Исследование струйного кавитатора в импульсном режиме

Давыдов Александр Евгеньевич

Исследование струйного кавитатора в импульсном режиме

Магистерская диссертация

Энергетика

Диссертации

Вуз: Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

ID: 5bb6f7e77966e104f33c7691

UUID: 42152950-aa8e-0136-e273-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: больше 5 лет назад

Просмотры: 61

Давыдов Александр Евгеньевич

Источник: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва"

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 5,8 МБ

Поделиться работой

dr tlao/r')e.Llei et{ s':IUd 3.HcbrtrtsJ!0u ) JNBxld r 3do$ftaE! ^dHreriurH ordtsrj^ob rtrNB€otrJu..l,t '4t :-,4 8l-10-10 t0 t L-i96o90 zo-trI^J 'lxHersu.x rqH.n.€odu : u ExsoHemI seHsr,€Illar{rd.u xsoH?mI 4oHdoredogeu ?,4.y. sEqcreso'nxH{o sftrogeded inxsoHEr..( toHrrcuo stavo,! rD.eExr"N6rE^ sHemgedt€d :rcroged {o!8.)lesod!.rereutr.ed g 'edotrerxsev 6rqEaotrar..! .or..h!ried! ! .o!.aLfiredoer qro(lnosod! sroged ....nodo g vr.rr.rioHouuar 4entrvr{xdrlr {oH.erfu''{r ooEl!{dr r ?dorerxsai oroH{,(dr. enH?sotrerJ3n lqroged sratl 8!tsE€olleu..r rlrd ersocplc{ (.raBrsB uxrogEd!€d noDeego 'YdAJYdIIIMI:II .AH:ITgVtr, 'JH3hlr.1d:ruc)e .SI,MAdS'',I€I4 ra[^ 4rsHdYY,{ .I'MI]TAXdIfi 'r UVHJqTAIII^JII ITvJagV){ 'dotvtl,tsw x.! €t'Fr,{^doo Z9 '!oiH.{.ud t€ lnxugD! 0Z ilr.rtr tt Mxd.llo. er.rree L€cau.ruH.rou rYds@Id

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 1. Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения 6 эффективности струйного кавитатора. 1.1 Общие сведения оструйныхкавитаторах и особенности их 6 использования 1.2 Анализ конструктивных и схемных решений 8 1.3 Основные показатели кавитаторов и методы их оценки 12 1.4 Цель и задачи исследования 14 2 Теоретические предпосылки 2.1 Разработка 16 математической модели теплогидравличекого 16 преобразователя 2.2Выбор параметров модели и результаты моделирования 3 Экспериментальная установка 20 30 3.1 Описание экспериментальной установки 30 3.2 Автоматизированная система сбора данных 37 3.3 Составление теплового баланса для выбранной схемы 38 4 Обработка результатов экспериментального исследования 40 4.1 Методика и программа проведения эксперимента 40 4.2 Обработка экспериментальных данных 42 4.3 Проверка адекватности математической модели по результатам 56 экспериментальных данных 4.4 Проведение полногофакторного эксперимента 64 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 71 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время очень большое внимание уделяется альтернативным (возобновляемым и не возобновляемым) источникам энергии. Это связано с двумя причинами высокие цены на энергоносители и с ухудшением экологической обстановки в мире. Очень остро встает вопрос о том, что современное поколение оставит своим потомкам после себя. Использование различных альтернативных источников становится все более распространенным. Редко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитатор. Этот аппарат является альтернативной заменой любого отопительного котла. В нем нагрев воды осуществляется за счет кавитации, в процессе которой в жидкости образуются свободные места, заполняемые пузырьками. Он возникает за счет снижения давления, происходящего в результате увеличения скорости прохождении акустической волны. Однако есть и другие объяснения происхождения. С физической точки зрения этот процесс можно сравнить с закипанием воды. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5

1 Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения эффективности струйного кавитатора 1.1 Общие сведения о струйных кавитаторах В настоящее время очень большое внимание уделяется альтернативным (возобновляемым и не возобновляемым) источникам энергии. Это связано с двумя причинами высокие цены на энергоносители и с ухудшением экологической обстановки в мире. Очень остро встает вопрос о том, что современное поколение оставит своим потомкам после себя. Использование различных альтернативных источников становится все более распространенным. Одним из таких источников, работа которого основана на совершенно новом принципе получения энергии, является кавитатор[1]. В настоящее время производство этих аппаратов осваивают многие производители, и они в большом количестве появляются на отечественном рынке. Этот аппарат является альтернативной заменой любого отопительного котла. В нем нагрев воды осуществляется за счет кавитации, в процессе которой в жидкости образуются свободные места, заполняемые пузырьками. Он возникает за счет снижения давления, происходящего в результате увеличения скорости прохождении акустической волны. Однако есть и другие объяснения происхождения. С физической точки зрения этот процесс можно сравнить с закипанием воды [2]. Работа этого устройства достаточна проста. Основным узлом в нем является кавитационный теплогенератор, со специальным профилем проточной части. Проходя через него, вода нагревается. Происходит это за счет формирования вихревого потока. Возникая в нем, кавитационные МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6

разрывы приводят к нагреву жидкости. В таком аппарате роль теплоносителя может выполнять практичеки любая жидкость [3,4]. Струйные кавитаторы предназначены для оказания мощного кавитационного воздействия на прокачиваемую через них среду. Принцип работы струйного кавитатора основан на явлении гидродинамической кавитации, а сам аппарат не имеет движущихся частей и характеризуется относительно невысоким гидродинамическим сопротивлением[5,6,7]. Использование струйного кавитатора делает экономически эффективным промышленное применение ряда ультразвуковых технологий, ранее используемых в ограниченных количествах из-за дороговизны оборудования или невозможности достижения требуемого уровня мощности воздействия. Основные преимущества струйного кавитатора: - малое потребление энергии; - небольшие удельные размеры; - отсутствие износа, возможность применений в непрерывных и циклических технологических процессах; - невысокая стоимость; - низкие эксплуатационные затраты. В современном мире струйный кавитатор так же может применяться для распыления и устойчивого сжигания обводненных мазутов в энергетике водоочистки, за счет проведения сонохимических реакций между кислородом воздуха и растворимыми в воде загрязняющими примесями. Перспективно применение струйных кавитационных аппаратов вместо диссольверов в лакокрасочной промышленности для тонкого диспергирования компонентов ЛКМ, в пищевой промышленности, в частности для обработки молока с целью увеличения его сроков хранения, а также во многих других областях[8,9]. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7

1.2 Анализ конструктивных и схемных решений Рассмотрим некоторые схемные решения кавитаторов. На рисунке 1 представлена принципиальная схема гидродинамического кавитационного устройства для дезинтеграции жидких пищевых сред [10,11], состоящего из подводящего конфузора 1, кавитатора (сопла) 2, рабочей камеры (горловины) 3 и диффузора 4. Смешиваемый поток поступает в конфузор 1, где происходит его разгон и снижение давления. Далее поток из конфузора 1 попадает на кавитатор 2 (многоструйное сопло), который обеспечивает формирование высокоскоростных струй. На выходе кавитатора происходит резкое падение давления до давления насыщенного пара. Это падение давления приводит к переводу части жидкой фазы в парообразную и образованию, тем самым, сверхзвукового двухфазного потока. В рабочей камере 3 происходит торможение сверхзвукового потока и его переход в дозвуковой в скачке давления. После рабочей камеры поток поступает в диффузор 4, где часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную. Давление при этом повышается до значения меньшего, чем перед эмульгатором [12]. 1 – конфузор; 2 – кавитатор (сопло); 3 – рабочая камера; 4 – диффузор Рисунок 1 – Гидродинамическое кавитационное устройство для дезинтеграции пищевых сред МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8

На рисунке 2показанкавитатор типа Фьюсоник[13,14]. Кавитатор типа Фьюсоник представляет собой трубу переменного сечения, без движущихся частей, без двигателя и электроники. Такие аппараты производят наиболее слабое воздействие на обрабатываемую жидкость, за счет того, что:  кавитация возникает не во всем объеме жидкости;  невозможность постоянного поддержания оптимального режима работы в зависимости от температуры, давления, вязкости и других физикохимических параметров обрабатываемой жидкости;  добиться наиболее полного разрежения потока практически невозможно;  возможен эффект налипания мазута, что резко сказывается на качества и производительности;  требуется многократная обработка одного и того же объема жидкости для того, чтобы добиться более-менее однородной эмульсии. Эти недостатки не компенсируются такими преимуществами как:  не содержит быстро изнашиваемых деталей, сальников, узлов вращения, не требуют обслуживания;  не критичны к температуре и выдерживают большое давление мазута и высокую температуру (до 20 атм. и до 150 град);  более дешевые в изготовлении. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9

Рисунок 2 – Кавитатор типа Фьюсоник На рисунке 3 показана схема лопастногокавитатора. Лопастные кавитаторы представляют собой трубу в которой протекает жидкость, в жидкости вращается крыльчатка определенного профиля[15,16]. Кавитация возникает за счет разрежения потока за лопастью. Кавитация более интенсивная по сравнению с кавитаторами типа Фьюсоник за счет многократности возникновения кавитации в единице объема. Рисунок 3 – Схема лопастногокавитатора МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10

На рисунке 4 показана схема кавитатора для тепловыделения в жидкости[17]. Рисунок 4 – Схема кавитатора для тепловыделения в жидкости Кавитатор для тепловыделения в жидкости работает следующим образом: со стороны расположения ударного клапана 3 в корпус 1 осуществляют подачу холодной жидкости, подлежащей нагреву, а со стороны расположения боковых трубок Вентури 4 от корпуса 1 устройства осуществляют отбор нагретой жидкости для удовлетворения различной тепловой нагрузки. При известном значении скорости истечения жидкости через осевую трубку вентури 2, в которой происходит ее кавитация, сопровождающаяся выделение тепла, ударный узел 3 увлекается движущимся потоком и закрывается.В этот момент времени кавитация в осевой трубки Вентури 2 прекращается, а со стороны закрытого ударного клапана 3 возникает импульс количества движения холодной жидкости, который, в фазу положительной волны гидравличекого удара, обеспечит ее поступление через сквозные отверстия 8 и обратный клапан 9 в полость, МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11

образованную корпусом 1, Н-образной цилиндричекой катушки 7, сквозным каналом 5 и гидроаккумулятором 6, откуда холодная жидкость поступает в боковые трубки вентури 4 для последующего подогрева. Когда положительная волна гидраличекого удара смениться отрицательной, возвратная пружина 10, прижимая обратный клапан 9, закроет проходное сечение сквозных отверстий 8, сохраняя запасенное избыточное давление в гидроаккумуляторе 6, откроется ударный клапан 3 и будет происходить подогрев холодной жидкости, теперь уже и в осевой трубки вентури 2, одновременно с подогревом холодной жидкости, вытесняемой гидроаккумулятором 6 в боковые трубки Вентури 4. Движение ударного клапана 3 на открытие и закрытие относительно корпуса 1 происходит при сжатии-растяжении малой конической пружины 12 и большой коничекой пружины 11, между которыми зажат ударный клапан 3. Центрирование малой конической пружины 12 в корпусе 1 обеспечивается за счет стопорного кольца 13, жестко закрепленного в корпусе 1. Использование этих двух конических пружин позволяет обеспечить движение ударного клапана 3 в трех степенях свободы относительно корпуса 1 и исключить механичекое трение ударного клапана 3 о направляющие его вспомогательные устройства, которые в предлагаемом техническом решении отсутствуют. 1.3 Основные показатели кавитаторов и методы их оценки Кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром – числом кавитации:  2( P  Ps )  2 , МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата (1) Лист 12

где P– гидростатичекое давление набегающего потока, Па; Ps– давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па; ρ – плотность среды,кг/м3; v– скорость потока на входе в систему, м/с. Известно, что кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости, когда парообразования давление в потоке становится (насыщенных паров). Этой равным скорости давлению соответствует граничное значение критерия кавитации. В зависимости от этой величины можно различать 4 вида потоков: 1) Докавитационный – сплошной (однофазный) поток, приX>1; 2) Кавитационный (двухфазный) поток, при X=1; 3) Пленочный – с устойчивым отделением кавитационной полости от остального сплошного потока (пленочная кавитация), приX<1; 4) Суперкавитационный – при X<<1. В таблице 1 показаны методы оценки эффективности кавитации. Таблица 1 – Методы оценки эффективности кавитации[18]. Наименование Описание Преимущества Недостатки Прямые Акустические Измерение Легко давления поддается непосредственно в автоматизации, самомкавитаторе, возможность замер шума обработки больших объемов воды Требует специальзированного оборудования, более высокая энергоемкость. Визуальные Фотои Визуальное видеосъемка фиксирование процесса кавитации процесса кавитации Высокая стоимость, трудоемкость. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13

Окончание таблицы 1 Косвенные Измерение Затраты величины ручного труда кавитационной минимальны эрозии Механические Гидродинамические Технологические Измерение гидродинамических параметров потока жидкости, связанных с интенсивностью вавитации Изменения качественных показателей, обрабатываемой среды Длительное время фиксирования процесса, требует специализированного оборудования Высокая энергоемкость, требует специализтрованного оборудования Легко поддаются автоматизации, минимализация ручного труда Высокая стоимость, требует совмещения методов для фиксирования эффективности процесса Исследования Удобен при Необходимость в изменения массы, экспрессреагентах, быстро концентрации или определении теряют активность объема химических реагентов за счет химических реакций Химические Легко поддаются автоматизации, минимализация ручного труда 1.4 Цели и задачи исследования Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения эффективности струйного кавитаторапоказал, что существует множество конструктивных решений струйных кавитаторов и они постоянно совершенствуются. Однако получить эффективную конструкцию (эффект 40% и выше) струйного кавитатора пока не получилось. Это обусловлено сложностью поддержания гидродинамических процессов. Одним МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата из Лист 14

перспективных направлений повышения эффективности струйного кавитатораявляется включение его в контур с импульсной циркуляцией теплоносителя. Целью данной работы является повышение энергоэффективности струйного кавитатора на основе прерывания потока, за счет включения его в импульсную систему подачи теплоносителя[19]. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:  проанализировать существующие конструктивные решения повышения эффективности струйного кавитатора;  разработать схему включения кавитатора в импульсную систему теплоснабжения;  провести испытания опытного образца кавитатора;  разработать математическую модельтеплогидравличекого преобразователя;  проверить кавитатора в адекватность импульсной математической системе модели теплоснабжения по струйного результатам экспериментальных данных. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15

2 Теоретические предпосылки 2.1 Разработка математической модели теплогидравличекого преобразователя Рассмотрим простейшую энергетическую цепь [20]струйногокавитатора, представленную на рисунке 5. Рисунок 5 – Энергетическая цепь струйногокавитатора Данная цепь включает в себя три звена: первое звено гидравлическое, учитывающее потери на трение потока с помощью активного сопротивления r1, инерционные свойства потока – массой жидкости в трубопроводе m1; второе звено – преобразовательное, идеально преобразует давление p2 и объёмный расход v жидкости на входе кавитатора в температуру t и удельный тепловой поток q; третье звено тепловое учитывает потери тепла в окружающую среду и аккумулирование теплового потока податливостью L. Уравнение звеньев цепи: 1- e 2-e 3-e МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16

Нас интересует выход цепи в виде «чёрного» ящика, показанный на рисунке 6, для которого ниже будет составлена частотная функция, как отношение выхода ко входу: или Рисунок 6 – Изображение входных и выходных переменных в виде «черного» ящика где c – теплоёмкость, КДж/кг·°С; – плотность воды, кг/м³; k1 – коэффициент усиления по давлению; k2 –коэффициент усиления по расходу. Представим выходные переменные , в виде постоянной составляющей и отклонения. В начале запишем уравнение на : . (2) Уравнение на V: (3) МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17

Уравнение на : . Уравнение на (4) : . (5) Уравнение на t: (6) Значение коэффициентов: , , , , , . (7) . (8) Запишем на изображения: МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18

Комплексное сопротивление цепи: . (9) Частотная функция цепи: (10) Действительная часть: Re (11) Мнимая часть: Im . (12) Амплитудно-частотная характеристика цепи: A (13) Фазо-частотная характеристика: (14) МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19

2.2 Выбор параметров модели и результаты моделирования Для построения амлитудно-частотной и фазо-частотной характеристик определяем параметры энергетической цепи. Определение параметров энергетической цепи: 1) , , , , , , , , 0,27 Таблица 2 – Исходные данные для расчета частотных характеристик a1 a2 a3 b1 b2 b3 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 Таблица 3 – Результаты расчета частотных характеристик A1 A2 0,143 544,31 0,143 A3 Оmega B1 B2 B3 5443,1 0,007 0,11 272,16 1 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,143 544,31 5443,1 0,143 544,31 0,143 Re Im A F -0,05069 0,005049 0,050944 0,099274 5 -0,06701 0,033402 0,074874 0,462409 272,16 10 9,552555 -9,54971 0,1189 0,785249 0,11 272,16 15 0,03967 -0,05976 0,071732 0,984798 0,007 0,11 272,16 16 0,031802 -0,05116 0,060242 1,014663 5443,1 0,007 0,11 272,16 17 0,026255 -0,04493 0,052042 1,042001 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 18 0,022153 -0,0402 0,045897 1,067089 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 19 0,019011 -0,03646 0,04112 1,090169 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 20 0,016537 -0,03343 0,037299 1,111455 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 21 0,014545 -0,03092 0,034173 1,131135 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 22 0,012912 -0,0288 0,031566 1,149373 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 23 0,011554 -0,02699 0,029359 1,166314 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 24 0,010409 -0,02542 0,027465 1,182086 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 25 0,009433 -0,02404 0,025821 1,196801 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20

Окончание таблицы 3 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 26 0,008594 -0,02282 0,179954 1,210558 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 27 0,007866 -0,02173 0,362979 1,223445 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 28 0,00723 -0,02075 13,50734 1,23554 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 29 0,00667 -0,01987 0,344447 1,246911 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 30 0,006175 -0,01907 0,175002 1,257622 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 31 0,005734 -0,01834 0,019212 1,267726 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 32 0,00534 -0,01767 0,018456 1,277274 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 33 0,004986 -0,01705 0,017764 1,28631 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 34 0,004666 -0,01648 0,017128 1,294872 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 35 0,004377 -0,01595 0,016542 1,302998 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 36 0,004115 -0,01546 0,016 1,31072 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 37 0,003875 -0,01501 0,015498 1,318067 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 38 0,003656 -0,01458 0,01503 1,325065 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 39 0,003456 -0,01418 0,014594 1,331739 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 40 0,003271 -0,0138 0,014186 1,338111 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 41 0,003101 -0,01345 0,013804 1,344201 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 42 0,002944 -0,01312 0,013446 1,350027 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 43 0,002799 -0,01281 0,013108 1,355607 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 44 0,002664 -0,01251 0,012791 1,360954 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 45 0,002539 -0,01223 0,012491 1,366084 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 46 0,002423 -0,01196 0,012207 1,37101 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 47 0,002314 -0,01171 0,011938 1,375743 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 48 0,002212 -0,01147 0,011684 1,380295 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 49 0,002117 -0,01124 0,011442 1,384675 0,143 544,31 5443,1 0,007 0,11 272,16 50 0,002028 -0,01103 0,011212 1,388894 По результатам табл.3 построены графики амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ) цепи (рис 7,8). МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21

16 A 14 12 10 8 6 A 4 2 0 0 -2 10 20 30 40 50 60 Omega Рисунок 7 – Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи Как видно из графика (рис.7) имеется характерное увеличение амплитуды более 13 раз на частоте 25-30 рад/с. 1,6 F 1,4 1,2 1 0,8 F 0,6 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 60 Omega Рисунок 8 – Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22

Для построения амлитудно-частотной и фазо-частотной характеристик определяем параметры энергетической цепи. Определение параметров энергетической цепи: , , , , , , , 0,27. Таблица 4 – Исходные данные для расчета частотных характеристик a1 a2 a3 b1 b2 b3 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 Таблица 5 – Результаты расчета частотных характеристик A1 A2 A3 B1 B2 B3 Оmega Re Im A F 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 1 0,008752 -0,02271 0,024342 1,203005 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 2 0,001948 -0,01007 0,010257 1,379682 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 3 0,000857 -0,0066 0,006652 1,441637 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 4 0,000485 -0,00494 0,00496 1,472763 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 5 0,000315 -0,00396 0,003973 1,491333 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 6 0,000223 -0,00332 0,003327 1,50358 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 7 0,000168 -0,00287 0,002873 1,512208 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 8 0,000132 -0,00253 0,1204 1,518574 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 9 0,000108 -0,00228 0,1195 1,523435 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 10 9,04E-05 -0,00207 0,1189 1,527248 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 11 7,75E-05 -0,00191 0,118 1,530304 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 12 6,76E-05 -0,00178 0,1179 1,532797 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 13 6E-05 -0,00167 0,001669 1,534861 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 14 5,39E-05 -0,00158 0,001576 1,536593 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 15 4,9E-05 -0,0015 0,001498 1,538064 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 16 4,5E-05 -0,00143 0,001431 1,539326 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 17 4,17E-05 -0,00137 0,001373 1,54042 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 18 3,89E-05 -0,00132 0,001324 1,541376 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 19 3,66E-05 -0,00128 0,001281 1,54222 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 20 3,46E-05 -0,00124 0,001244 1,542971 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 21 3,29E-05 -0,00121 0,001211 1,543645 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 22 3,14E-05 -0,00118 0,001183 1,544253 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 23 3,01E-05 -0,00116 0,001159 1,544807 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 24 2,9E-05 -0,00114 0,001137 1,545314 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 25 2,8E-05 -0,00112 0,001119 1,545782 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 26 2,71E-05 -0,0011 0,179954 1,546216 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 27 2,63E-05 -0,00109 0,362979 1,546622 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 28 2,56E-05 -0,00108 0.7856453 1,547002 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 29 2,5E-05 -0,00107 0,344447 1,54736 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 23

Окончание таблицы 5 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 30 2,44E-05 -0,00106 0,175002 1,547699 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 31 2,39E-05 -0,00105 0,001051 1,548022 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 32 2,35E-05 -0,00105 0,001046 1,548329 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 33 2,31E-05 -0,00104 0,001041 1,548624 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 34 2,27E-05 -0,00104 0,001038 1,548906 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 35 2,24E-05 -0,00103 0,001035 1,549178 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 36 2,21E-05 -0,00103 0,001034 1,549441 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 37 2,18E-05 -0,00103 0,001033 1,549695 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 38 2,15E-05 -0,00103 0,001033 1,54994 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 39 2,13E-05 -0,00103 0,001034 1,550178 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 40 2,11E-05 -0,00103 0,001035 1,55041 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 41 2,09E-05 -0,00104 0,001037 1,550635 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 42 2,07E-05 -0,00104 0,00104 1,550853 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 43 2,06E-05 -0,00104 0,001043 1,551067 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 44 2,04E-05 -0,00105 0,001046 1,551274 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 45 2,03E-05 -0,00105 13,50734 1,551477 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 46 2,02E-05 -0,00105 0,001055 1,551674 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 47 2,01E-05 -0,00106 0,001059 1,551867 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 48 1,99E-05 -0,00106 0,001065 1,552056 0,239 8491,236 3265,86 0,117 0,184 163,3 49 1,99E-05 -0,0010 0,00107 1,55224 По результатам таблицы 5 построены графики амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ) цепи (рис9,10). 16 A 14 12 10 8 6 A 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Omega Рисунок 9 – Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 24

Как видно из графика (рис.9) имеется характерное увеличение амплитуды более 13 раз на частоте 43-47 рад/с. F 1,8 1,6 1,4 1,2 1 F 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Omega 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Рисунок 10 – Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи Для построения амлитудно-частотной и фазо-частотной характеристик определяем параметры энергетической цепи. Определение параметров энергетической цепи: , , , , , , , 0,27. Таблица 6 – Исходные данные для расчета частотных характеристик a1 a2 a3 b1 b2 b3 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 Таблица7 – Результаты расчета частотных характеристик A1 A2 A3 B1 B2 Ω B3 Re Im A F 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 1 -0,05036 0,002481 0,050418 0,049225 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 2 -0,05074 0,005001 0,050991 0,098245 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 3 -0,0514 0,007604 0,051963 0,146858 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 4 -0,05236 0,010334 0,053367 0,194875 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 25

Окончание таблицы 7 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 5 -0,05364 0,013246 0,055248 0,242121 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 6 -0,05529 0,016405 0,057673 0,288438 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 7 -0,05738 0,019892 0,060734 0,333689 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 8 -0,06001 0,023813 0,1204 0,37776 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 9 -0,0633 0,02831 0,1195 0,420557 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 10 -0,06744 0,033583 0,1189 0,462011 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 11 -0,07271 0,039918 0,118 0,502072 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 12 -0,07953 0,047751 0,1179 0,540709 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 13 -0,0886 0,057781 0,105773 0,577908 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 14 -0,10107 0,071195 0,123629 0,613671 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 15 -0,11915 0,090207 0,149448 0,648011 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 16 -0,14745 0,119467 0,189771 0,680953 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 17 -0,19758 0,170695 0,261101 0,71253 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 18 -0,30969 0,284359 0,420439 0,742779 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 19 -0,77885 0,75787 1,086728 0,771746 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 20 1,28985 -1,3267 1,850365 0,799476 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 21 0,33897 -0,36769 0,500101 0,82602 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 22 0,19076 -0,21778 0,289517 0,851427 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 23 0,13067 -0,15671 0,204042 0,875748 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 24 0,09819 -0,1235 0,157778 0,899033 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 25 0,0779 -0,10259 0,128812 0,921332 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 26 0,06404 -0,08819 0,179954 0,942692 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 27 0,05400 -0,07766 0,362979 0,963161 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 28 0,04640 -0,06961 13,50734 0,982782 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 29 0,04047 -0,06325 0,344447 1,001599 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 30 0,03571 -0,0581 0,175002 1,019652 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 31 0,03181 -0,05383 0,062529 1,03698 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 32 0,02857 -0,05024 0,057795 1,053621 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 33 0,02584 -0,04717 0,053782 1,069609 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 34 0,023505 -0,04451 0,050338 1,084977 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 35 0,021489 -0,0422 0,047353 1,099756 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 36 0,019735 -0,04015 0,04474 1,113976 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 37 0,018195 -0,03834 0,042436 1,127664 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 38 0,016835 -0,03671 0,04039 1,140847 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 39 0,015627 -0,03525 0,038561 1,153548 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 40 0,014546 -0,03393 0,036916 1,165791 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 41 0,013575 -0,03273 0,035431 1,177597 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 42 0,012699 -0,03163 0,034083 1,188987 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 43 0,011906 -0,03062 0,032855 1,199981 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 44 0,011184 -0,02969 0,031731 1,210595 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 45 0,010525 -0,02884 0,030699 1,220847 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 46 0,009922 -0,02805 0,02975 1,230753 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 47 0,009369 -0,02731 0,028872 1,240328 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 48 0,008859 -0,02662 0,02806 1,249586 0,209 217,725 4354,48 0,0105 0,162 217,724 49 0,008388 -0,02598 0,027305 1,258541 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 26

По результатам таблицы 7 построены графики амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ) цепи (рис. 11,12). A 16 14 12 10 8 A 6 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Omega Рисунок 11 – Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи Как видно из графика (рис.11) имеется характерное увеличение амплитуды более 13 раз на частоте 28-30 рад/с и незначительное увеличение амлитуды в 2 раза на частоте 17-23 рад/с. 1,4 F 1,2 1 0,8 0,6 F 0,4 0,2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Omega Рисунок 12 – Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 27

По результатам таблиц 3, 5, 7 построены графики амплитудночастотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ) цепи (рис.13,14). 16 А 14 12 10 A 8 A 6 A 4 2 0 Omega 0 10 20 30 40 50 60 Рисунок 13– Амплитудно- частотная характеристика (АЧХ) цепи Как видно из результатов моделирования (рис.13) оптимальная частота колебаний составляет 25-30 рад/c при выбранных параметрах: , , , , , ,, , , 0,27. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 28

1,8 F 1,6 1,4 1,2 1 F 0,8 F 0,6 F 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 60 Omega Рисунок 14 – Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 29

3 Экспериментальная установка 3.1 Описание экспериментальной установки На рисунке 15 представлена схема лабораторной установки с импульсной циркуляцией теплоносителя. 1 – циркуляционный насос; 2 – ударный узел; 3 – бак аккумулятора; 4 – обратный клапан; 5 – кавитатор; 6 – гидроаккумулятор; 7 – датчики температуры; 8 – датчики давления Рисунок 15 – Схема лабораторной установки с импульсной циркуляцией теплоносителя Циркуляционный насос 1 направляет жидкость из бака аккумулятора 3 по двум контурам. 1 контур: через ударный узел 2 в бак аккумулятор 3. 2 контур: через обратный клапан 4, где происходит нагрев жидкости, кавитатор 5 в бак аккумулятор 3. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 30

Генерируемые в ударном узле 2 гидравлические удары повышают давление во втором контуре, тем самым существенно увеличивая эффект от работы кавитатора. Гидроаккумулятор 6 сглаживает давление, создаваемое ударным узлом 2. Датчики температуры и давления, 7 и 8 соответственно, регистрируют параметры работы системы. Для циркуляции воды в лабораторной установке используется циркуляционный насос WILOIPL 32/175 [21]. Насос WILO-IPL 32/175 – циркуляционный, одноступенчатый, низконапорный, центробежный насос с сухим ротором. Насос Wilo применяется для перекачивания горячей или холодной воды, не имеющей в своем составе абразивных частиц. Наиболее часто используется в системах водоснабжения, охлаждения, а также в отопительных и кондиционирующих системах, а также в установках бытового и промышленного назначения. На рисунке 16 показан циркуляционный насос WILOIPL 32/175. В таблице 8 приведены технические характеристики циркуляционного насоса WILOIPL 32/175 [22]. Рисунок 16 – Циркуляционный насос WILOIPL 32/175 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 31

Таблица – 8 Технические характеристики циркуляционного насоса WILO IPL 32/175 Характеристики Значения Производитель WILO Тип IPL 32/175 Вид Насос циркуляционный Производительность, м3/ч 21 Мощность электродвигателя, кВт 4 Напор, м 33 Для создания гидравлических ударов в системе использовался ударный узел с электроприводом [23]. Ударный узел с электроприводом показан на рисунке 17. Рисунок 17 – Ударный узел с электроприводом Для забора воды использовался металлический бак аккумулятор следующих геометрических размеров: высота – 0,8 м, ширина – 0,5 м, длинна – 0,5 м. В бак аккумулятор также происходит сброс нагретой воды. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 32

Для предотвращения опрокидывания потока жидкости используется обратный клапан[24]. Для нагрева жидкости в лабораторной установки используется струйныйкавитатор.Схема струйногокавитатора представлена на рисунке 18. Рисунок 18 – Схема струйного кавитатора Измерение температуры на подаче в струйный кавитатор и на выходе из нее производилось с помощью термопреобразователей сопротивления ОВЕН ДТС 035-50М.В3.80 [25,26], представленных на рисунке 19. Технические характеристики термопреобразователя сопротивления приведены в таблице 9. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве проводника изменять электрическое сопротивление пропорционально изменению температуры окружающей среды. Основными преимуществами МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 33

термометров сопротивления являются высокая точность измерений, высокая стабильность, близость характеристики к линейной зависимости. Рисунок 19 – Термопреобразователь сопротивления ОВЕН ДТС 03550М.В3.80 Таблица 9 – Технические характеристики термопреобразователя сопротивления ОВЕН ДТС 035-50М.В3.80 Характеристики Номинальная статическая характеристика (НСХ) Модель Длина монтажной части Класс допуска Условное давление Показатель тепловой инерции Сопротивление изоляции Количество чувствительных элементов Схема внутренних соединений проводников Исполнение сенсора относительно корпуса Исполнение коммутационной головки Материал защитной арматуры Степень защиты Значения 50М 035 Длина монтажной части B 10МПа Не более 10…30с Не менее 100 МОм 1шт. Трехпроводная Изолированный Пластмассовая Сталь 12Х18Н10Т IP54 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 34

Измерение давления производилось непосредственно рядом со струйныйным кавитатором и ударным узлом. Для измерения был использован датчик ОВЕН ПД100 модель 111 [27,28], представленный на рисунке 20. Технические характеристики представлены в таблице 10. Данный датчик представляет собой преобразователь давления с измерительной мембраной из нержавеющей стали AISI 316L, сенсором на основе технологии КНК и кабельным вводом стандарта EN175301-803 (DIN43650 А). Рисунок 20 – Преобразователь давления ПД100 Таблица 10 – Технические характеристики преобразователя давления ПД100 Характеристики Верхний измерений, МПа предел Выходной сигнал, мА Значения 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40 4 — 20 Предел допускаемой ± 0,5; ± 1,0 основной погрешности, % Напряжение питания, В 24+6-15 Нагрузочное сопротивление, Ом от 0,1 до 500 Мощность, В•А, не более 1,0 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 35

Окончание таблицы 10 1 2 Климатическое исполнение: УХЛ 3.1 — но для работы при температуре от минус 10 0С до плюс 800С и относительной влажности 95% при 350С и более низких температурах без конденсации влаги 0 Температура измеряемой среды от минус 20 С до плюс 1500С (если температура превышает плюс 800С, то подключать преобразователи необходимо с применением охлаждающего радиатора или импульсной трубки) Степень защиты IP65 Межповерочный интервал 2 года Гарантийный эксплуатации срок Масса, кг, не более Для 1,5 года 0,2 сглаживания лабораторной изображенный импульсов, установки на создаваемых используется рисунке 21. ударным гидроаккумулятор Технические узлом, в джилекс, характеристики гидроаккумулятора представлены в таблице 11. Рисунок 21 – Гидроаккумулятор джилекс Г14 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 36

Таблица11– Технические характеристики гидроаккумулятора Г14 Характеристики Значения Присоединительный размер, дюйм 3/4 Bес, кг 3.3 Объем гидроаккумулятора, л. 14 Компоновка горизонтальный Материал мембраны EPDM 3.2 Автоматизированная система сбора данных Для регистрации переходных процессов был использован программный комплекс LABVIEW и специальный модуль стенда «Аналоговый ввод – вывод» фирмы ОВЕН модель МВ-110. Для корректной регистрации переходных процессов необходимо правильно собрать схему. Для этого необходимо подать сигнал с выхода датчиков на модуль «Аналоговый ввод – вывод» (вход АЦП), который подключен к ЭВМ [29,30]. Регистрация переходных процессов осуществлялась 2 раза в секунду. Программный комплекс был реализован на базе Lenovo b580 со следующими характеристиками:  тип процессора Corei3-3110М;  частота процессора 2400 МГц;  количество ядер процессора 2 шт.;  размер оперативной памяти 2 Гб;  тип памяти DDR3-1333. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 37

3.3 Составление теплового баланса для выбранной схемы контура с кавитатором Тепловой баланс системы с теплогидровлическим преобразователем[31,32]: N  Qк  D , (15) где N– мощность затрачиваемая насосом, N= 500 Вт; Qk – тепловая энергия полученная на кавитаторе, Дж; ΣD – сумма потерь на кавитаторе, Гкал. Тепловая энергия, полученная на кавитаторе, рассчитывается по формуле: Qк  G  (T2  T1 )  c , (16) где G– расход через кавитатор, м3/ч; T2– температура на входе в кавитатор, °С; T1– температура на выходе из кавитатора, °С; c – теплоемкость теплоносителя, c = 4,19. КПД кавитатора находим по формуле:  Qк N (17) Все расчеты были сделаны в программе MicrosoftExcel и приведены в таблице 12. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 38

Таблица 12 – Результаты вычислений T , С G , м3/ч Номер Qк , Дж N ,Вт , % D , Гкал эксперимента 1 0,1 0,16 0,067 543 542,933 0,0134 2 0,1 0 0 528 528 0 3 0,1 0,72 0,3 537 536,7 0,06 4 0,1 0,13 0,054 540 539,946 0,0108 5 0,5 0,41 0,86 535 534,14 0,172 6 0,5 0,33 0,691 541 540,309 0,1382 7 0,5 1,057 2,21 539 536,79 0,45 8 0,5 0,37 0,775 529 528,225 0,155 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 39

4 Обработка результатов экспериментальных исследований 4.1 Методика и программа проведения эксперимента При планировании экспериментов необходимо соблюдать следующую последовательность действий [33]: - определить количество опытов при снятии переходных функций (t), амплитудо-частотныхА( ), фазо-частотных( ) и нагрузочных статических характеристик ; - определить время проведения эксперимента по снятию 1-ой реализации переходной или частотной характеристики, а также общее время проведения опыта; - оценить влияние основных факторов на динамическую скоростную характеристику; При проведении эксперимента по оценке методики расчета характеристик цифрового измерительного средства было установлено, что основное влияние на точность измерения оказывают частота дискретизации и разрядность платы сбора данных. Поэтому записи файлов данных производились на нескольких частотах, и производилась оценка вызванных отклонений. Точность измерения определяется степенью соответствия результатов измерения действительному значению измеряемой величины. Разницу этих двух значений называют абсолютной погрешностью измерения. Для решения поставленной задачи проведем эксперимент с использованием экспериментальной установки Параметром оптимизации является значение температуры на выходе из кавитатора в импульсным режиме. Сравниваются значения, полученные при разной частоте гидравлического удара. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 40

Из анализа литературных источников выделены следующие факторы, имеющие непосредственное влияние на процесс:  угол конуса насадки, град.;  расход воды через кавитатор, G, м3/ч;  частота гидравлического удара, ν. Данные факторы представлены в таблице 13. Таблица 13 – Факторы эксперимента Наименование и Уровни варьирования Интервалы обозначение факторов -1 0 +1 варьирования Частота гидравлич ударов 10 25 40 30 Угол конуса насадки 30 45 60 30 Расход через кавитатор 0,1 0,3 0,5 0,4 Изменение угла конуса контролируется путем смены различных насадок в кавитаторе. Изменение расхода контролируется с помощью шарового крана. Изменение частоты гидравлических ударов обеспечивается метрономом. По каждому эксперименту бралось три измеренных значений факторов.Эксперимент выполнялся в три этапа при разных значениях частоты гидравлических ударов, расхода через кавитатор и диаметра сопла. Эксперимент проводился при постоянной температуре наружного воздуха. Для уменьшения влияния случайных ошибок работа выполнялась в одной время суток и одним исследователем. Измерения выполнены с помощью однотипных датчиков температуры, давления фирмы ОВЕН. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 41

4.2 Обработка экспериментальных данных Результаты эксперимента №1 показаны в таблице 14. Таблица 14 – Результаты эксперимента № 1 Время 15:0:50 15:0:55 15:1:0 15:1:5 15:1:10 15:1:15 15:1:20 15:1:25 15:1:30 15:1:35 15:1:40 15:1:45 15:1:50 15:1:55 15:2:0 15:2:5 15:2:10 15:2:15 15:2:20 15:2:25 15:2:30 15:2:35 15:2:40 15:2:45 15:2:50 15:2:55 15:3:0 15:3:5 15:3:10 15:3:15 15:3:20 15:3:25 15:3:30 15:3:35 15:3:40 15:3:45 Значение температу ры после кавитатор а, С 0 22,278526 22,237457 22,28878 22,196396 22,196396 22,28878 22,28878 22,28878 22,28878 22,28878 22,206665 22,28878 22,28878 22,237457 22,309319 22,196396 22,278526 22,206665 22,206665 22,196396 22,216934 22,196396 22,196396 22,114281 22,114281 22,114281 22,12455 22,114281 22,114281 22,03215 22,12455 22,042412 22,042412 22,03215 22,03215 Значение температур ы до кавитатора, С 0 22,524902 22,535164 22,524902 22,514641 22,514641 22,442772 22,535164 22,524902 22,453041 22,453041 22,453041 22,370911 22,370911 22,28878 22,278526 22,278526 22,196396 22,206665 22,114281 22,12455 22,114281 22,134804 22,042412 22,042412 21,960281 21,960281 21,878166 21,878166 21,878166 21,796036 21,796036 21,703651 21,713905 21,713905 21,63179 Значение Значение давления давления до после кавитатора, кавитатора, кг/см2 2 кг/см 0 0 0,02041 0,089038 0,021053 0,098179 0,021124 0,103392 0,019553 0,098965 0,020482 0,098251 0,019625 0,113819 0,022553 0,133743 0,02241 0,19623 0,024124 0,200729 0,024624 0,262501 0,022981 0,279069 0,027552 0,316133 0,023124 0,343413 0,026337 0,334557 0,028766 0,330344 0,026337 0,35391 0,023267 0,339485 0,031765 0,343127 0,029837 0,386189 0,025338 0,360338 0,029551 0,365622 0,032051 0,355053 0,026695 0,377977 0,02648 0,370978 0,032265 0,374192 0,029123 0,374192 0,026695 0,361623 0,028766 0,361123 0,032908 0,362766 0,027266 0,381404 0,024195 0,364551 0,024338 0,39333 0,031693 0,367122 0,028337 0,375834 0,023909 0,37055  t до и после кавитато ра, С 0 -0,24638 -0,29771 -0,23612 -0,31825 -0,31825 -0,15399 -0,24638 -0,23612 -0,16426 -0,16426 -0,24638 -0,08213 -0,08213 -0,05132 0,030793 -0,08213 0,08213 0 0,092384 0,071846 0,102653 0,061592 0,153984 0,071869 0,154 0,154 0,246384 0,236115 0,236115 0,236114 0,328514 0,338761 0,328507 0,318245 0,40036 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата  P до и после кавитато ра, кг/см2 0 -0,06863 -0,07713 -0,08227 -0,07941 -0,07777 -0,09419 -0,11119 -0,17382 -0,17661 -0,23788 -0,25609 -0,28858 -0,32029 -0,30822 -0,30158 -0,32757 -0,31622 -0,31136 -0,35635 -0,335 -0,33607 -0,323 -0,35128 -0,3445 -0,34193 -0,34507 -0,33493 -0,33236 -0,32986 -0,35414 -0,34036 -0,36899 -0,33543 -0,3475 -0,34664 Лист 42

Продолжение таблицы 14 15:3:50 15:3:55 15:4:0 15:4:5 15:4:10 15:4:15 15:4:20 15:4:25 15:4:30 15:4:35 15:4:40 15:4:45 15:4:50 15:4:55 15:5:0 15:5:5 15:5:10 15:5:15 15:5:20 15:5:25 15:5:30 15:5:35 15:5:40 15:5:45 15:5:50 15:5:55 15:6:0 15:6:5 15:6:10 15:6:15 15:6:20 15:6:25 15:6:30 15:6:35 15:6:40 15:6:45 15:6:50 15:6:55 15:7:0 15:7:5 15:7:10 15:7:15 15:7:20 15:7:25 15:7:30 15:7:35 15:7:40 15:7:45 15:7:50 22,03215 22,042412 21,950012 21,960281 21,960281 21,960281 21,960281 21,960281 21,960281 21,878166 21,878166 21,878166 21,878166 21,878166 21,796036 21,796036 21,785767 21,785767 21,724174 21,724174 21,713905 21,703651 21,703651 21,63179 21,621521 21,63179 21,621521 21,621521 21,63179 21,63179 21,63179 21,63179 21,539398 21,63179 21,549667 21,549667 21,539398 21,477791 21,539398 21,539398 21,549667 21,539398 21,549667 21,63179 21,539398 21,539398 21,457268 21,457268 21,457268 21,611252 21,539398 21,539398 21,457268 21,375137 21,375137 21,282753 21,293022 21,293022 21,293022 21,210892 21,221161 21,200623 21,13903 21,128777 21,13903 21,13903 21,13903 21,13903 21,056908 21,128777 21,067177 21,046646 21,056908 21,056908 21,046646 21,046646 20,964523 21,046646 20,974792 20,974792 21,036377 20,974792 21,046646 21,046646 21,0877 21,056908 21,015854 21,077446 21,056908 21,046646 21,056908 21,056908 21,128777 21,046646 21,046646 21,046646 21,046646 21,128777 0,031765 0,031194 0,029194 0,025623 0,032765 0,028837 0,023909 0,026337 0,032336 0,025838 0,025409 0,02598 0,02698 0,027337 0,027052 0,025052 0,025338 0,031836 0,029408 0,027552 0,023267 0,025695 0,033693 0,029265 0,029408 0,026195 0,027909 0,020339 0,026123 0,030622 0,030265 0,027909 0,029551 0,027694 0,020339 0,024624 0,033622 0,024481 0,027909 0,030765 0,027052 0,026052 0,028266 0,027337 0,025695 0,026766 0,031551 0,031551 0,030622 0,379548 0,430108 0,381404 0,39683 0,384618 0,390902 0,385618 0,394902 0,369978 0,285782 0,302564 0,377691 0,339556 0,368407 0,347626 0,331058 0,354982 0,343698 0,404328 0,352839 0,341556 0,354125 0,346269 0,391759 0,343341 0,3367 0,349911 0,338271 0,349626 0,339556 0,333272 0,346769 0,338128 0,378548 0,336628 0,331629 0,39383 0,472242 0,398615 0,370121 0,355767 0,379262 0,374263 0,360052 0,412184 0,431465 0,435607 0,43675 0,451318 0,420898 0,503014 0,410614 0,503013 0,585144 0,585144 0,677528 0,667259 0,667259 0,585144 0,667274 0,657005 0,677543 0,739136 0,667259 0,657006 0,646737 0,646737 0,585144 0,667266 0,585128 0,636474 0,657005 0,574882 0,564613 0,585144 0,574875 0,656998 0,585144 0,656998 0,656998 0,595413 0,564606 0,585144 0,503021 0,461967 0,48249 0,461937 0,461952 0,48249 0,503021 0,48249 0,492759 0,503013 0,492752 0,492752 0,410622 0,410622 0,328491 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата -0,34778 -0,39891 -0,35221 -0,37121 -0,35185 -0,36207 -0,36171 -0,36857 -0,33764 -0,25994 -0,27716 -0,35171 -0,31258 -0,34107 -0,32057 -0,30601 -0,32964 -0,31186 -0,37492 -0,32529 -0,31829 -0,32843 -0,31258 -0,36249 -0,31393 -0,31051 -0,322 -0,31793 -0,3235 -0,30893 -0,30301 -0,31886 -0,30858 -0,35085 -0,31629 -0,30701 -0,36021 -0,44776 -0,37071 -0,33936 -0,32872 -0,35321 -0,346 -0,33272 -0,38649 -0,4047 -0,40406 -0,4052 -0,4207 Лист 43

Окончание таблицы 14 15:7:55 15:8:0 15:8:5 15:8:10 15:8:15 15:8:20 15:8:25 15:8:30 15:8:35 15:8:40 15:8:45 15:8:50 15:8:55 15:9:0 15:9:5 15:9:10 15:9:13 21,467537 21,375137 21,385406 21,467537 21,385406 21,385406 21,385406 21,385406 21,385406 21,385406 21,303291 21,303291 21,303291 21,303291 21,364883 21,303291 21,303291 По результатам 21,13903 21,056908 21,13903 21,128777 21,13903 21,128777 21,128777 21,13903 21,128777 21,128777 21,13903 21,13903 21,13903 21,128777 21,128777 21,128777 21,13903 0,026909 0,026909 0,026837 0,026266 0,026409 0,02648 0,026623 0,026909 0,026766 0,02648 0,026409 0,02698 0,026337 0,024266 0,023124 0,021981 0,022053 таблицы 14 0,351982 0,340342 0,339056 0,338485 0,338199 0,336914 0,336843 0,337128 0,336985 0,336985 0,337271 0,337914 0,334986 0,261287 0,189588 0,149383 0,149383 построены 0,328507 0,318229 0,246376 0,33876 0,246376 0,256629 0,256629 0,246376 0,256629 0,256629 0,164261 0,164261 0,164261 0,174514 0,236106 0,174514 0,164261 графики -0,32507 -0,31343 -0,31222 -0,31222 -0,31179 -0,31043 -0,31022 -0,31022 -0,31022 -0,31051 -0,31086 -0,31093 -0,30865 -0,23702 -0,16646 -0,1274 -0,12733 изменения температуры и давления от времени до и после кавитатора (рис. 22,23). t 23 22,5 22 21,5 Значение температуры после кавитатора, оС 21 20,5 Значение температуры до кавитатора, оС 15:0:51 15:1:18 15:1:44 15:2:11 15:2:37 15:3:4 15:3:30 15:3:57 15:4:23 15:4:50 15:5:16 15:5:43 15:6:9 15:6:36 15:7:2 15:7:29 15:7:55 15:8:22 15:8:48 20 Время Рисунок 22 – График изменения во времени температуры до и после кавитатора График, изображенный на рисунке 22, позволяет отслеживать динамику изменения температуры до и после кавитатора с течением времени. Из графика видно, что изначально температура воды до и после кавитатора МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 44

была 22,5 и 22,3 соответственно. С течением времени видно, что температура после кавитатора стала выше, чем до кавитатора. Это свидетельствует о появлении процесса кавитации. t 0,6 0,5 0,4 0,3 Значение давления после кавитатора, кг/см2 0,2 0,1 Значение давления до кавитатора, кг/см2 15:0:51 15:1:15 15:1:39 15:2:3 15:2:27 15:2:51 15:3:15 15:3:39 15:4:3 15:4:27 15:4:51 15:5:15 15:5:39 15:6:3 15:6:27 15:6:51 15:7:15 15:7:39 15:8:3 15:8:27 15:8:51 0 Время Рисунок 23 – График изменения во времени давления до и после кавитатора График, изображенный на рисунке 23, позволяет отслеживать динамику изменения давления до и после кавитатора с течением времени. Из графика видно, что изначально давление до кавитатора и после находится на одном уровне. Скачки давления на графике до кавитатора свидетельствуют овключении ударного узла в работу и появлении гидравличеких ударов в системе. Работа гидроаккумулятора сохраняет давление после кавитаторанеизменным. Результаты эксперимента №2 приведены в таблице 15. Таблица 15– Результаты эксперимента №2 Время 10:23:15 10:23:20 Значение температу ры после кавитатор а, С 0 22,750748 Значение температур ы до кавитатора, С 0 23,048454 Значение Значение давления давления до после кавитатора, кавитатора, кг/см2 2 кг/см 0 0 0,020125 0,146455  t до и после кавитато ра, С 0 -0,297706 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата  P до и после кавитато ра, кг/см2 0 -0,12633 Лист 45

Продолжение таблицы 15 10:23:25 10:23:30 10:23:35 10:23:40 10:23:45 10:23:50 10:23:55 10:24:0 10:24:5 10:24:10 10:24:15 10:24:20 10:24:25 10:24:30 10:24:35 10:24:40 10:24:45 10:24:50 10:24:55 10:25:0 10:25:5 10:25:10 10:25:15 10:25:20 10:25:25 10:25:30 10:25:35 10:25:40 10:25:45 10:25:50 10:25:55 10:26:0 10:26:5 10:26:10 10:26:15 10:26:20 10:26:25 10:26:30 10:26:35 10:26:40 10:26:45 10:26:50 10:26:55 10:27:0 10:27:5 10:27:10 10:27:15 10:27:20 10:27:25 22,740479 22,761017 22,750748 22,750748 22,761017 22,832863 22,822601 22,925255 22,915001 22,997131 22,986862 22,986862 23,099785 23,068977 23,171631 23,171631 23,161362 23,243492 23,253761 23,335892 23,325623 23,335892 23,325623 23,325623 23,397476 23,407745 23,489876 23,489876 23,489876 23,489876 23,489876 23,561737 23,58226 23,561737 23,572006 23,58226 23,643852 23,654121 23,654121 23,664391 23,643852 23,67466 23,664391 23,725983 23,746506 23,736237 23,736237 23,725983 23,746506 23,048454 23,151108 23,140839 23,130569 23,140839 23,130569 23,222961 23,202438 23,222961 23,294823 23,294823 23,294823 23,315353 23,387222 23,387222 23,469337 23,479607 23,459068 23,469337 23,551468 23,551468 23,551468 23,551468 23,643852 23,633583 23,623329 23,633583 23,633583 23,643852 23,715714 23,715714 23,715714 23,787567 23,715714 23,787567 23,787567 23,725983 23,797836 23,797836 23,797836 23,797836 23,828636 23,869713 23,879967 23,869713 23,869713 23,962097 23,879967 23,951828 0,008556 0,021553 0,02041 0,023552 0,019196 0,011841 0,013554 0,03355 -0,000728 0,000129 0,033265 0,008556 0,018196 0,015197 0,006699 0,039192 0,00727 0,011698 0,017268 0,015483 0,010269 0,038406 0,018982 0,022338 0,038978 0,014197 0,01434 -0,000228 0,033836 -0,004227 -0,005441 0,031622 -0,003728 -0,009869 0,044119 0,037621 0,0012 0,000914 0,032765 0,005056 0,01484 0,023053 0,025123 0,027052 0,004057 -0,015511 -0,009726 -0,011012 -0,011012 0,327559 0,693267 0,667843 0,668343 0,641063 0,655132 0,629566 0,576363 0,680912 0,510877 0,495166 0,677127 0,636136 0,626566 0,599144 0,653561 0,489453 0,472814 0,668343 0,591502 0,652989 0,496309 0,586789 0,59186 0,564722 0,482669 0,62371 0,40847 0,385618 0,671628 0,709906 0,374049 0,662202 0,727259 0,341913 0,699122 0,619497 0,316133 0,305207 0,619639 0,641992 0,363265 0,70812 0,705621 0,330058 0,670557 0,649062 0,684554 0,64242 -0,307975 -0,390091 -0,390091 -0,379821 -0,379822 -0,297706 -0,40036 -0,277183 -0,30796 -0,297692 -0,307961 -0,307961 -0,215568 -0,318245 -0,215591 -0,297706 -0,318245 -0,215576 -0,215576 -0,215576 -0,225845 -0,215576 -0,225845 -0,318229 -0,236107 -0,215584 -0,143707 -0,143707 -0,153976 -0,225838 -0,225838 -0,153977 -0,205307 -0,153977 -0,215561 -0,205307 -0,082131 -0,143715 -0,143715 -0,133445 -0,153984 -0,153976 -0,205322 -0,153984 -0,123207 -0,133476 -0,22586 -0,153984 -0,205322 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата -0,319003 -0,671714 -0,647433 -0,644791 -0,621867 -0,643291 -0,616012 -0,542813 -0,68164 -0,510748 -0,461901 -0,668571 -0,61794 -0,611369 -0,592445 -0,614369 -0,482183 -0,461116 -0,651075 -0,576019 -0,64272 -0,457903 -0,567807 -0,569522 -0,525744 -0,468472 -0,60937 -0,408698 -0,351782 -0,675855 -0,715347 -0,342427 -0,66593 -0,737128 -0,297794 -0,661501 -0,618297 -0,315219 -0,272442 -0,614583 -0,627152 -0,340212 -0,682997 -0,678569 -0,326001 -0,686068 -0,658788 -0,695566 -0,653432 Лист 46

Продолжение таблицы 15 10:27:30 10:27:35 10:27:40 10:27:45 10:27:50 10:27:55 10:28:0 10:28:5 10:28:10 10:28:15 10:28:20 10:28:25 10:28:30 10:28:35 10:28:40 10:28:45 10:28:50 10:28:55 10:29:0 10:29:5 10:29:10 10:29:15 10:29:20 10:29:25 10:29:30 10:29:35 10:29:40 10:29:45 10:29:50 10:29:55 10:30:0 10:30:5 10:30:10 10:30:15 10:30:20 10:30:25 10:30:30 10:30:35 10:30:40 10:30:45 10:30:50 10:30:55 10:31:0 10:31:5 10:31:10 10:31:15 10:31:20 10:31:25 10:31:30 23,818382 23,818382 23,818382 23,818382 23,828636 23,828636 23,900497 23,900497 23,900497 23,900497 23,98262 23,98262 23,98262 23,972366 24,01342 23,98262 24,054482 24,064751 24,07502 24,064751 24,07502 24,15715 24,146881 24,146881 24,146881 24,228996 24,228996 24,228996 24,228996 24,228996 24,239265 24,311127 24,311127 24,311127 24,311127 24,393257 24,393257 24,403511 24,393257 24,393257 24,393257 24,393257 24,485641 24,485641 24,485641 24,485641 24,495911 24,567764 24,567764 23,879967 23,951828 23,951828 23,951828 23,962097 24,044212 24,044212 24,044212 24,044212 24,044212 24,044212 24,126343 24,116074 24,126343 24,116074 24,116074 24,116074 24,136612 24,126343 24,198204 24,208473 24,208473 24,198204 24,208473 24,280327 24,280327 24,290596 24,198204 24,198204 24,280327 24,280327 24,372711 24,352188 24,280327 24,280327 24,290596 24,362457 24,362457 24,362457 24,362457 24,372711 24,454842 24,454842 24,465111 24,444588 24,444588 24,454842 24,444588 24,485641 -0,011012 -0,015368 -0,015368 -0,015368 -0,013511 -0,01244 -0,01194 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,014154 -0,008298 -0,008369 -0,012369 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 0,615926 0,65756 0,649276 0,656846 0,657274 0,65806 0,653132 0,574006 0,600858 0,65806 0,672842 0,625281 0,647133 0,599644 0,632494 0,623139 0,622639 0,589217 0,597644 0,64799 0,670343 0,70862 0,720761 0,676484 0,659774 0,632208 0,682126 0,621925 0,60857 0,662559 0,596716 0,620925 0,683126 0,663416 0,592717 0,581719 0,594216 0,612855 0,592359 0,648633 0,673057 0,69091 0,629923 0,69041 0,724974 0,714262 0,696409 0,642277 0,632637 -0,061585 -0,133446 -0,133446 -0,133446 -0,133461 -0,215576 -0,143715 -0,143715 -0,143715 -0,143715 -0,061592 -0,143723 -0,133454 -0,153977 -0,102654 -0,133454 -0,061592 -0,071861 -0,051323 -0,133453 -0,133453 -0,051323 -0,051323 -0,061592 -0,133446 -0,051331 -0,0616 0,030792 0,030792 -0,051331 -0,041062 -0,061584 -0,041061 0,0308 0,0308 0,102661 0,0308 0,041054 0,0308 0,0308 0,020546 -0,061585 0,030799 0,02053 0,041053 0,041053 0,041069 0,123176 0,082123 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата -0,626938 -0,672928 -0,664644 -0,672214 -0,670785 -0,6705 -0,665072 -0,58816 -0,615012 -0,672214 -0,686996 -0,639435 -0,661287 -0,613798 -0,646648 -0,637293 -0,636793 -0,603371 -0,611798 -0,662144 -0,684497 -0,722774 -0,734915 -0,690638 -0,673928 -0,646362 -0,69628 -0,636079 -0,622724 -0,676713 -0,61087 -0,635079 -0,69728 -0,67757 -0,606871 -0,595873 -0,60837 -0,627009 -0,606513 -0,662787 -0,681355 -0,699279 -0,642292 -0,705492 -0,740056 -0,729344 -0,711491 -0,657359 -0,647719 Лист 47

Окончание таблицы 15 10:31:35 10:31:40 10:31:45 10:31:50 10:31:55 10:32:0 10:32:5 10:32:10 10:32:15 10:32:20 10:32:25 10:32:30 10:32:35 10:32:40 10:32:45 10:32:50 10:32:55 10:33:0 10:33:3 24,578033 24,578033 24,567764 24,567764 24,567764 24,670418 24,670418 24,670418 24,670418 24,660149 24,660149 24,649895 24,742279 24,649895 24,742279 24,752548 24,742279 24,752548 24,752548 24,444588 24,444588 24,526703 24,526703 24,526703 24,526703 24,619087 24,608818 24,557495 24,619087 24,608818 24,619087 24,619087 24,608818 24,619087 24,629356 24,711487 24,701218 24,711487 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,015082 -0,004085 -0,002871 -0,008155 0,002628 0,007199 0,012983 0,027766 0,053117 0,07247 0,068828 0,069543 0,058473 0,058473 0,653561 0,598215 0,559866 0,58836 0,57772 0,494309 0,480455 0,448319 0,453389 0,479098 0,436678 0,41504 0,380833 0,376263 0,353553 0,325416 0,387475 0,367479 0,367479 0,133445 0,133445 0,041061 0,041061 0,041061 0,143715 0,051331 0,0616 0,112923 0,041062 0,051331 0,030808 0,123192 0,041077 0,123192 0,123192 0,030792 0,05133 0,041061 -0,668643 -0,613297 -0,574948 -0,603442 -0,592802 -0,509391 -0,48454 -0,45119 -0,461544 -0,47647 -0,429479 -0,402057 -0,353067 -0,323146 -0,281083 -0,256588 -0,317932 -0,309006 -0,309006 Порезультата таблицы 15 строим графики изменения температуры и давления от времени до и после кавитатора (рис.24,25). t 25 24,5 24 23,5 Изменение температуры после кавитатора 23 Изменение температуры до кавитатора 22,5 22 1 63 125 187 249 311 373 435 497 559 621 683 745 807 869 931 993 1055 1117 21,5 Время Рисунок 24 – График изменения во времени температуры до и после кавитатора МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 48

График, изображенный на рисунке 24, позволяет отслеживать динамику изменения температуры до и после кавитатора с течением времени. Из графика видно, что изначально температура воды до и после кавитатора была 22,75 и 23,05 соответственно. С течением времени видно, что температура после кавитатора стала выше чем до кавитатора. Это свидетельствует о появлении процесса кавитации. 0,8 0,7 изменение давления после кавитатора 0,6 0,5 0,4 0,3 изменения давления до кавитатора 0,2 0,1 -0,1 1 47 93 139 185 231 277 323 369 415 461 507 553 599 645 691 737 783 829 875 921 967 1013 1059 1105 1151 0 Время Рисунок 25 –График изменение давления от времени до и после кавитатора График, изображенный на рисунке 25, позволяет отслеживать динамику изменения давления до и после кавитатора с течением времени. Из графика видно, что изначально давление до кавитатора и после находится на одном уровне. Скачки давления на графике до кавитатора свидетельствуют о включении ударного узла в работу и появлении гидравлических ударов в системе. Работа гидроаккумулятора сохраняет давление после кавитаторанеизменным. Результаты эксперимента № 3 показаны в таблице № 16. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 49

Таблица 16 – Результаты эксперимента №3 Время 10:50:25 10:50:30 10:50:35 10:50:40 10:50:45 10:50:50 10:50:55 10:51:0 10:51:5 10:51:10 10:51:15 10:51:20 10:51:25 10:51:30 10:51:35 10:51:40 10:51:45 10:51:50 10:51:55 10:52:0 10:52:5 10:52:10 10:52:15 10:52:20 10:52:25 10:52:30 10:52:35 10:52:40 10:52:45 10:52:50 10:52:55 10:53:0 10:53:5 10:53:10 10:53:15 10:53:20 10:53:25 10:53:30 10:53:35 10:53:40 10:53:45 10:53:50 10:53:55 Значение температу ры после кавитатор а, С 22,750748 22,750748 22,761017 22,771271 22,750748 22,761017 22,761017 22,832863 22,832863 22,832863 22,843132 22,832863 22,915001 22,843132 22,843132 22,915001 22,925255 22,925255 22,925255 22,925255 22,915001 22,915001 23,017654 22,997131 23,007385 22,997131 23,027916 22,997131 23,079247 23,089516 23,099785 23,089516 23,171631 23,171631 23,1819 23,151108 23,192169 23,233223 23,253761 23,233223 23,335892 23,325623 23,407745 Значение Значение Значение  t до и  P до и температур давления давления после после ы до после до кавитатора кавитатора кавитатора, кавитатора кавитатора , кг/см2 , С 2 2 , кг/см , кг/см С 23,222961 0,026766 0,287782 -0,472213 -0,261016 23,294823 0,024838 0,290924 -0,544075 -0,266086 23,294823 0,024481 0,292138 -0,533806 -0,267657 23,294823 0,026409 0,308777 -0,523552 -0,282368 23,305092 0,026909 0,29428 -0,554344 -0,267371 23,305092 0,027409 0,314847 -0,544075 -0,287438 23,387222 0,025266 0,293138 -0,626205 -0,267872 23,387222 0,026909 0,297494 -0,554359 -0,270585 23,387222 0,025195 0,299565 -0,554359 -0,27437 23,376953 0,027194 0,314276 -0,54409 -0,287082 23,376953 0,025909 0,301493 -0,533821 -0,275584 23,469337 0,027409 0,322988 -0,636474 -0,295579 23,489876 0,027409 0,30335 -0,574875 -0,275941 23,469337 0,027552 0,31349 -0,626205 -0,285938 23,469337 0,023838 0,304635 -0,626205 -0,280797 23,469337 0,026909 0,298208 -0,554336 -0,271299 23,551468 0,024909 0,300065 -0,626213 -0,275156 23,541199 0,027123 0,315276 -0,615944 -0,288153 23,541199 0,024766 0,293638 -0,615944 -0,268872 23,551468 0,027123 0,316418 -0,626213 -0,289295 23,551468 0,026266 0,301422 -0,636467 -0,275156 23,551468 0,305992 0,342913 -0,636467 -0,036921 23,561737 0,337342 0,364551 -0,544083 -0,027209 23,633583 0,027552 0,330701 -0,636452 -0,303149 23,623329 0,025695 0,313633 -0,615944 -0,287938 23,633583 0,026695 0,306778 -0,636452 -0,280083 23,623329 0,023338 0,301136 -0,595413 -0,277798 23,623329 0,034907 0,341342 -0,626198 -0,306435 23,715714 0,024409 0,285711 -0,636467 -0,261302 23,684914 0,03912 0,296066 -0,595398 -0,256946 23,695183 -0,005656 0,161451 -0,595398 -0,167107 23,623329 0,019482 0,167379 -0,533813 -0,147897 23,808105 0,001628 0,196801 -0,636474 -0,195173 23,715714 0,014411 0,139171 -0,544083 -0,12476 23,777313 -0,007013 0,222296 -0,595413 -0,229309 23,797836 0,006413 0,368764 -0,646728 -0,362351 23,797836 0,000772 0,272571 -0,605667 -0,271799 23,869713 0,054403 0,406328 -0,63649 -0,351925 23,797836 0,01234 0,286782 -0,544075 -0,274442 23,890236 0,046619 0,35391 -0,657013 -0,307291 23,879967 0,008627 0,14267 -0,544075 -0,134043 23,879967 0,043262 0,345412 -0,554344 -0,30215 23,951828 0,043262 0,144955 -0,544083 -0,101693 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 50

Продолжение таблицы 16 10:54:0 10:54:5 10:54:10 10:54:15 10:54:20 10:54:25 10:54:30 10:54:35 10:54:40 10:54:45 10:54:50 10:54:55 10:55:0 10:55:5 10:55:10 10:55:15 10:55:20 10:55:25 10:55:30 10:55:35 10:55:40 10:55:45 10:55:50 10:55:55 10:56:0 10:56:5 10:56:10 10:56:15 10:56:20 10:56:25 10:56:30 10:56:35 10:56:40 10:56:45 10:56:50 10:56:55 10:57:0 10:57:5 10:57:10 10:57:15 10:57:20 10:57:25 10:57:30 10:57:35 10:57:40 10:57:45 10:57:50 10:57:55 10:58:0 23,407745 23,407745 23,407745 23,428276 23,50013 23,50013 23,50013 23,50013 23,50013 23,50013 23,50013 23,50013 23,602798 23,572006 23,58226 23,58226 23,58226 23,602798 23,592529 23,572006 23,654121 23,664391 23,654121 23,746506 23,736237 23,818382 23,828636 23,818382 23,879967 23,910767 23,910767 23,900497 23,992889 23,992889 23,992889 24,07502 24,07502 23,992889 24,07502 24,07502 24,07502 24,07502 24,15715 24,167404 24,167404 24,167404 24,15715 24,167404 24,146881 23,962097 23,962097 23,951828 24,033943 24,033943 24,023689 24,033943 24,126343 24,116074 24,033943 24,116074 24,126343 24,126343 24,126343 24,10582 24,116074 24,198204 24,218727 24,290596 24,198204 24,280327 24,218727 24,280327 24,280327 24,372711 24,300858 24,38298 24,38298 24,38298 24,372711 24,454842 24,454842 24,454842 24,536972 24,454842 24,536972 24,536972 24,536972 24,547241 24,536972 24,619087 24,619087 24,619087 24,598564 24,619087 24,619087 24,619087 24,690948 24,701218 0,040335 0,021196 -0,001371 0,014626 0,042905 0,016911 0,016911 0,020839 0,02341 0,023267 0,018125 -0,001228 -0,008655 0,022267 0,015197 0,020696 0,021553 0,076898 0,053689 0,032693 0,009841 0,024481 0,024981 0,039192 0,043691 0,057545 0,0002 0,00827 -0,007227 0,006128 0,006128 0,021838 0,021838 0,01941 0,056117 0,020839 0,021339 0,021696 0,02141 0,006699 0,020553 0,021696 0,021838 0,021696 0,020053 0,065401 0,02041 0,022053 0,021481 0,342341 0,117175 0,142741 0,132458 0,122388 0,131744 0,245362 0,373978 0,102893 0,097822 0,121032 0,136028 0,131886 0,115461 0,14624 0,249076 0,164308 0,393473 0,404542 0,394973 0,300422 0,288353 0,284997 0,329916 0,388117 0,354267 0,371121 0,272142 0,332272 0,271785 0,121531 0,12903 0,1371 0,133457 0,144098 0,10375 0,133315 0,139028 0,134386 0,128387 0,339985 0,111034 0,138456 0,136814 0,132743 0,141884 0,104464 0,138099 0,133672 -0,554352 -0,554352 -0,544083 -0,605667 -0,533813 -0,523559 -0,533813 -0,626213 -0,615944 -0,533813 -0,615944 -0,626213 -0,523545 -0,554337 -0,52356 -0,533814 -0,615944 -0,615929 -0,698067 -0,626198 -0,626206 -0,554336 -0,626206 -0,533821 -0,636474 -0,482476 -0,554344 -0,564598 -0,503013 -0,461944 -0,544075 -0,554345 -0,461953 -0,544083 -0,461953 -0,461952 -0,461952 -0,544083 -0,472221 -0,461952 -0,544067 -0,544067 -0,461937 -0,43116 -0,451683 -0,451683 -0,461937 -0,523544 -0,554337 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата -0,302006 -0,095979 -0,144112 -0,117832 -0,079483 -0,114833 -0,228451 -0,353139 -0,079483 -0,074555 -0,102907 -0,137256 -0,140541 -0,093194 -0,131043 -0,22838 -0,142755 -0,316575 -0,350853 -0,36228 -0,290581 -0,263872 -0,260016 -0,290724 -0,344426 -0,296722 -0,370921 -0,263872 -0,339499 -0,265657 -0,115403 -0,107192 -0,115262 -0,114047 -0,087981 -0,082911 -0,111976 -0,117332 -0,112976 -0,121688 -0,319432 -0,089338 -0,116618 -0,115118 -0,11269 -0,076483 -0,084054 -0,116046 -0,112191 Лист 51

Окончание таблицы 16 10:58:5 10:58:10 10:58:15 10:58:20 10:58:25 10:58:30 10:58:35 10:58:40 10:58:45 10:58:50 10:58:55 10:59:0 10:59:5 10:59:10 24,15715 24,15715 24,15715 24,15715 24,15715 24,146881 24,167404 24,15715 24,239265 24,239265 24,239265 24,239265 24,239265 24,228996 24,608818 24,701218 24,701218 24,701218 24,701218 24,701218 24,783348 24,701218 24,79361 24,783348 24,783348 24,783348 24,844933 24,855202 0,02191 0,037264 0,025695 0,021838 0,021267 0,021981 0,02041 0,031908 0,017054 0,021767 0,021481 0,023267 -0,009798 -0,008798 0,134671 0,138028 0,138099 0,105106 0,134671 0,128816 0,136957 0,131458 0,106178 0,097322 0,370978 0,117389 0,305778 0,186232 -0,451668 -0,544068 -0,544068 -0,544068 -0,544068 -0,554337 -0,615944 -0,544068 -0,554345 -0,544083 -0,544083 -0,544083 -0,605668 -0,626206 -0,112761 -0,100764 -0,112404 -0,083268 -0,113404 -0,106835 -0,116547 -0,09955 -0,089124 -0,075555 -0,349497 -0,094122 -0,315576 -0,19503 По результатам таблицы 16 построены графики изменения температуры и давления от времени до и после кавитатора (рис. 26,27). 25,5 t 25 Изменение температуры после кавитатора 24,5 24 23,5 23 Изменение температуры до кавитатора 22,5 22 1 45 89 133 177 221 265 309 353 397 441 485 529 573 617 661 705 749 793 837 881 925 969 1013 1057 21,5 Время Рисунок 26 – График изменение температуры от времени до и после кавитатора График, изображенный на рисунке 26, позволяет отслеживать динамику изменения температуры до и после кавитатора с течением времени. Из графика видно, что изначально температура воды до и после кавитатора была 23,25 и 22,75 соответственно. С течением времени видно, что МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 52

температура после и до кавитатора не изменяется. Это свидетельствует об отсутствии процесса кавитации. 0,45 0,4 0,35 Изменение давления после кавитатора 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0 -0,05 1 42 83 124 165 206 247 288 329 370 411 452 493 534 575 616 657 698 739 780 821 862 903 944 985 10… 10… 0,05 Изменение давление до кавитатора Рисунок 27 – График изменение давления от времени до и после кавитатора По результатам таблицы 14, 15, 16 построены графики изменения давления и температуры от времени до и после кавитатора (рис. 28, 29). МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 53

1 t Изменение температур ы до и после кавитатора, оС экспиримент №3 0,8 0,6 0,4 0,2 -0,2 10:23:15 10:23:36 10:23:58 10:24:19 10:24:41 10:25:2 10:25:24 10:25:45 10:26:7 10:26:28 10:26:50 10:27:11 10:27:33 10:27:54 10:28:16 10:28:37 10:28:59 10:29:20 10:29:42 10:30:3 10:30:25 10:30:46 10:31:8 10:31:29 10:31:51 10:32:12 10:32:34 10:32:55 0 Изменение температур ы до и после кавитатора, эксперимент Время №1 -0,4 -0,6 -0,8 Изменение температур ы до и после кавитатора, оС эксперимент №2" Рисунок 28 –График изменения температуры от времени до и после кавитатора Изменение давления до и после кавитатора, эксперимент №2 Изменение давления до и после кавитатора, эксперимент №1 Изменение давления до и после кавитатора Время эксперимент №3 P 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0 -0,1 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 10:… 0,1 Рисунок 29 –График изменения давления от времении после кавитатора МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 54

График, изображенный на рисунке 28, позволяет отслеживать динамику изменения температуры до и после кавитатора с течением времени. Скачки давления на графике (рисунок 29) до кавитатора свидетельствуют о включении ударного узла в работу и появлении гидравличеких ударов в системе. Работа гидроаккумулятора сохраняет давление после кавитаторанеизменным.По результатам первого эксперимента с конусной насадкой (30 град) в начальный момент времени изменение температуры было –0,32 . Через 30 секунд в системе был включен ударный узел с электроприводом и изменение температуры приобрело положительное значение и достигло отметки в 0,74 . Таким образом, как видно из графиков происходит процесс кавитации и нагрев воды на 1,06 . По результатам второго эксперимента с конусной насадкой (45 град) изменение температуры до и после кавитатора в начальный момент времени было –0,38 . После включения в системе ударного узла с электроприводом изменение температуры приобрело положительное значение и достигло своего максимума в отметке 0,17 . Таким образом, как видно из графиков происходит процесс кавитации и нагрев воды на 0,55 . По результатам третьего град) эксперимента с конусной насадкой (60 изменение температуры до и после кавитатора в начальный момент времени было –0,5 . После включения в системе ударного узла с электроприводом изменение температуры не менялось и оставалось в пределах значения –0,5 . Таким образом,как видно из графиков процесс кавитации кавитации отсутствует, следовательно, эффект нагрева теплоносителя также отсутствует. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 55

4.3 Проверка адекватности математичекой модели по результатам экспериментальных данных Рассмотрим схему струйного кавитатора показанную на рисунке 30. 1 – входная труба 2 – корпус 3 - клапан, 4 - пружина 5-сужение 6-конусное сопло 7-выходная труба 8-клапан Рисунок 30 – Схема струйного кавитатора На рисунке 31 показана энергетичекая цепь струйного кавитатора. Рисунок 31 – Энергетическая цепь струйного кавитатора МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 56

Уравнение звеньев цепи: (1) (2) (3) (4) Определение параметров энергетической цепи: , , , , ,V10=10,m=200, , , . Алгоритм построения частотных характеристик: (15) , (16) , (17) (18) , (19) , (20) , , МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата (21) (22) Лист 57

+ + + , + (23) , (24) (25) 2 + , (26) + + = (27) . Уравнения с коэффициентами: (28) Преобразовывая уравнение получаем: (29) Комплексное сопротивление цепи: , , МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата (30) (31) Лист 58

, (32) , (33) + , (34) (35) Уравнение с коэффициентами: (36) Преобразовывая получаем уравнение: (S). (37) Комплексное сопротивление цепи: (38) (39) (40) МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 59

(41) + Уравнение с коэффициентами: (42) Преобразовывая уравнение получаем: （） =-（）V1(S). (43) Комплексное сопротивление цепи: (44) Вычисляем коэффициенты: МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 60

Комплексное сопротивление цепи: (45) (46) A= + B= ) C= + D= E= ) ) + - + ) Частотная функция цепи: (47) = МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 61

Действительная часть: (48) Re(jΩ)= Мнимая часть: (49) Амплитудно-частотная характеристика: (50) Фазо-частотная характеристика: (51) Таблица 17 – Исходные данные для расчета частотных характеристик a1 10000 a2 38000 a3 1 a4 25 a5 1 b1 30000 b2 10 b3 1 b4 4 b5 1 По результатам таблицы 17 строим графики амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристик (рис. 32, 33). МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 62

16 A 14 12 10 8 A 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 -2 Omega Рисунок 32 – Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи Как видно из графика (рис.9) имеется характерное увеличение амплитуды на частоте 8-10 рад/с. F 1,6 1,4 1,2 1 0,8 F 0,6 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 60 Рисунок 33 – Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 63

4.4 Проведение полного факторного эксперимента Проводился эксперимент типа 23, где число факторов k=3, число опытов N=8, число повторных опытов n=3. Таблица 18 – Матрица планирования Расход воды через кавитатор Угол конуса Частота гидравличеких ударов x1 x2 x3 Рабочая матрица x2 x3 х0 х1 х2 х3 x1 x2 x1 x3 Номер опыта Матрица планирования Результаты параллельных экспериментов, Уiu, оС Среднее, ,о u С 0,17 1 + + + - + - - - 40 60 0,1 0,15 0,16 0,15 0 2 + - + - - + - + 10 60 0,1 0 0 0 0,74 3 + + - - - - + + 40 30 0,1 0,7 0,72 0,72 0,11 4 + - - - + + + - 10 30 0,1 0,14 0,13 0,13 0,41 5 + + + + + + + + 40 60 0,5 0,4 0,41 0,41 0.04 6 + - + + - - + - 10 60 0,5 0.03 0.33 0.03 МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 64

Окончание таблицы 18 1,06 7 + + - + - + - - 40 30 0,5 1,05 1,057 1,05 0,37 8 + - - + + - - + 10 30 0,5 0,38 0,37 0,36 После проведения опытов выполнена статистическая обработка результатов. Сначала определяли ошибки повторных (параллельных) опытов. Среднеквадратичное отклонение определяем по выражению: n Si  2 (52) ( yi  y )2 1 n 1 где y – среднее арифметическое значение параметра оптимизации из пяти повторных опытов (значения приведены в таблице 18). Данные расчетов сведены в таблице19. Таблица 19 – Среднеквадратичное отклонение Номер опыта Si, 1 2 3 4 5 6 1,5∙10-8 0 4∙10-8 2,5∙10-8 5∙10-10 0,0018 5,35∙10-10 10-8 1,5∙10-4 0 4∙10-4 2,5∙10-4 5∙10-5 10-4 0043, 7 5,35∙10-5 8 Уравнение математической модели с учетом парных взаимодействий имеет вид: ^ y  в0  в1 х1  в2 х2  в3 х3  в12 х1 х2  в13 х1 х3  в23 х2 х3  в123 х1 х2 х3 (53) МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 65

Коэффициенты регрессии при полном факторном эксперименте определяют по выражениям: N ^ в0   yu (54) 1 N N вi  ^  xiu y u (55) 1 N N вij  ^  xiu x ju y u 1 N N вijk  Коэффициенты i j ; ^  xiu x ju xku y u 1 регрессии, (56) N ; i  j  k. рассчитанные по (57) вышеприведенным выражениям, равны: в0  0.397 в12  481.05 в1  12.772 в13  19.205 в 2  15.289 в23  5.889 в3  0,148 в123  176.175 С учетом значения дисперсии вопроизводимостиS2(y)=0,005494 с доверительной вероятностью а=0,95 находим границы доверительных интервалов для коэффициентов регрессии: в i   t  S y N МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата (58) Лист 66

Теперь уравнение математической модели имеет вид: ŷ=0.397+12.772 x1 +15.289 x 2 +0.148 x 3 +481.05 x1 x 2 + (59) +19.205 x1 x3 +5.889 x 2 x3 +176.175 x1 x2 x3 Проверяем адекватность полученного уравнения. Вычисляем теоретические значения параметра оптимизации y, величину ошибки: Δу= у− ŷ (60) Результаты занесены в таблицу 20. Таблица 20 – Параметр оптимизации № 1 2 3 4 5 6 7 8 ŷ 1 .2  3 6 3.316  1.368  3.428  6.862  1 .7  10 6 105 105 10 6 10 6 105 10 5 10 5  1 .2   3 6  3.316   1.368   3.428   6.862  1.7  10 6 10 5 10 5 10 6 10 6 10 5  105 10 5 9.018  3.594  1 .1  1.871 1.175  4.709  2.962  1010 1010 1012 1012 1010 1010 1010 ∆y ∆y2 1.436  1012 Рассчитаем дисперсию адекватности: N Sад 2  ( y  y ) 2 1 f N   yi 1 f (61) где f = N − (k +1)- число степеней свободы. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 67

Адекватность математической модели определяем по критерию Фишера: Fрасч S ад2  2 (62) S y Fтабл.= 6,4 Fрасч.≤Fтабл,следовательно модель адекватна. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 68

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения эффективности струйного кавитаторапоказал, что существует множество конструктивных решений струйных кавитаторов и они постоянно совершенствуются. Однако получить эффективную конструкцию (эффект 40% и выше) струйного кавитатора пока не получилось. Это обусловлено сложностью поддержания перспективных гидродинамических направлений повышения процессов. Одним эффективности из струйного кавитатораявляется включение его в контур с импульсной циркуляцией теплоносителя. При рассмотрение конструктивных решений было выявленно, что наибольшим потенциалом обладают именно струйныекавитаторы. Это связано с тем, что струйныекавитаторы обладают рядом преимуществ: - малое потребление энергии; - небольшие удельные размеры; - отсутствие износа, возможность применений в непрерывных и циклических технологических процессах; - невысокая стоимость; - низкие эксплуатационные затраты. В процессе работы была разработана схема контура включения кавитатора в импульсную экспериментальную схему теплоснабжения, позволяющая в широком диапазоне моделировать гидравлические режимы и автоматизировано вести запись процессов, протекающих в кавитаторе. Проведены испытания опытного образца кавитаторав восьми гидравлических режимах, отличающихся друг от друга частотой прерывания потока в системе, расход через кавитатор и угол конуса насадки. В процессе работы была разработана математическая модель в виде дифференциальных уравнений на приращение, полученных с помощью энергетических цепей. Уравнения решались в частотном виде МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата при Лист 69

8l-/0 L0 i0 t|-t96b9020-YI l '9o 0t rH6od{ 3H srrrbo\cH uuH:heHt xreHr.hiPd x xEHrFUo sr.o^niox. 'Ddor€Jnser .Yoxlcs es Edrt"d'x^'r lreYoN !.ioxJ.hulenaD^ sr.osr?8,.vY dnHeJnedrdu {t.J..L.d erq.Eqed'( osah{rou orodoron 6Drstr(..d €'srE.^ndnu.x€ oroudorrDo oronuon rtlc6reaod! eL?!!6 sl)?@mad {rselrur! .J..nodu 3 .xxel E..Et\ ..merogx€s l)16 ios.mBNs rtHesodrr.EoN arerqt,{.ad g cr.o€tn€to! '.rsetr{irrodlo. :€odbNed€tr xtrno{treu. alHwod'sdDq

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1) Гришин A.M., Молокова C.B., Руденко М.Г., Щербаков И.С. Экспериментальное исследование нового метода создания опорных полос с использованием струи переохлажденного водяного пара // Экологические системы и приборы. М.: Научтехиздат. 2008. №5. С.34-41. 2) Кавитация и кавитационные течения, сб. «Труды ЦНИ им. Крылова» ред.Матвеев Г. А., Л., 1970. 3) Лемекин Н. Кавитация: теория и применение. М. :Русаки, 2000 248с. 4) Рождественский В.В. Кавитация. Л.: Судостроение, 1977 - 240 с. 5) Федоткин И. М., Гулый И. С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности (теория, расчёты и конструкции кавитационных аппаратов). Ч.1. - К.: Полиграфкнига, 1997. 940 с. 6) Высокоэффективные лопастные насосные агрегаты для ГТД гражданской авиации / Ф. В. Петров, В. Буковский, М. Гласс [и др.]. // Двигатель. – 2011. – №5 (17) – С. 10–13. 7) Калнин, В. М. Динамика кавитации центробежных насосов ЖРД / В. М. Калнин, В. А. Шерстянников // Двигатель – 2002. – №3 (21). – С. 38–41. 8) Franc, J.P. Fundamentals of Cavitation [Text] / J. P. Franc, J. M. Michel. – Kluver Academic Publishers. – 2010. – 328 P. 9) Григорьев, Ю. Е. Влияние термодинамического эффекта кавитации на некоторые параметры кавитационного течения жидкости в насосах/ Ю.Е. Григорьев, Н.Л. Дорош // Гидрогазодина- 126 мика технических систем : сб. науч. тр. – Киев: Наукова думка, 1985. – С. 31–34. 10) Абрамовских A.A., Голованов А.Н. Об испарении свободной и связанной влаги в лесных горючих материалах // Экологические системы и приборы. М.: Научтехиздат. 2008. № 4. С. 25-32. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 71

11) Авксентюк Б.П., Овчинников В.В. Исследование формы паровой полости при взрывном кипении // Теплофизика и аэромеханика. 2004. № 4. Т.П. С. 625-635. 12) Архипов В. А., Березиков А.П., Шереметьева У.М. Моделирование распространения аэрозольного облака при выбросе жидких ракетных топлив в атмосферу // Оптика атмосферы и океана. 2004. №5-6. Т. 17. С. 488-493. 13) Архипов В.А., Васенин И.М., Шереметьева У.М. Режимы деформации и дробления жидко-капельных аэрозолей // Аэрозоли Сибири. Рабочая группа: тезисы докладов. Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН, 2005. С. 34. 14) Бородин С.А. Исследование процесса растекания капель жидкости, наносимой на поверхность подложки // Коллоидный журнал. 2003. №45. С. 156-158. 15) Гришин А. М., Матвиенко О. В., Руди Ю. А. Численное исследование турбулентного теплообмена в тепловых смерчах / Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф: материалы VII Междунар. конф. Томск. 2008. С. 40. 16) Донцов В.Е., Накоряков В.Е. Волны давления в газожидкостной среде с расслоенной структурой жидкость пузырьковая смесь // ЖПМТФ. 2003. № 4. Т. 44. С. 102- 108. 17) Кавитатор для тепловыделения в жидкости. Патент на изобретение № 2659537 (авторы:А.П. Левцев, А.Н. Макеев, С.Ф. Кудашев). Зарегистрировано в Государственном реестре Российской Федерации 23 апреля 2016. 18) Зубрилов С.П., Селиверстов В.М., Браславский М.И. Повышение эффективности использования топлива путем его кавитационной обработки / Повышение технического уровня и качества судов речного флота // Сб. науч. тр. Вып. 75. Л.: ЛИВТ. С. 20-22. 19) Левцев А.П. Импульсные системы тепло-, водоснабжения сельскохозяйственных объектов / А.П. Левцев, А.Н. Макеев, С.Ф. Кудашев / МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 72

Российский государственный аграрный университет МСХА им. Тимирязева. Москва. 2010. 77-81 с. 20) Левцев А.П. Энергетическая цепь в импульсной системе теплоснабжения. ОАО «Типография «Рузаевский печатник», 2016. 503-511 с. 21) Фурсов, В. К. Центробежные насосы. Конструкция и расчет : учеб.пособие / В. К. Фурсов, Г. Я. Фурсова. - Комсомолск-на-Амуре :ГОУВПО «КнАГТУ», 2005. - 78 с. 22) Фурсов, В. К. Прочность деталей центробежных насосов :учеб. пособие / В. К. Фурсов, Г. Я. Фурсова. - Комсомольск-на-Амуре : ГОУВПО «КнАГТУ», 2007. - 54 с. 23) Ударный узел. Патент на изобретение № 2558740 (авторы:А.П. Левцев, А.Н. Макеев). Зарегистрировано в Государственном реестре Российской Федерации 25 февраля 2014. 24) Трубопроводная арматура с автоматическим управлением: Справочник/Д. Ф. Гуревич, О. Н. Заринский, С. И. Косых и др.; Под общ.ред. С. И. Косых. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. — 320 с, ил. 25) Аш Ж. и соавторы. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с франц. - М.: Мир, 1992. - 280 е., ил. 26) Жадобин Н.Е. Магнитоупругие датчики механических напряжений с применением датчиков Холла / Н.Е. Жадобин, А.Г. Трушин / Государственный морской университет им. Адмирала Ф.Ф. Ушакова. Новоросийск. 2006. 57 – 61 с. 27) Каталог электронных компонентов фирмы AnalogDevices (www.analog.com). 28) Каталог электронных компонентов фирмы LinearTechnology (www.linear.com). 29) Цилькер Б. Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. СПб.: Питер, 2006. - 668 с. 30) Гук М., Юров В. Процессоры Pentium 4, Athlon и Duron. - СПб.: Питер, 2002. - 512 c. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 73

31) Бутузов В.А. Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе возобновляемых источников энергии : Диссертация на соискание ученой 127 степени д-ра техн. наук : Краснодар, – 2004. – 297 c. 32) Волков, Э.П. Проблемы и перспективы развития электроэнергетики России / Э.П. Волков, В.А. Баринов, А.С. Маневич // М.: Энергоатомиздат, 2001. 33) Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. – 184 с. МД-02069964-13.04.01-07-18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 74

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв