ПРОФІЛЮВАННЯ РАПТОВОГО ЗВУЖЕННЯ КРУГЛОЇ ТРУБИ ВСТАВКОЮ З ПРЯМОЛІНІЙНОЮ ЦИЛІНДРИЧНОЮ ТВІРНОЮ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.36.48-55Ключові слова:
раптове звуження труби, ступінь звуження потоку, коефіцієнт місцевого гідравлічного опору, вставка з прямолінійною циліндричною твірною, відносна довжинаАнотація
Заходи зі зменшення втрат енергії в системах трубопровідного транспорту необхідно впроваджувати вже на етапі проектування. Зокрема це стосується й місцевих гідравлічних опорів трубопроводів. Для симетричного раптового звуження труби одним з таких заходів є профілювання за допомогою вставок. У роботі розглянуто вставку з прямолінійною циліндричною твірною, яка порівняно з іншими має більші ділянки відриву потоку. Діаметр вставки обчислювали як середньоарифметичний між діаметрами, що утворюють вихідне раптового звуження труби. За наведеною в літературі методикою досліджено відносну довжину цієї вставки як ділянки впливу між двома симетричними раптовими звуженнями круглої труби при течії однофазного турбулентного потоку ньютонівської рідини. Коефіцієнт взаємовпливу цих місцевих гідравлічних опорів приймали за формулами для прямотечійних та непрямотечійних запірних пристроїв, що моделювало відповідно симетричну та несиметричну течії рідини після площини звуження. Розглянуто ступені звуження потоку від 0,064 до 0,696 включно, які утворені трубами з діаметрами, не меншими за порядок одиниць міліметрів. За результатами обчислень одержано відсутність взаємного впливу двох раптових звужень круглої труби. Це вказує на непридатність використання формул для запірних пристроїв у зазначеній методиці для визначення відносної довжини вставки з прямолінійною циліндричною твірною. Тому для з’ясування розглянутої проблеми на раптовому звуженні труби з різними ступенями звуження потоку пропонується провести фізичний експеримент. При математичному експерименті можна скористатися формули для визначення таких довжин: кінцевої та початкової ділянок місцевих гідравлічних опорів; вхідних ділянок у циліндричних трубах з пристроями, які турбулізують потік; ділянок стабілізації епюри швидкості після місцевих гідравлічних опорів.
Посилання
Palacios, S. F., Machuca, J., Franco, T. A., & Morales, R. E. M. (2010). Experimental and Numerical Study of Turbulent Newtonian Flow through an Axisymmetric Sudden Contraction: Proceedings of the ENCIT by ABCM, ENC10-0572. 10 p. Retrieved from https://www.abcm.org.br/anais/encit/2010/PDF/ENC10-0572.pdf.
Jahno, O. M., Matiega, V. M., & Krivosheev V. S. (2004). Gidrodinamicheskij nachal'nyj uchastok. Chernovcy: Zelena Bukovina. [in Russian]
Moretskiy, V. Y., Zholobov, V. V., & Varybok, D. I. (2017). Influence of mutual placement of technological equipment onto hydraulic resistance. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 1(28). 53-61. Retrieved from https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28777146. [in Russian]
Orel, V. I. (2013). Investigation of the proportion of irreversible losses in total pressure losses at the sudden narrowing of pipe. Problems of Water supply, Sewerage and Hydraulics, 21, 181-190. [in Ukrainian]
Miller, D. S. (1990). Internal flow systems. 2nd ed. Cranfield, Bedford: BHRA (Information Services). Retrieved from https://pdfslide.net/documents/miller-internal-flow-systempdf.html. (Retrieved August 22, 2021)
Idelchik, I. E. (1992). Guide of hydraulic resistance [Fourth 4th ed.] Begell House, Inc., New York, Connecticut, Wallingford (U.K.). Retrieved from https://dokumen.pub/handbook-of-hydraulic-resistance-fourth-4thnbsped-156700251x-9781567002515.html.
Rennels, D. C., & Hudson, H. M. (2012). Pipe Flow: A Practical and Comprehensive Guide. 1st edition. Hoboken, N.J: Wiley. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118275276.
Fittings pressure drop (fluids.fittings). Retrieved from https://fluids.readthedocs.io/fluids.fittings.html#id79
Orel, V. I. (2012). Zmenshennia hidravlichnoho oporu raptovoho zvuzhennia truboprovodu za dopomohoiu priamoliniinoi tsylindrychnoi vstavky. Proc. 2nd Int. sci.-pract. seminar ‘Povhovskie nauchnye chtenija’. Donetsk: Donetsk National University. 28-33. [in Ukrainian]
Povkh, I. L., & Finoshin, N. V. (1992). Hydrodynamics of tubes of varying cross section. J Eng Phys Thermophys, 62, 373-380. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00854948.
Adamkowski, А. (2003). Analysis of Transient Flow in Pipes With Expanding or Contracting Sections. Journal of Fluids Engineering-transactions of The Asme – J FLUID ENG. 125. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1593703.
Ziganshin A. et al. (2020). Numerical simulation of a z-shaped ventilation elbow and reduction of its resistance. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 890. 012146. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/890/1/012146.
Vasilenkov, V. E. (2017). Study coefficient of local resistance when pressurized fluid motion. Machinery & Energetics. 261, 250–256. Retrieved from http://journals.nubip.edu.ua/index.php/Tekhnica/article/view/8902. (Retrieved August 22, 2021)
Nosko, S., & Ahaiev, I. (2017). Control of vortex structures of abnormally viscous fluids in the channels of the extrusion die. Technology Audit and Production Reserves, 2(1/40), 18-24. DOI: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.128478.
Bolshakov, V. A., Konstantinov, Yu. M., Popov, V. N., & Dadenkov, V. Yu. (1984). Hydraulics handbook. Kiev: Vyshcha Shkola, 343. [in Russian]
Holland, F. A. & Bragg, R. (1995). Fluid Flow for Chemical Engineers. 2nd ed. London: Edward Arnold. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-340-61058-9.X5000-2.
Guo, H., Wang, L., Yu, J. et al. (2010). Local resistance of fluid flow across sudden contraction in small channels. Front. Energy Power Eng. China 4, 149-154. DOI: https://doi.org/10.1007/s11708-009-0060-7.
Sreedhar, I., Darshan, A. Sai, Srivastava, S., & Jain, V. (2018). Complex Behavior of Polymers as Drag Reducing Agents Through Pipe Fittings. Journal of Applied Fluid Mechanics 11(2), 467-474. DOI: https://doi.org/10.29252/jafm.11.02.27332.
Chernyuk, V. V., Pitsishin, B. S., Orel, V. I. et al. (2002). Influence of Polyacrylamide Additions on the Head Loss in Abrupt Contractions and Expansions of Pipes. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 75, 910-919. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1020319219729.
Tjutchev, I. I., Romanenko, N. T., & Jahno, O. M. (1975). Osobennosti techenija nen'jutonovskih zhidkostej v oblasti vnezapnogo suzhenija kanala. Himicheskoe mashinostroenie. 22, 110-116. [in Russian]
Ando, T., & Shakouchi, T. (2004). Flow characteristics over forward facing step and through abrupt contraction pipe and drag reduction. Res. Rep. Fac. Eng. Mie Univ. 29. 1-8. Retrieved from www.eng.mie-u.ac.jp/research/activities/29/29_1.pdf.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Богдан Піцишин, Вадим Орел, Тетяна Коник
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
