Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
В настоящей работе представлены результаты исследования основных характеристик процесса дросселирования жидкости в регулирующем осевом клапане с учетом зависимости моделируемого коэффициента гидравлического сопротивления от конструктивных и режимных параметров. В частности, выполнен расчет пропускной способности и пропускной характеристики сепаратора указанного клапана с позиций варьирования степени его открытия. Выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на изменение данных показателей работы осевого клапана. Например, при максимальной степени открытия клапана увеличение диаметра дроссельных отверстий в 2 раза приводит к росту условной пропускной способности в 1.66 раза и пропускной характеристики в 1.19 раза. Показано, что в выбранных диапазонах изменения конструктивных параметров процесса дросселирования рабочей среды увеличение степени открытия клапана до 60% приводит к плавному росту пропускной характеристики до значений, не превышающих 0.3. Указанная нелинейная зависимость пропускной характеристики регулирующего осевого клапана создает предпосылки для выбора профилирования данного показателя. Практическое применение рассмотренных в настоящем исследовании вопросов нашло отражение при разработке инженерной методики расчета конструктивных параметров для соответствующего регулирующего клапана с реализацией процесса дросселирования потоков рабочей среды.
процесс, дросселирование, жидкость, пропускная способность, клапан, параметры, коэффициент гидравлического сопротивления
1. Кнепп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. 668 с.
2. Окслер Г. Кавитация в арматуре? Разберемся! Арматуростроение. 2012. № 2 (77). С. 74–77.
3. Kapranova A., Neklyudov S., Lebedev A., Meltser A. Determination of the average parameters of cavitation bubbles in the flowing part of the control valves. Int. J. Mech. Eng. Technol. 2018. V. 9, No. 3. P. 25-31. Режим доступа: https://www.iaeme.com/MasterAdmin/UploadFolder/IJMET_09_03_003/IJMET_09_03_003.pdf (Дата обращения 27.09.2020).
4. Арзуманов Э.С. Гидравлические регулирующие органы систем автоматизированного управления. М.: Машиностроение, 1985. 256 с.
5. Черноштан В.И., Кузнецов В.А. Трубопроводная арматура ТЭС. Справочное пособие. М.: Изд. МЭИ, 2001. 368 с.
6. Лернер Д.Г., Спиридонов Е.К., Форенталь В.И. Комплексный подход к исследованию дросселирующего распределителя. Известия СНЦРАН. 2011. Т. 13. № 1 (2). -С. 459-462.
7. Патент РФ № 175446. Прямоточный регулирующий клапан / А.Е. Лебедев, А.Б. Капранова, А.М. Мельцер, С.А. Солопов, Д.В. Воронин, В.С. Неклюдов, Е.М. Серов; опубл. 2017.
8. Капранова А.Б., Лебедев А.Е., Мельцер А.М., Неклюдов С.В., Серов Е.М. О методах моделирования основных стадий развития гидродинамической кавитации. Фундаментальные исследования. 2016. № 3 (часть 2). С. 268-273. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25740700 (Дата обращения 27.09.2020).
9. Климонтович, Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса: Новый подход к статистической теории открытых систем. М.: ЛЕНАНД, 2014. 328 с.
10. Kapranova A., Neklyudov S., Lebedev A., Meltser A. Qualitative evaluation of the coefficient of hydraulic resistance in the area of the divider of the fluid flow of the axial valve. Int. J. Mech. Eng. Technol. 2018. V. 9, N. 8. P. 153-159. Режим доступа: https://www.iaeme.com/MasterAdmin/UploadFolder/ IJMET_09 _08_ 016/IJMET_09_08_016.pdf (Дата обращения 27.09.2020).
11. Kapranova A.B., Lebedev A.E., Meltser A.M., Solopov S.A. The application process of the Ornstein-Ulenbek to the formation of cavitation bubbles. Czas. Tech. Mech. 2016. V. 113.N. 2. P. 136-144. DOI:https://doi.org/10.4467/2353737XCT.16.101.5500. Режим доступа: https://www.semanticscholar.org/paper/The-application-process-of-the-Ornstein-Ulenbek-to-Kapranova-Lebedev/fd23da0b8998ea9eaf058ff4f72acac6886 955fc (Дата обращения 27.09.2020).
12. Kapranova A., Miadonye A. Stochastic simulation of cavitation bubbles formation in the axial valve separator influenced by degree of opening. Journal of Oil, Gas and Petrochemical Sciences. 2019. V. 2. N. 2. Р. 70-75. DOI:https://doi.org/10.30881/jogps.00026
13. Kapranova A., Lebedev A., Meltser A., Neklyudov S. The ensemble-averaged characteristics of the bubble system during cavitation in the separator. E3s Web of Conference. 2019. V. 140. 06005. DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/201914006005
14. Капранова А.Б., Лебедев А.Е., Мельцер А.М., Неклюдов С.В. Стохастическая модель процесса образования кавитационных пузырей в проточной части регулирующего клапана. Вестник ИГЭУ. 2016. № 4. C. 24-29. DOI:https://doi.org/10.17588/2072-2672.2016.4.024-029
15. Franc J.-P., Michel J.-M. Fundamentals of Cavitation. Fluid Mechanics and Its Applications. 2005. V. 76. N 11. DOIhttps://doi.org/10.1007/1-4020-2233-6
16. S. Xu, Y. Qiao, X. Liu, C.C. Church, M. Wan Fundamentals of Cavitation. In: Wan M., Feng Y., Haar G. (eds). Cavitation in Biomedicine. Dordrecht: Springer, 2015. DOIhttps://doi.org/10.1007/978-94-017-7255-6_1
17. Qian J., Liu B., Jin Z., Zhang H., Lu A. Numerical analysis of flow and cavitation characteristics in a pilot-control globe valve with different valve core displacements. J. Zhejiang Univ. Sci. A. 2016, V. 17, N. 1. P. 54-64. DOI:https://doi.org/10.1631/jzus.A1500228
18. Арзуманов Э.С. Расчет и выбор регулирующих органов автоматических систем. М.: Энергия, 1971. - 112 с.
19. ГОСТ12893-2005. Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2008. 26 с.
20. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.
21. ГОСТР 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2007. 30 с.
22. Патент KR N 20180055897A. Valve / T. J. Preston. Published by 2018.
23. Патент US N 8297315B2. Throttle valve / V. Esveldt. Published by 2012.
24. Патент US N 4327757. Control valve / H.H. Weevers. Published by 1982.
25. Volgin G. The hydraulic resistance coefficient in the conditions of simultaneous effect of Re, Fr and B/h. E3S Web of Conferences. 2019. V. 97, 05031. DOIhttps://doi.org/10.1051/e3sconf/20199705031
26. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970. 216 с.
27. Narasimhamurthy V.D., Andersson H. Turbulence statistics in a rotating ribbed channel. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2014. V. 51. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2014.10.008
28. Kireev V.N., Nizamova A., Urmancheev S.F. The hydraulic resistance of thermoviscous liquid flow in a plane channel with a variable cross-section. Journal of Physics Conference Series. 2019. V. 1158. N 3. 032014. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1158/3/032014
29. Alfonsi G. Direct Numerical Simulation of Turbulent Flows. Applied Mechanics Reviews. 2011. V. 64. N. 2. 0802. DOI:https://doi.org/10.1115/1.4005282
30. Narasimhamurthy V.D., Andersson H. DNS of turbulent flow in a rotating rough channel. 8th Workshop on Direct and Large-Eddy Simulation: materials of the International Conference (January 2011). V. 15. DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-007-2482-2_65
31. Капранова А.Б., Лебедев А.Е., Мельцер А.М., Неклюдов С.В. О влиянии пропускной способности осевого клапана на параметры стохастической модели кавитации. РХЖ (Журнал хим. общества им. Д.И. Менделеева). 2018. Т. 62. № 4. C. 51-53. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36290376 (Дата обращения 27.09.2020).
32. ГОСТР 55508-2013. Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения гидравлических и кавитационных характеристик. - М.: Стандартинформ, 2014. 38 с. GOSTR 55508-2013.
33. Kapranova A.B., Lebedev A.E., Neklyudov S.V., Melzer A.M. Engineering Method for Calculating of an Axial Valve Separator With an External Location of the Locking Part. Frontiers in Energy Research: Process and Energy Systems. March 2020. V. 8. article 32. P. 1-17. DOI:https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.00032
34. Капранова А.Б., Лебедев А.Е., Мельцер А.М., Неклюдов С.В. Исследование поведения системы газ–пар внутри кавитационного пузыря при работе осевого клапана. Вестник ИГЭУ. 2020. № 3. С. 58-64.DOIhttps://doi.org/10.17588/2072-2672.2020.3.058-064
35. Kapranova A.B., Lebedev A.E., Melzer A.M., Neklyudov S.V. About Formation of Elements of a Cyber-Physical System for Efficient Throttling of Fluid in an Axial Valve. In monograph: Cyber-Physical Systems: Advances in Design &Modelling. Studies in Systems, Decision and Control / eds. A. Kravets, A. Bolshakov, M. Shcherbakov. V. 259.Springer, Cham, 2020. P. 109-119. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-32579-4_9
