функциональных присадок и антифрикционных добавок к смазочным материалам, их классификация по составу и назначению. Приведены существующая классификация и сравнительные характеристики эмульсолов, схемы аппаратов и установок для производства гидравлических РЖ для использования в механизированных крепях. Рассмотрены конструкции типовых диспергаторов. Проведенный обзор по видам кавитации показал, что оптимальный критерий кавитации зависит от обобщенного числа кавитации. Отмечено, что число χ обобщенной
кавитации складывается из чисел χг – гидродинамической и χа – акустической кавитации:
− 1 = г− 1 + а− 1 . ( 1 ) В заключении главы сформулированы выводы по главе, цель и
задачи исследования.
В главе 2 рассмотрены основные факторы, влияющие на содержание
свободного газа в жидкости, в том числе: статическое давление; температура; общее газосодержание; режим течения жидкости; наличие твердых примесей; космическое и литосферное естественное ионизирующее излучение; ионы, вызывающие отрицательную гидратацию; частота и амплитуда давления жидкости, возбуждаемая ДМП.
Обработка табличных данных по кавитационной прочности воды от ее температуры показала, что она примерно обратно пропорциональна абсолютной температуре в интервале (273÷303) К.
В гидравлических линиях комплексов давление достаточно большое, но в аппаратуре управления вероятность нахождения свободного газа имеет место. Его объем уменьшается обратно пропорционально давлению РЖ. С целью уменьшения свободного газа в РЖ, в камере, после получения РЖ, предусмотрен патрубок с вентилем для удаления свободного газа из РЖ.
На рисунке 1а изображен продольный осевой разрез роторного диспергатора. На рисунке 1б – статор с дополнительными каналами для подачи или отсоса газа из патрубка статора в его боковой стенке. На рисунке 1в изображен модулятор, образованный патрубками подвижного
ротора и неподвижного статора, положение дополнительных патрубков относительно его основных патрубков для подачи или отсоса газа из обрабатываемой среды с учетом направления движения стенки ротора относительно патрубка статора.
Роторный диспергатор (рисунок 1) содержит: корпус 1, входной и выходной патрубки аппарата 2 и 3 с регулировочными вентилями 4 и 5, ротор 6 с отверстиями в боковой стенке, который установлен на валу 8. Коаксиально ротору 6 установлен статор 9 с отверстиями 10 в боковой стенке и дополнительными каналами 11, коллектор 12 с вентилем 13, дополнительный входной патрубок 14 с диффузором 15 и вентилем 16. Рабочие поверхности ротора и статора выполнены коническими с конусностью 9 градусов. Величина зазора регулируется пластинками Иогансона между нижним основанием статора и корпусом аппарата в трех эквидистантных точках (на рисунке 1 не показаны).
Аппарат работает следующим образом. Через входной патрубок 2 обрабатываемая жидкая среда – предварительно подготовленная смесь компонентов рабочей жидкости поступает в полость ротора 6, откуда под действием внешнего источника давления, например, насоса, давления центробежных сил вращающейся жидкости в полости ротора 6, вращающегося на валу 8, обрабатываемая жидкость движется через периодически перекрывающиеся патрубки 7 ротора 6 и патрубка 10 статора 9, образующие модулятор аппарата.
В процессе изменения площади проходного сечения потока при движении жидкости из отверстия ротора в патрубке статора, возникают переменные импульсы давления и периодическое сужение площади проходного сечения – эффект трубы Вентури с переменной площадью проходного сечения. Переменные импульсы давления возбуждают импульсную акустическую кавитацию, а труба Вентури – импульсную гидродинамическую кавитацию. В режиме кавитации процесс эмульгирования интенсифицируется наиболее эффективно в кавитационной области, которая развивается в отверстии статора и в камере, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней боковой поверхностью статора 9.
Рисунок 1 – Роторный аппарат типа ДМП с регулируемым содержанием свободного газа в процессе приготовления рабочей жидкости для механизированных крепей: а – продольный осевой разрез диспергатора с модуляцией потока; б – статор с дополнительными каналами для подачи или отсоса газа; в – модулятор, образованный патрубками подвижного ротора и неподвижного статора
Оптимальное кавитационное воздействие на технологический процесс зависит от концентрации свободного газа и его можно изменять при помощи отбора или введения газа вентилями 13 и 16.
Ячеечная математическая модель равномерно распределенных пузырей свободного газа, синхронно колеблющихся, как ансамбль точечных источников звука типа монополь, позволила получить зависимость содержания свободного газа в газожидкостной среде от радиуса пузырей, из чего следует, что концентрации свободного газа зависит от радиуса пузыря:
= 0R3[1 –0 (1 – R’3)]-1, (2)
Рисунок 2 – Зависимость оптимального числа акустической кавитации от газосодержания: R0=1; We = 0,15; Re = 106
где 0 – начальное объѐмное содержание свободного газа в обрабатываемой среде; R – радиус пузыря; R’ – относительная радиальная скорость пульсирующего пузыря.
10
В работе предложен оригинальный метод непрерывного определения содержания свободного газа α0 в РЖ, которая находится в камере аппарата- эмульгатора типа ДМП. Оно заключается в том, что α0 однозначно зависит от отношения модуля амплитуды импульса давления жидкости к статическому давлению и отношению амплитуды первого кавитационного импульса давления ко второму, то есть давлению после первого и второго сжатия кавитационных пузырей. В данном случае все измерения проводятся непрерывно в камере в процессе производства РЖ.
На основании предложенной математической модели динамики пульсирующего пузыря получена зависимость оптимального числа
акустической кавитации, когда интенсификация процессов максимальная, от объемного газосодержания жидкости (рисунок 2). Она позволит производить более точные расчеты технологического оборудования, использующего кавитацию в качестве основного фактора для интенсификации химико-технологических процессов.
В главе 3 представлена блок-схема экспериментального стенда (рисунок 3), состоящего из 7 блоков: диспергатора; емкостей с гидроарматурой; линий рециркуляции; нефелометра; блока акустических измерений; тахометра с импульсной лампой; блока измерения температуры. Приведена техническая характеристика ДМП.
Блок I диспергатора состоит из: 1 – диспергатора с входными патрубками 2; патрубков 21 и 22 возможных двух компонентов дисперсной фазы, которые подают их в центральную трубку-стакан 35 с радиальными отверстиями в ее боковой стенке; манометров на выходе 38 и входе 40 ДМП; вентилей 33 и 39 на выходе ДМП; патрубка 32 для отбора пробы полученной продукции; мерной емкости 321 для отбора пробы; электропривода 36; ваттметра 37 для определения мощности привода. Блок емкостей с подачей компонентов II состоит из: емкости 11 для полученной продукции, выходного вентиля 9, насоса 10; емкости для обрабатываемых компонентов РЖ 12, 14, 16, 161; мешалки 15 с приводом 19; насосов для перекачивания 17 и подачи компонентов в ДМП 18, 20, 21; регулируемых вентилей 22, 23, 24; расходомеров 25, 26, 27. Блок линии рециркуляции III образован: насосом 41, вентилями 42 и 44, расходомером 43. Блок нефелометра IV имеет в своем составе: миллиамперметр 3, источник постоянного тока 4, фотоэлемент 5, кюветы 6, диафрагму оптическую 7, источник света 8. Блок акустических измерений V состоит из: приемника переменного давления 34, импульсных осциллографов марки С1-18 28 и С1-54 29, милливольтметра переменного тока 30. Блок тахометра VI имеет импульсную лампу 311 , а блок измерения температуры VII 13 установлен в емкости 14 с мешалкой 15.
Рисунок 3 – Блок-схема и фотография экспериментального стенда
В работе более подробно рассмотрен метод нефелометрии оптически неоднородных смесей, который применили для определения дисперсности эмульсии и РЖ при известной объемной концентрации масла в воде.
Наиболее полную характеристику гидравлической РЖ можно найти из плотности вероятности распределения капель эмульсии по размеру их диаметров, которая строилась по ее микрофотографиям. Она позволяет найти все характеристики эмульсии. В диссертации приведены микрофотографии, полученные при различных режимах работы ДМП: докавитационном, кавитационном и суперкавитационном. По ним построены плотности вероятности распределения f(d) = ∆N/(N∆d) от диаметра капель.
На рисунке 4 изображены кривые зависимости дисперсности Ds = d–1 и D = d–1 эмульсии от квадрата расходной скорости в патрубках
s ар ар
статора при различных величинах зазора между рабочими поверхностями ротора и статора ДМП.
Рисунок 4 – Зависимость D эмульсии (1, 3 – по среднему диаметру; 2, 4 – по средне-поверхностному диаметру) от квадрата расходной скорости в патрубках статора при различных величинах зазора, мм: 1 и 2 – 0,069; 3 и 4 – 0,138
Величина квадрата средней расходной скорости истечения жидкости из отверстий статора 2 обратно пропорциональна значению критерия
гидродинамической кавитации χ–г1 и изменялась в экспериментах от 0,775 до 39,7 м2/с2. Из зависимостей видно, что кривые имеют максимум, как это и следует из теории акустического воздействия на технологические процессы и из экспериментальных зависимостей интенсивности давления кавитационных импульсов от различных мер влияния на процесс. Среднеарифметическая дисперсность (12,5 < Dср< 20) мкм соответствует кривой 1; при меньшей величине зазора δ = 0,069 мм кривые 1 и 2 расположены в основном выше кривых 3 и 4 (δ = 0,38 мм). Следовательно, чем меньше δ, тем при большем интервале −1 можно получить высокодисперсную эмульсию, а, соответственно, и качественную РЖ. Скорость модуля изменения дисперсности подчиняются зависимости:
= . (3) −1 2
Рисунок 5 – Зависимость среднеарифметической дисперсности распределения капель (1, 2, 3) и среднеповерхностной дисперсности (4, 5, 6) от обратной величины критерия кавитации при различных величинах зазора δ, мм; 1, 2, 3 – 0,069 мм; 4, 5, 6 – 0,207 мм
ср
На рисунке 5 изображены зависимости среднеарифметической Dср.а и среднеповерхностной Dср.п. дисперсностей от обратной величины обобщенного критерия кавитации при различной величине зазора δ.
Из рисунка 5 следует, что кривые 1, 2, 3, 5 имеют максимум в узком интервале величины обобщенного критерия кавитации (0,147 ≤ χ ≤ 0,2). Кривые 4 и 6 находятся в области величины χ < χопт. В широком интервале изменения χ (0,23 > χ > 0,056) все кривые соответствуют теории оптимального воздействия, в частности, на процесс эмульгирования при широком изменении числа параметров и их интервалов.
Из рисунка 6 следует, что: при небольших величинах зазора между ротором и статором δ = 0,069 мм и 0,138 мм неоднородность эмульсии прямо пропорциональна обратной величине критерия кавитации; с увеличением δ до 0,207 мм при меньших значениях χ–1 наблюдается
зависимость типа кривой насыщения.
Рисунок 6 – Зависимость однородности эмульсии от обратной величины критерия кавитации при δ, мм: 1 – 0,069; 2 – 0,138; 3 – 0,207
В работе также рассмотрен вопрос о возможном нагревании РЖ в процессе ее производства. Расчет был произведен на основе теплового баланса:
∆ = bp+ap , (4) 2
где μ – динамический коэффициент вязкости жидкости; ω – угловая скорость вращения ротора; bp, ap – ширина промежутка между отверстиями ротора и ширина отверстия ротора, соответственно; ρ – плотность жидкости; C – теплоемкость жидкости; δ – величина зазора между ротором и статором.
Температура жидкости увеличивается прямо пропорционально динамическому коэффициенту вязкости жидкости и обратно пропорционально квадрату величины зазора δ. Например, для воды: ΔТ = (10–3 Па∙с ∙ 300 с–1 ∙ 10–2 м ·0,07 м) / (103 кг/м3 ∙ 4,2∙103 Дж/кг∙К ∙ ·10–8 м2) = 0,5∙10–5 К, т.е. вода сколько-нибудь не нагревается из-за малого времени пребывания ее в зазоре между ротором и статором, потому изменением температуры в рассмотренных условиях можно пренебречь.
В главе 4 рассмотрены методика расчета и преимущества ДМП перед другими аппаратами-эмульгаторами.
Исходными данными для расчета ДМП являются следующие величины: объемный расход Q компонентов РЖ, объемное содержание свободного газа, частота вращения ротора ω, радиус ротора Rр, состав РЖ (вода, присадки, ПАВ). На основе исходных данных ниже приведена методика расчета ДМП. Отличительной особенностью приведенной методики расчета аппарата типа ДМП является то, что оптимальное значение величины обобщенного критерия кавитации χопт определяется по экспериментально определенному начальному содержанию свободного газа α0 (χопт = χопт(α0)). До сих пор последнюю зависимость не принимали во внимание при расчете диспергаторов.
1. По экспериментальной зависимости (рисунок 2) определяется оптимальное число акустической кавитации χа опт.
2. Плотность рабочей жидкости:
ρрж =ρ1с1 +ρ2с2 +ρ3с3, (5)
где ρ1 – плотность воды; ρ2 – плотность эмульсола; ρ3 – плотность ПАВ; сi – концентрация соответствующих компонентов РЖ.
3. По формуле Эйнштейна-Смолуховского вычисляется динамический коэффициент вязкости эмульсии:
μрж = μc (1 + 2,5с2), (6) где μc – динамический коэффициент вязкости дисперсной среды, т.е. воды,
μc = 10–3 Па∙с; с2 – доля эмульсола в РЖ – с2 = 0,02.
4. Модуль отрицательного максимального отклонения давления от
положения равновесия импульса, излучаемого патрубком статора в камеру ДМП, обеспечивающего возбуждение кавитации:
Р m= ∆ , (7) χа опт
где ∆ = Рк = 0,484 МПа – давление в камере ДМП. 16
5. Пользуясь оптимальным значением коэффициента заполнения отверстий в роторе и статоре ДМП ( р = с ≈ 0,6) и выражением для его определения, а также, задаваясь оптимальным значением ширины отверстий в статоре и роторе ДМП a вычисляется ширина промежутков между отверстиями (рисунок 7):
= 2 − . (8) р
6. Определяется количество патрубков, расположенных на рабочих поверхностях ротора и статора:
Рисунок 7 – К определению геометрических параметров отверстий патрубков ротора и статора
=2 р . (9) +
7. Уточняется количество патрубков с учетом характеристики делительной головки электроэрозионного станка, после чего, уточняется ширина промежутков между отверстиями в статоре и роторе:
b = 2πRp – , (10) Z
и проверяется соответствие оптимальному значению коэффициента заполнения отверстий.
8. Форма поперечного сечения патрубков в роторе и статоре принимается прямоугольной, когда скорость изменения площади проходного сечения диафрагмы ДМП в процессе открывания также является максимальной.
9. С целью увеличения давления жидкости на входе модулятора, предполагается использование нагнетающих лопаток в полости ротора.
10. Определяется высота патрубков по образующей боковой стенки
ротора (статора):
где l – длина модулятора; ρэ – плотность эмульсии; ω – частота вращения
h = 2 э р , (11) 2| |
ротора ДМП; σ – коэффициент поверхностного натяжения,
σ= , (12)
+2(1–m)
где ≈ 0,552 – коэффициент модуляции объема; m – коэффициент
модуляции объема, зависящий от зазора между ротором и статором δ (принимается равным 0,1 мм) и ширины отверстий a:
12. Средняя площадь проходного сечения диафрагмы модулятора:
= 1 − . (13)
11. Средний объемный расход за период по поперечному сечению патрубка статора в ДМП-эмульгаторе Q1c при максимально возможном значении критерия гидродинамической кавитации χг:
1 = . ( 1 4 )
ср = h с р . (15) р+ р
13. При известной общей длине модулятора l определяются ее составляющие:
– эффективные длины патрубков модулятора в статоре и роторе:
lрп= h с, (16)
π
– толщина боковых стенок ротора и статора:
р = с = −2 рп . (17)
14. Дополнительное давление, создаваемое вращающейся в полости
ротора жидкостью:
∆ =1 2 − − 2. (18) цб 2 э р р рп
15. Давление, создаваемое вращающейся жидкостью в патрубке ротора (внутренний источник давления модулятора, как неоднородного гидравлического участка):
∆P = 1 ρ ω2 R2 – R – l − l 2 . (19) вн 2 э p p р рп
16. Давление жидкости на входе в аппарат:
вк = к + ∆ − ∆ цб − ∆ вн .
(20) 17. Установившаяся скорость течения (скорость Торричелли)
идеальной жидкости в патрубках модулятора:
0= 2∆ , (21) э
18. Проверяется величина модифицированного критерия Рейнольдса: 0 = 2 0 э рhр > 50 ÷ 100, (22)
р+hр
где μ – кинематический коэффициент вязкости жидкости.
19. Проверяется величина критерия гомохронности:
Но =2lωRp ≈ 4 ÷ 5. (23)
ac 0
20. Проверяется величина критерия гидродинамической кавитации:
χ= 1ρ Q1c 2+ωR 2 >1, (24) г к 2 э ach p
где Pк – давление жидкости на границе с пузырем (в камере) без учета внешнего возмущения.
Все рассчитываемые параметры получены с учетом современного уровня знаний о гидромеханических переходных процессах в модуляторе диспергатора.
Наибольший вклад в скорость процесса приготовления эмульсии вносит скорость изменения плотности вводимой мощности импульса давления, которую можно учитывать с использованием коэффициента, который предлагается именовать «коэффициент вводимой плотности мощности» – Квпм:
∆P+ + ∆P−
Квпм = N = ∆t1 max ∆t2 max, (25)
V∆t ∆t1+∆t2
где N – мощность; V – объем; ∆t = ∆t1 + ∆t2 – длительность импульса давления (точки перегиба кривой Р(t) – определяются абсциссами
t = ∆t1 и ∆t2).
Этот импульс возбуждает акустическую кавитацию в обрабатываемой текучей среде – РЖ (рисунок 8).
Расход энергии на нагрев жидкости в зазоре между ротором и статором рассчитывается на основе модели течения жидкости с учетом
вязкости.
Полная мощность привода диспергатора равна сумме мощностей на:
преодоление сил трения в зазоре (при ламинарной или двухслойной модели течения) нижней и верхней торцевых поверхностей ротора; вращение винтовых лабиринтных уплотнений; преодоление пускового момента сил; холостой ход; сообщение кинетической энергии жидкости; преодоление гидравлического сопротивления.
Предложен метод расчета расстояния между канавками ∆nр., ∆nс и числа канавок mp и mc лабиринтного уплотнения между отверстиями на рабочих боковых поверхностях, соответственно, ротора и статора (при заданной ширине канавок ∆к, определяемой режущим инструментом):
∆nр.с. = (bр.с – mp.c∆л/2)/(m + 1), (26) mp.c = (bр.с – ∆nр.с)/ ∆л , (27)
где ∆л – период расположения лабиринтных канавок.
Длина канавок по образующей боковой поверхности ротора и статора должна быть больше высоты h отверстия в роторе и статоре h + 2(3÷5) ∆л при угле заточки резца 60 градусов.
Рисунок 8 – Зависимость давления P (I) и скорости изменения давления dP/dt (II) от времени в обрабатываемой среде при прохождении импульса давления:1 и 2 – точки перегиба функции P(t); ∆t1, ∆t2 – время нарастания и убывания давления; ∆t1 + ∆t2 – промежуток времени между точками перегиба графика функции P(t)
В заключении главы проведен анализ аппаратов-эмульгаторов по их принципу действия. Особое внимание уделено аппаратам с акустическим воздействием на интенсивность процесса и удельным эффективным показателям при их проведении. Показано, что ГМД принципиально выгодно отличается от других, и имеют наименьшие удельные расходы энергии; малую удельная материалоемкость; малую удельная занимаемая площадь аппаратами-эмульгаторами; большие удельные производительности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
В диссертации решена научная задача, имеющая значение для развития знаний в области создания и эксплуатации машин для обеспечения рабочей жидкостью горных механизированных крепей, соответствующая п. 3 паспорта научной специальности 05.05.06 «Горные машины», заключающаяся в обосновании параметров и режимов работы диспергатора с модуляцией потока для повышения качества и уменьшения стоимости получаемой эмульсии механизированных крепей.
Основные выводы и результаты работы.
1. Проведен анализ оборудования для получения эмульсии.
Обоснована необходимость использования аппаратов, позволяющих получать незаполненные импульсы давления с амплитудами, достигающими величины 3 МПа и длительностью до 0,2 мс, которые возбуждают кавитационные импульсы давления в обрабатываемой среде до 80 МПа и длительностью до 1 мкс, что необходимо для повышения качества приготовляемой эмульсии.
2. Установлено, что число кавитации, когда интенсивность эмульгирования является максимальной, зависит от содержания свободного газа, что и использовано в качестве исходных данных для усовершенствования методики расчета роторного аппарата-эмульгатора типа ДМП.
3. Разработана ячеечная математическая модель равномерно распределенных пузырей свободного газа, синхронно колеблющихся, как ансамбль точечных источников звука типа монополь.
4. Разработаны методики расчета геометрических, гидравлических, энергетических параметров исследуемого диспергатора с модуляцией потока.
5. Предложен метод расчета числа и геометрических параметров канавок лабиринтного уплотнения между отверстиями на рабочих боковых
поверхностях ротора и статора, что позволило увеличить дисперсность получаемой эмульсии на 10–30 % за счет увеличения скорости изменения вводимой плотности мощности импульса давления, оцениваемой предложенным коэффициентом «плотности вводимой мощности».
6. Разработан семиблочный экспериментальный стенд для исследования процесса эмульгирования РЖ при различных параметрах диспергатора с модуляцией потока, на котором получена рабочая жидкость со среднеарифметическим диаметром частиц около 2 мкм при удельном расходе энергии 0,4 кВт·ч/м3, удельной производительности 40 (м3/ч)/м3 и удельной материалоемкости 12 кг/(м3/ч).
7. В процессе приготовления РЖ было установлено что теория влияния меры возбуждения на кавитационный процесс соответствует практической реализации зависимости дисперсности эмульсии от обратной величины обобщенного критерия кавитации.
Актуальность темы исследования. По данным ЦДУ «ТЭК» по
состоянию на 01.01.2021 добычу угля подземным способом в Российской
Федерации осуществляли 58 шахт, при этом 42 шахты работали по
технологии «шахта-лава», за последние десять лет средняя нагрузка на лаву
выросла в 2,2 раза и составила примерно 4 900 т/сутки. Эффективность
добычи угля во многом определяет надежность и ресурс механизированных
крепей. При этом механизированная крепь очистного комплекса является
уникальной гидросистемой, по протяженности и количеству используемых
элементов, количество которых может достигать нескольких тысяч.
Надежность и ресурс элементов любой гидросистемы в основном
определяется качеством рабочей жидкости (РЖ), для крепей – это эмульсии.
К ним предъявляются специфические требования, отличающиеся от
требований к другим РЖ – однородность, тонкодисперсность, сопротивление
к коагуляции.
В механизированных крепях первого поколения в качестве РЖ
использовалось минеральное масло. В последствии стала применяться
эмульсия – «масло в воде», в которой использовалось 2–5 % эмульсола и 95–
98 % воды. Эмульсол и вода смешивались с использованием специального
оборудования. Позже для этих целей начали применяться диспергаторы,
использующие ультразвук и кавитацию, позволяющие получать
высокодисперсную эмульсию, и за счет этого значительно увеличить ресурс
элементов механизированной крепи очистных комплексов.
С появлением эмульсолов третьего поколения, растворяющихся в воде
при приготовлении эмульсии, использование диспергаторов фактически
прекратилось.
В связи с пандемией и повысившимся риском задержки поставки
эмульсола целесообразно иметь диспергатор и запас «обычного» дешевого
отечественного эмульсола в качестве запасного варианта. В настоящее время
цена растворимого эмульсола примерно в 5 раз выше, чем применявшихся
ранее для диспергирования, и применяющихся сейчас в металлообработке.
В случае использования изношенных механизированных крепей на
предполагаемом значимом интервале эксплуатации также целесообразно
использовать дешевый эмульсол, в т.ч. по причине его повышенного расхода.
Поэтому обоснование параметров диспергатора с модуляцией потока
нового технического уровня (ДМП), позволяющего повысить дисперсность
получаемой эмульсии, контролировать и управлять процессом ее
приготовления и периодической регенерацией в процессе эксплуатации, т.е.
значительно снизить затраты и повысить ее качество, тем самым повысить
эффективность эксплуатации механизированных крепей, является
актуальной научной задачей.
Степень разработанности темы исследования. Исследованиям по
данной тематике посвящено большое число работ отечественных и
зарубежных ученых: Аграната Б.А., Балабышко А.М., Вентцель Е.С.,
Гаврилова Л.Р., Гетопапова В.И, Зимина А.И., Кандакова Л.А., Карепанова
С.К., Ружицкого В.П., Сиротюка М.Г., Снитковского М.М., Хорина В.Н.,
Юдаева В.Ф., Турука Ю.В., Юрьева В.Н., Кривенко А.Е., Brennen S.,
Chandrasekhara D.V., Daily Jr., Freidrich T.H., Hammit F., Holl Zh.V., Ivengar
K.S., Knepp R., Neppiras E.A., Richardson E.G., Siamala Rao B.Z., и многих
других.
В то же время не исследовалась модуляция потока, как инструмент
повышения эффективности работы диспергатора и получения более
качественных, высокодисперсных эмульсий.
Цель работы. Обоснование параметров диспергатора с модуляцией
потока для получения агрегативно устойчивых высокодисперсных рабочих
жидкостей механизированных крепей и повышения их работоспособности.
Идея работы. Получение высокодисперсных рабочих жидкостей
механизированных крепей за счет использования рационального режима
кавитационного воздействия.
Задачи исследования
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие
задачи исследования:
– провести анализ состава и свойств РЖ, оборудования для их
производства и требований, предъявляемых к ним при получении и
регенерации в процессе эксплуатации механизированных крепей;
– выявить зависимость числа кавитации от содержания свободного
газа, разработать математическую модель содержания свободного газа;
– разработать методику и алгоритм расчета параметров ДМП;
– разработать экспериментальный стенд для исследования процесса
эмульгирования РЖ при различных параметрах ДМП;
– выполнить лабораторные испытания ДМП для производства РЖ;
установить соответствие теории зависимости дисперсности эмульсии от
обратной величины обобщенного критерия кавитации.
Научная новизна работы
1. Установлена зависимость дисперсности получаемой эмульсии от
количества свободного воздуха в обрабатываемой смеси и кавитационного
режима в модуляторе.
2. Разработан метод мониторинга содержания свободного газа в
процессе получения высококачественной эмульсии и поддерживания
оптимального режима работы ДМП путем непрерывного регулирования
содержания свободного газа в рабочей камере на выходе РЖ из аппарата.
3. Разработан метод расчета ДМП на основе оптимального значения
критерия акустической кавитации.
Методы исследования: теоретические, экспериментальные и
расчетно-конструктивные, с использованием фундаментальных законов
сохранения, анализа и статистической обработки полученных результатов
измерения.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Математическая модель процесса эмульгирования и
диспергирования РЖ гидромеханизированных крепей, учитывающая
влияние давления жидкости в кавитационной области и объѐмного
содержания свободного газа в обрабатываемой среде, радиус пузыря и
относительную радиальную скорость пульсирующего пузыря.
2. Зависимость дисперсности получаемой эмульсии от величины
предложенного параметра – коэффициента «вводимой плотности мощности»,
характеризующего «скорость изменения вводимой плотности мощности
импульса давления».
3. Зависимость дисперсности получаемой эмульсии от величины
обобщенного критерия кавитации.
4. Предложенное выполнение лабиринтного и винтового уплотнения
модулятора ДМП позволило увеличить дисперсность получаемой эмульсии
на 10–30 % за счет повышения скорости изменения вводимой плотности
мощности импульса давления, оцениваемой предложенным коэффициентом
«плотности вводимой мощности».
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждается корректностью постановки задач: представленным объемом
экспериментальных данных, полученных на экспериментальном стенде,
применением современных методов исследования; прямых средств
измерения; корректным применением статистических методов при обработке
и анализе экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью
результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождение
между которыми не превышает 7…8%.
Теоретическая значимость работы заключается в разработке
математической модели процесса эмульгирования и диспергирования РЖ
гидромеханизированных крепей, учитывающей влияние давления жидкости
в кавитационной области и объемного содержания свободного газа,
установлении зависимости дисперсности получаемой эмульсии от величины
обобщенного критерия кавитации и от величины предложенного параметра –
коэффициента «изменения импульса давления» характеризующего скорость
изменения плотности вводимой мощности импульса давления.
Практическая значимость работы
1. Разработана конструкция и обоснованы параметры ДМП для
получения тонкодисперсных высококачественных РЖ механизированных
крепей.
2. Разработана методика расчета минимальной концентрации ПАВ в
процессе получения высококачественной РЖ для механизированных крепей.
3. Разработана методика мониторинга содержания свободного газа в
процессе получения высококачественной РЖ.
4. Разработана методика поддерживания оптимального режима работы
ДМП путем непрерывного регулирования содержания свободного газа в
рабочей камере на выходе РЖ из аппарата.
Реализация работы. Результаты исследований, методика определения
параметров, модель и рекомендации приняты организациями,
занимающимися разработкой механизированных крепей – ООО «ПИК
МАЙНИНГ» и ООО «Объединенные машиностроительные технологии» для
дальнейшего использования их в своих проектах.
Личный вклад соискателя состоит в анализе и обобщении
результатов ранее выполненных исследований, формулировании цели и
задач исследований; разработке конструкции и обосновании параметров
ДМП; разработке модели и получении расчетных формул
производительности полученной установки; проведении теоретических
исследований, интерпретации их результатов и подготовке публикаций.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на: VI Международной научно–технической
конференции «Пути совершенствования технологических процессов и
оборудования промышленного производства», Донбасский государственный
технический институт, 14–15 октября 2021 г., г. Алчевск, ЛНР; VII
Международной научно-практической конференции «Горная и нефтяная
электромеханика – 2021: повышение эффективности и безопасности
эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования»,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
19–21 октября 2021 г., г. Пермь; VI Международном инновационном горном
симпозиуме, Кузбасский государственный технический университет имени
Т.Ф. Горбачева, 19–21 октября 2021 г., г. Кемерово; XV Международной
научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в
XXI веке глазами молодых», Институт проблем комплексного освоения недр
им. академика Н.В. Мельникова РАН, 25–28 октября 2021 г. Москва; ХХХ
Международном научном симпозиуме «Неделя горняка», НИТУ МИСиС, 1–4
февраля 2022 г., г. Москва.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 10 печатных
работ, из них 1 – в издании, входящем в наукометрическую базу Scopus, 7 – в
рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации, 2 –
в других изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав
и заключения, изложенных на 145 страницах, содержит 32 рисунка, 6 таблиц,
список литературы из 123 наименований и 2 приложения.
В диссертации решена научная задача, имеющая значение для развития
знаний в области создания и эксплуатации машин для обеспечения рабочей
жидкостью горных механизированных крепей, соответствующая п. 3
паспорта научной специальности 05.05.06 «Горные машины»,
заключающаяся в обосновании параметров и режимов работы диспергатора с
модуляцией потока для повышения качества и уменьшения стоимости
получаемой эмульсии механизированных крепей.
Основные выводы и результаты работы.
1. Проведен анализ оборудования для получения эмульсии. Обоснована
необходимость использования аппаратов, позволяющих получать
незаполненные импульсы давления с амплитудами, достигающими величины
3 МПа и длительностью до 0,2 мс, которые возбуждают кавитационные
импульсы давления в обрабатываемой среде до 80 МПа и длительностью до 1
мкс, что необходимо для повышения качества приготовляемой эмульсии.
2. Установлено, что число кавитации, когда интенсивность
эмульгирования является максимальной, зависит от содержания свободного
газа, что и использовано в качестве исходных данных для
усовершенствования методики расчета роторного аппарата-эмульгатора типа
ДМП.
3. Разработана ячеечная математическая модель равномерно
распределенных пузырей свободного газа, синхронно колеблющихся, как
ансамбль точечных источников звука типа монополь.
4. Разработаны методики расчета геометрических, гидравлических,
энергетических параметров исследуемого диспергатора с модуляцией потока.
5. Предложен метод расчета числа и геометрических параметров
канавок лабиринтного уплотнения между отверстиями на рабочих боковых
поверхностях ротора и статора, что позволило увеличить дисперсность
получаемой эмульсии на 10–30 % за счет увеличения скорости изменения
вводимой плотности мощности импульса давления, оцениваемой
предложенным коэффициентом «плотности вводимой мощности».
6. Разработан семиблочный экспериментальный стенд для
исследования процесса эмульгирования РЖ при различных параметрах
диспергатора с модуляцией потока, на котором получена рабочая жидкость
со среднеарифметическим диаметром частиц около 2 мкм при удельном
расходе энергии 0,4 кВт·ч/м3, удельной производительности 40 (м3/ч)/м3 и
удельной материалоемкости 12 кг/(м3/ч).
7. В процессе приготовления РЖ было установлено, что теория
влияния меры возбуждения на кавитационный процесс соответствует
практической реализации зависимости дисперсности эмульсии от обратной
величины обобщенного критерия кавитации.
1. А. С. СССР № 476587. Гидроакустическая сирена / В.Ф. Юдаев, В.Д.
Вольфсон, А.А. Курышев. МПК F15В 21/04. Заявка № 1879356, заявл.
02.03.1973, опубл. 05.07.1975 г. 5 с.
2. Пат. 4118797 (США). Способ ультразвукового эмульгирования и
ультразвуковой эмульгатор. МКИ В 01 11/02.Изобр. в СССР и за рубежом,
1979, вып.16, № 12, с. 49.
3. Пат. № 1-13520 Япония. МПК С 10 М 3/00: опубл. 03.07.1989.
4. Свид. РФ об оф. рег. прогр. для ЭВМ № 2005610721 / В.М. Червяков,
В.Ф. Юдаев, О.А. Ступников, А.И. Четырин. Заявка № 2005610163. Заявл.
31.01.2005, опубл. 25.03.2005.
5. Пат. РФ № 2092528. Концентрат водоэмульсионной гидравлической
жидкости //Л.С. Симоненко, М.И. Агафонова, О.А. Васильев, З.А. Дудина,
А.Я. Рогов. МПК кл С01 М1/08. Заявка № 95114877/04, заявл. 18.08.95 г.,
опубл. 10.10.1997 г.
6. Кантович Л.И., Мерзляков В.Г. Горные машины и оборудование для
подземных горных работ. Москва: МГГУ, 2014. 408 с.
7. Гетопанов В.Н., Балабышко А.М., Омеличкина Л.А. [и др.] Влияние
способа приготовления рабочих жидкостей механизированных крепей на их
смазывающуюспособность//Горныйинформационно-аналитический
бюллетень (научно-техн. журнал), 1994. № 3. С. 16-21.
8. Гетопанов В.Н. Омеличкина Л.А. Влияние способа приготовления на
качество рабочих жидкостей для гидропривода механизированных крепей //
«Горная техника на пороге XXI века». Мат-лы междун. симп. М: МГГУ,
1996. С. 36-41.
9.КарепановС.К.Обоснованиепараметровмодулятора
гидромеханического диспергатора для приготовления рабочей жидкости
механизированных крепей. Дис. … канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1999. 267 с.
10. Балабышко А.М. Рабочие жидкости гидросистем и опыт их
производства в угольной промышленности: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш,
1992. 24 с.
11. Финкельштейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для
горных машин. М.: Недра, 1986. 232 с.
12. Хорин В.Н., Клейман В.Д. О приготовлении эмульсии для систем
гидропривода шахтных механизированных крепей // Уголь, 1972. № 2. С. 13-
18.
13. Коваленко В.П., Финкельштейн З.Л. Смазочные гидравлические
жидкости для угольной промышленности. М.: Недра, 1991. 296 с.
14. Левш И.П.,Бурханов У.Ф., Сабиров С.С. К условиям
интенсификации химико-технологических процессов // Интенсификация
химико-технологических процессов. Ташкент, 1983. С. 3-8.
15. Балабышко А.М., Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическое
диспергирование. М.: Наука, 1998. 332 с.
16. Hegges P. Process intensification // Chem. Eng. (Gr. Brit). 1983. № 394.
P. 13.
17.ЮдаевВ.Ф.Эффективностьимпульсноговоздействияна
интенсификацию технологических процессов // Хранение и переработка
сельхозсырья, 2009. № 4. С. 39-41.
18. Балабышко А.М., Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией
потока и их применение в промышленности. Москва: Недра, 1992. 176 с.
19. Будагов Ф.К. Исследование процесса очистки рабочей жидкости
гидросистем экскаваторов с использованием кавитации: Автореф. дис. …
канд. техн. наук. Л.: ЛГУ, 1971. 21 с.
20. Вентцель Е.С., Снитковский М.М., Юрьев В.Н. Улучшение свойств
смазочных масел при применении в системах смазки гидродинамического
диспергатора // Вестник машиностроения, 1972. № 10. С. 20-23.
21. Friedrich I.H. Wartungsfreie Nullvershleiss-Hydromotoren. Eine
Alternative zu mechanischen Antrieben // Elem. Meth. 1975. № 2. P. 53.
22. Балабышко А.М., Юдаев В.Ф. Теоретические исследования влияния
режимных и конструктивных параметров на процесс диспергирования
несмешивающихся жидкостей в роторном аппарате с модуляцией потока //
«Акустическаякавитацияиприменениеультразвукавхимической
технологии». Тез. докл. Всесоюз. науч. симп. (п. Славское). Львов, 1985. С.
40-41.
23. Зимин А.И. Приготовление и регенерация рабочих жидкостей для
гидрооборудования механизированных крепей: гидромеханический аспект
проблемы // Горный журнал, 1996. № 5. С. 42-44.
24. А. С. СССР № 1732016. Гидравлическая система / А.М. Балабышко,
И.Т. Усков, М.Л. Дагаев, Н.Д. Ечевский, В.В. Никитина. МПК F15В 21/04.
Заявка № 4900452, заявл. 09.01.1991, опубл. 07.05.1992 г. 3 с.
25. Зимин А.И. Кавитационный режим диспергирования в процессе
приготовлениярабочихжидкостейдлягидрооборудования
механизированных крепей: учет центробежных эффектов // «Горная техника
на пороге XXI века». Тез. докл. Междун. симп. М.: МГГУ, 1995. С. 268-272.
26. А. С. СССР № 1800160. Гидравлический привод / А.М. Балабышко,
И.Л. Пастоев, В.П. Жура, Ю.И. Суслин. МПК F15В 21/04. Заявка № 4926787,
заявл. 10.04.1991, опубл. 07.03.1993 г. 3 с.
27. Балабышко А.М. Комплексное решение проблемы снабжения
гидросистем очистного комплекса высокодисперсной рабочей жидкостью //
«Системный подход в горном деле». Тез. докл. Всесоюз. Н.Т.К. молодых
ученых и специалистов угольной промышленности. М.: МГГУ, 1991. С. 35.
28. Балабышко А.М. Универсальное оборудование для снабжения
рабочей жидкостью гидросистем очистных комплексов: Информационный
листок № 75–91. Тула: ЦНТИ, 1991. 4 с.
29. Бреннен С. Динамика и податливость потока кавитационных
пузырей // Тр. ASME. Сер D. Теоретические основы инженерных расчетов.
М.: Мир, 1973. № 4. С. 121.
30. Биглер В.И., Юдаев В.Ф. Импульсная акустическая кавитация в
аппаратах типа гидродинамической сирены // Акустический журнал, 1989.
Т. 35. № 3. С. 403-408.
31. Биглер В.И., Лавренчик В.Н., Юдаев В.Ф. Возбуждение кавитаций в
аппаратах типа гидродинамической сирены // Акустический журнал, 1978. Т.
24. № 1. С. 34-39.
32.ХоллЖ.В.,ТристерА.Л.Кавитационныйгистерезис//
Теоретические основы инженерных расчетов, 1966. Т. 88. № 1. С. 159-171.
33. Холл Ж.В., Керолл Ж.А. Кавитационное исследование различных
типов ограничений кавитации при обтекании несимметричных тел //
Теоретические основы инженерных расчетов, 1981. Т. 103. № 3.С. 108-119.
34. Холл Ж.В. Зародыши и возникновение кавитации // Теоретические
основы инженерных расчетов, 1970. Т. 92. № 4. С. 12-21.
35. Смородов Е.А. Экспериментальные исследования кавитации в
вязких жидкостях: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: Акустический
институт, 1987. 16 с.
36. Флинн Г. Физическая акустика. Т. 1. Методы и приборы
ультразвуковых исследований. М.: Мир, 1967. С. 7-138.
37. Юдаев В.Ф. Гидродинамические процессы в роторных аппаратах с
модуляциейпроходногосеченияпотокаобрабатываемойсреды//
Теоретические основы химической технологии, 1994. Т. 2. № 4. С. 581-590.
38. Юдаев В.Ф. Об акустической кавитации в гидродинамических
сиренах // «Акустика и ультразвуковая техника». Киев: Техника, 1983. 13 с.
39. Neppiras E.A. Acoustic cavitation // Phys. Reports, 1980. Vol. 61. № 3.
P. 159.
40. Монахов В.Н., Пешковский С.Л., Яковлев А.Д. [и др.] К вопросу о
втором пороге кавитации в воде // Акустический журнал, 1975. Т. 21. № 3.
С. 432-438.
41. А. С. СССР № 1777069. Способ определения газосодержания
жидкости / В.Ф. Юдаев, А.И. Зимин, О.И. Данилычева. МПКG01N 29/02.
Заявка № 4826444, заявл. 13.04.1990, опубл. 23.11.92. 2 с.
42. Кнэпп Р., Дейли Дж, Хэммит Ф. Кавитация:пер. с англ. д-ра техн.
наук Э.А. Ашратова [и др.]; под ред. [и с предисл.] д-ра физ.-мат. наук
В.И. Полежаева. М.: Мир, 1974. 687 с.
43. Гаврилов Л.Р. Содержание свободного газа в жидкостях и методы
его измерения. Т. 3. Физические основы ультразвуковой технологии //
Физика и техника мощного ультразвука. Москва: Наука, 1970. С. 26-64.
44.ЧервяковВ.М.,ЮдаевВ.Ф.Кавитационныеявленияв
газожидкостной среде // Проблемы машиностроения и автоматизации, 2004.
№ 4. С. 73-77.
45. Червяков В.М., Юдаев В.Ф. Гидродинамические и кавитационные
явления в роторных аппаратах: монография. М.: Машиностроение-1, 2007.
128 с.
46. Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой
кавитации. Т. 2. Мощные ультразвуковые поля // Физика и техника мощного
ультразвука. М.: Наука, 1968. 134 с.
47.МакаровВ.К.,КортневА.В.,СупрунС.Г.Исследование
кавитационных порогов в пересыщенной воздухом // Третья всесоюзная
научно-техническаяконференцияпоультразвуковымметодами
интенсификации технологических процессов: тез. докл. М.: МИСиС, 1975.
С. 9.
48. Сиротюк М.Г. Протекание процессов ультразвуковой кавитации
при повышенных гидростатических давлениях // Акустический журнал, 1966.
Т. 12. № 2. С. 231-238.
49. Агранат Б.А., Башкиров В.И., Китайгородский Ю.И. Способ
повышенияэффективностивоздействияультразвуканапроцессы,
протекающие в жидкостях // Ультразвуковая техника, 1964. № 3. С. 28-35.
50.АгранатБ.А.,Башкиров В.И.,КитайгородскийЮ.И.
Ультразвуковаяочистка.Т.3.Физическиеосновыультразвуковой
технологии // Физика и техника мощного ультразвука. М.: Наука, 1970. С. 16-
90.
51. Перник Д. Проблемы кавитации. Л.: Судостроение, 1966. 439 с.
52. Ripken E., Killen J.M. Gas Bubbles, their Occurrence, Measurement and
Influence in Cavitation Testing // Symposium on Cavitation and Hydraulic
Machinery. Sendai, Japan, 1962. РР. 146-164.
53. Горшков А.С., Русецкий А.А. Кавитационные трубы. Л.:
Судпромгиз, 1962. 167 с.
54. Harvey E.N., Barnes D.K., McElroy W.D., Whiteley A.H. Removal of
Gas Nuclei from Liquids and Surfaces // J. Amer. Chem. Soc., 1945. № 67. P. 156.
55. Knapp R.T. Cavitation and Nuclei // Trans. ASME, 1958. № 6. P. 80.
56. Strasberg M. Undissolved Air Cavities as Cavition Nuclei // Cavition in
Hydrodynamics. London: NPL, 1956. P. 1.
57. Strasberg M. Onset of Ultrasonic Cavitation in Tap Water // JASA,
1959. Vol. 31, № 2. P. 163.
58. Naake H.J., Taam K., Daemmig P., Helberg H.W. Formation of Air
Bubbles in Air-Saturated Water at Reduced Pressure and their Indication by an
Acoustical Measuring Procedure // Acustica, 1958. Vol. 8, № 3. P. 142.
59. Naake H.J., Taam K., Daemmig P., Helberg H.W. Observation of the
Formation and Growth of Bubbles in Water Containing Air, by Optical Methods //
Acustica, 1958. Vol. 8. № 4. P. 193.
60. Galloway W.J. An Experimental Study of Acoustically Induced
Cavitation in Liquids // JASA, 1954. Vol. 26. № 5. P. 849.
61. Connolly W., Fox F. Ultrasonic Cavitation Thresholds of Water //
JASA, 1954. Vol. 26. № 5. P. 843.
62. Liberman D. Radiation-Induced Cavitation // Phys. Fluids, 1959. Vol. 2,
№ 4. P. 166.
63. Sette D. Sonic Cavitation and Ionizing Radiation // Proc. III Intern.
Congr. Acoust. Stallagart, Vol. 1. Amsterdam, 1961. P. 330.
64. Sette D., Wanderlingh F. Nucleation by Cosmic Rays in Ultrasonic
Cavitation // Phys. Rev., 1962. Vol. 125, № 2. P. 409.
65. Messino D., Sette D., Wanderlingh F. Statistical Approach to Ultrasonic
Cavitation // JASA, 1963. Vol. 35, № 10. P. 1575.
66. Акуличев В.А. Гидратация ионов и кавитационная прочность воды
// Акустический журнал, 1966. Т. 12. № 2. С. 160-166.
67. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных
работников и инженеров). М.: Наука, 1973. 832 с.
68. Ivengar K.S., Richardson E.G. Measurements on the Air-Nuclei in
Natural Water Which Give Rise to Cavitation // Brit. J. Appl. Phys., 1958. № 9. P.
154.
69. Turner W.R. Microbubble Persistence in Fresh Water // JASA, 1961.
Vol. 33, № 9. P. 1223.
70. Эпштейн Л.А. Возникновение и развитие кавитации // М.: Труды
ЦАГИ, 1948. № 655. С. 41-118.
71. Перепелкин К.Е., Матвеев В.С. Газовые эмульсии. Л.: Химия, 1979.
200 с.
72.КокоринЮ.В.Аппаратурадляизмеренияконцентрации
(газосодержания) и скорости в газожидкостных двухфазных потоках. Л.:
ЛПИ, 1981. 46 с.
73. Протодьяконов И.О., Глинский В.А. Экспериментальные методы
исследования гидродинамики двухфазных систем в инженерной химии. Л.:
ЛПУ, 1982. 195 с.
74. А. С. СССР № 1800161. Гидродинамический генератор импульсов
давления / В.Ф. Юдаев, О.И. Данилычева, А.И. Зимин, Б.Г. Кузнецов. МПК
F15B 21/12,B06B 1/20. Заявка № 4749555, заявл. 16.10.1989, опубл.
07.03.1993 г. 3 с.
75. Решение о выдаче пат. РФ № 124002 от 25.11.2002 г. Способ
обработки жидкой проточной среды и роторный аппарат для его
осуществления / В.Ф. Юдаев, В.И. Биглер, В.А. Дзусов [и др.]. МПК
АВ01F7/00, В01 F11/00. Заявка № 2001114084/12 (015229) заявл. 28.05.2001,
опубл. 10.05.2003 г.
76. А. С. СССР № 1349120. Способ получения газожидкостной смеси и
устройство для его осуществления / В.С. Ашмарин, Ю.С. Волков, В.Ф.
Юдаев, А.Ф. Пуновский, П.Н. Жматов, Б.И. Чугунов. МПК В23 Н3/10. Заявка
№ 3943574, заявл. 15.08.1985, опубл. 01.07.1987. 3 с.
77. Johnson V.E, Chahine G.L. Jr., Lindermuth W.T. [etс.]. Caviting and
Structured Jets for Mechanical Bits to Increase Drilling Rate // ASME Journal of
Energy Resources Technology, 1984. Vol. 106. P. 282.
78. Чандрасекхара Д.В., Сиамала Рао Б.Ц. Влияние давления на длину
каверны и кавитационное разрушение за круглыми цилиндрами в трубе
Вентури // Тр. ASME. Сер. D. Теоретические основы инженерных расчетов.
М.: Мир, 1973. № 2. С. 97.
79. Аспис И.И. Исследование классификации угольных шламов в
гидроциклонах в поле слабых центробежных сил: Автореф. дис. … канд.
техн. наук. Днепропетровск, 1972. 22 с.
80. Байдин Р.Т. Исследование, интенсификация процесса сгущения
магнетитовой суспензии в гидроциклонах: Автореф. дис. … канд. техн. наук.
Москва, 1978. 20 с.
81. Промтов М.А. Интенсификация химико-технологических процессов
в импульсных потоках гетерогенных жидкостей (на примере процессов
эмульгирования,диспергирования,растворенияиэкстрагирования):
Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Тамбов: ТГТУ, 2001. 32 с.
82. Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и
практика: монография. М.: Машиностроение-1, 2001. 260 с.
83. Сорокин В.М., Курнаков А.С. Основы триботехники и упрочнения
поверхностей деталей машин. Н. Новгород: ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2006. 296 с.
84. А. С. СССР № 1247071. Роторный аппарат / В.Ф. Юдаев, А.М.
Балабышко, И.Л. Кобозев. МПК B01F 7/28. Заявка № 3828975, заявл.
06.11.198, опубл. 30.07.1986 г. 3 с.
85. А. С. СССР № 238918. Гидроакустическая сирена / Д.Т. Кокорев,
В.П. Царев, В.Ф. Юдаев. МПК B06B 1/20. Заявка № 1179048, заявл.
15.01.1967, опубл. 01.01.1969 г. 2 с.
86. Пат. РФ № 2156665. Струйный гидродинамический излучатель
акустических колебаний / В.Ф. Юдаев, В.П. Ружицкий, А.М. Балабышко [и
др.]. МПК. С17 В06 В1/20. Заявка № 99104898/28, заявл. 12.03.99, опубл.
27.09.2000 г.
87. А. С. СССР № 789147. Роторный аппарат / В.Ф. Юдаев, Л.С.
Аксельрод, В.И. Биглер, Е.А. Мандрыка. МПК B01F 7/28. Заявка № 2513000,
заявл. 27.07.1977, опубл. 23.12.1980 г. 5 с.
88. Шерман Ф. Реология эмульсии: пер. с англ. под ред. А.А.
Абрамзона. Л.: Химия, 1972. 312 с.
89. Снигерев В.М., Юдаев В.Ф. Один из методов контроля качества
рабочихжидкостей,используемыхвгидросистемахочистных
механизированных комплексов // «Повышение эффективности разработки и
осушения угольных месторождений». Вып. 19. Подмосковный научно-
исследовательский и проектно-конструкторский институт,1974. С. 108-114.
90. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. Л.: Химия, 1951. 228
с.
91. Шулейкин В.В. Физика моря. М.: Наука, 1968. 1083 с.
92. Арет В.А., Николаев Б.Л., Забровский Г.П., Николаев Л.К.
Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих
пищевых продуктов. С.-Пб, 2003. 342 с.
93. Латьев Б.В. Некоторые вопросы исследования гидродинамических
систем // «Технологическое применение колебаний в цветной металлургии».
Тез. Республиканского научно-техн. совета (Ташкент, 10–13 октября 1972 г.).
Ташкент, 1972. С. 77-80.
94. Латьев Б.В., Назаренко А.Ф., Покора И.Н. Исследование
гидродинамических сирен с целью оптимизации их // «Технологическое
применение колебаний в цветной металлургии». Тез. Республиканского
Н.Т.С. (Ташкент, 10-13 октября 1972 г.). Ташкент, 1972. С. 75-77.
95. Юдаев В.Ф. Спектр многорядной сирены. Общий случай //
Известия вузов. Машиностроение. 1978. № 3. С. 159-162.
96. Юдаев В.Ф. Коэффициент заполнения отверстий в роторе
динамической сирены // Известия вузов. Машиностроение, 1979. № 4. С. 96-
100.
97. А. С. СССР № 1671362. Акустический излучатель / В.Ф. Юдаев,
В.А. Лавров, В.И. Биглер, О.И. Данилычева, С.Д. Нифонтов, Е.С. Родионов.
МПК B06B 1/18, B06B 1/20. Заявка № 4679240, заявл. 19.04.1989, опубл.
23.08.1991 г. 2 с.
98. Холин Б.Г. Центробежные грануляторы и качество гранул
аммиачной селитры // Химическая промышленность, 1971. № 2. С. 53-56.
99. Юдаев В.Ф. Переходной режим течения жидкости через модулятор
роторного аппарата // Строительные материалы, оборудование, технологии
XXI века, 2002. № 12. 2002. С. 27-32.
100. Балабудкин М.А. Роторно-пульсационный аппараты в химико-
фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1983. 160 с.
101. Юдаев В.Ф. Расчет мощностей двигателей аппаратов роторного
типа // Технологическое применение акустических колебаний в цветной
металлургии. Ташкент, 1972. С. 71-75.
102. Юдаев В.Ф. Гидравлика. М.: Инфра-М, 2017. 300 с.
103. А. С. СССР № 542570. Гидроакустическая сирена / В.Ф. Юдаев,
Ю.П. Романов, В.М. Варламов, А.И. Сопин, В.И. Биглер. МПК В 06 1/20.
Заявка № 2119954, заявл. 01.04.1975, опубл. 15.01.1977 г. 2 с.
104. А. С. СССР № 1422443. Роторный аппарат / В.Ф. Юдаев, С.Ф.
Бреденко, С.С. Елаков. МПК В01 F11/02. Заявка № 4092206/31-26, заявл.
14.07.86.
105. А. С. СССР № 1444999. Роторный аппарат / В.Ф. Юдаев, С.К.
Карепанов, С.С. Лавров, С.Ф. Бреденко. МПК В01 F11/02.
106. А. С. СССР № 1580637. Устройство для создания акустических
колебаний в проточной воде / В.Ф. Юдаев, В.И. Биглер, С.Ф. Бреденко [и
др.]. МПК В01 F11/02.
107. Голубев А.Н. Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для
агрессивных сред. М.: Машиностроение, 1981. 112 с.
108. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: Энергоатомиздат, 1984. 640 с.
109. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 712 с.
110. 141. Червяков В.М., Воробьев Ю.В., Юдаев В.Ф. Обобщенная
методика расчета роторного аппарата с учетом акустической импульсной
кавитации//ВестникТамбовскогогосударственноготехнического
университета, 2005. Т. 11. № 3. С. 683-689.
111.ЮдаевВ.Ф.,РомановЮ.П.,ФилинВ.А.Красчету
гидродинамических сирен с несколькими рядами отверстия // Известия вузов.
Машиностроение, 1976. № 9. С. 94-98.
112. Юдаев В.Ф. Спектр многорядной сирены. Общий случай //
Известия вузов. Машиностроение, 1978. № 3. С. 159-164.
113. Сопин А.И. Исследование параметров гидродинамической сирены
с целью получения высокодисперсных гетерогенных систем: Дис. … канд.
техн. наук. М.: МИХМ, 1975. 140 с.
114. Пашко П.Б., Юдаев В.Ф., Балабышко А.М. Гидравлические
жидкости для гидрофицированных угледобывающих комплексов и их
характеристики // Естественные и технические науки, 2019. № 11. С. 345-350.
115. Пашко П.Б., Юдаев В.Ф., Балабышко А.М.Интенсификация
производства,регенерацииивосстановлениярабочейжидкости
угледобывающих гидромеханизированных комплексов // Естественные и
технические науки, 2019. № 12. С. 267-275.
116.ПашкоП.Б.,ЮдаевВ.Ф.,БалабышкоА.М.Влияние
газосодержания на интенсивность кавитации и дисперсность рабочей
жидкостигидромеханизированных угледобывающихкомплексов//
Естественные и технические науки, 2020. № 1. С. 151-156.
117. Пашко П.Б., Юдаев В.Ф., Балабышко А.М. Экспериментальные
исследованияполучениярабочихжидкостейгидромеханизированных
угледобывающих комплексов // Естественные и технические науки, 2020. №
1. С.157-161.
118. Пашко П.Б., Юдаев В.Ф., Балабышко А.М.Лабиринтные и
винтовые уплотнения в роторных аппаратах типа гидромеханических
диспергаторов // Естественные и технические науки, 2020. № 2. С.160-165.
119. Пашко П.Б., Юдаев В.Ф., Балабышко А.М. К расчету мощности
привода ротора гидромеханического диспергатора // Естественные и
технические науки, 2020. № 10. С.138-142.
120. Пашко П.Б. Обоснование параметров диспергатора для получения
и регенерации эмульсии механизированных крепей // Уголь, 2021. № 10. С.
10–13.
121. Пашко П.Б., Яблонев А.Л. Расчет параметров диспергатора для
приготовления эмульсии механизированных крепей // Горное оборудование и
электромеханика, 2022. № 1. С. 28–35.
122. Пашко П.Б. Управление кавитацией в диспергаторах нового
технического уровня // В сб. тезисов докладов VI Междун. научно-техн.
конф. «Пути совершенствования технологических процессов и оборудования
промышленногопроизводства»14–15октября2021г.Донбасский
государственный технический институт, г. Алчевск, ЛНР. Алчевск: ДГТИ,
2021. С. 146–148.
123. Пашко П.Б.Управление процессом кавитации в диспергаторах
нового технического уровня // В сб. «Проблемы освоения недр в XXI веке
глазами молодых». Мат-лы XV Междун. научн. школы молодых ученых и
спец. 25–28 октября 2021 г., г. Москва. М.: ИПКОН РАН, 2021. С. 201–203.
145
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (44 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
5 (8 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.2 (6 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
