Анотація до роботи:

Папченко А.А. Гідродинаміка робочого процесу теплогенеруючого агрегату багатофункціонального призначення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.17 - гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. - Сумський державний університет, Суми, 2006 р.

У дисертаційній роботі наведені результати дослідження робочого процесу теплогенеруючого агрегату, а також визначено вплив параметрів проточної частини (діаметр, ширина, кількість лопатей робочого колеса, кількість та ширина лопаток статорних коліс), частоти обертання та характеристик робочого середовища на енергетичну характеристику агрегату. Запропоновано підхід щодо балансу енергії теплогенеруючого агрегату при його використанні як багатофункціонального обладнання.

Основним змістом роботи є отримання аналітичної залежності потужності агрегату від ряду параметрів, її уточнення шляхом використання коефіцієнта потужності, який отриманий розрахунковим методом у програмному комплексі FlowVision та подальша перевірка отриманих результатів шляхом проведення експериментальної частини дослідження.

У дисертаційній роботі вирішена науково-технічна задача створення методики розрахунку теплогенеруючих агрегатів багатофункціонального призначення при роботі на одно- або двофазних робочих середовищах.

За результатами виконаної роботи можна зробити такі висновки:

визначено, що використання методик розрахунку аналогів ТГА не дозволяє з необхідною точністю прогнозувати енергетичну характеристику агрегату внаслідок значної розбіжності робочих процесів;

розглянута аналітична розрахункова схема, яка базується на обертанні плоскої радіальної пластини в рідкому середовищі. За допомогою такого підходу отримано аналітичну залежність потужності ТГА від конструктивних та режимних параметрів агрегату. Визначені неточності отриманої моделі;

запропоновано підхід щодо дослідження робочого процесу ТГА шляхом чисельного моделювання в програмному комплексі FlowVision. Виконана перевірка структурних залежностей аналітичної моделі, що дозволило ввести поняття коефіцієнта потужності та подальші результати аналізувати в безрозмірному вигляді;

визначено, що найбільший вплив на коефіцієнт потужності мають такі параметри проточної частини ТГА: кількість лопатей РК, кількість та відносна ширина лопаток статорних коліс. Розрахункові характеристики підтвердили нелінійну залежність потужності агрегату (з наявністю оптимальної зони) від вищезазначених параметрів;

запропоновано підхід щодо визначення залежності коефіцієнта потужності від ряду конструктивних параметрів проточної частини шляхом рототабельного планування другого порядку, а також виконано зіставлення з розрахунковими характеристиками. Підтверджено, що модель, отримана шляхом рототабельного планування у визначеному діапазоні, дозволяє отримувати адекватні результати, які відрізняються від розрахункових не більше ніж на 8%;

отримані розрахункові поля швидкостей та тисків у проточній частині агрегату, а також виконаний аналіз змін картин течії при зміні деяких параметрів ТГА. Це дозволило зрозуміти особливості робочого процесу теплогенеруючих агрегатів. Визначено, що особливістю робочого процесу ТГА є формування двох торообразних вихрів, розміри та положення яких в проточній частині агрегату значною мірою визначають енергетичну характеристику ТГА. Визначено, що найбільша потужність споживається при формуванні великомасштабних вихрових структур, центри яких знаходяться на рівні зазора між РК та статорним колесом;

виконана експериментальна перевірка як аналітичної моделі, так і залежності коефіцієнта потужності, яка підтвердила відповідність результатів;

запропоновано підхід щодо балансу енергій ТГА багатофункціонального призначення. Визначено, що більшу частку потужності агрегату складає в’язкісне тертя робочого середовища, але також впливають наявність твердих включень, які подрібнюються, та величина витрати рідини через проточну частину агрегату. Визначені рекомендації щодо величини потужності, яка витрачається на подрібнення деяких сільськогосподарських культур. Визначено, що прокачування робочого середовища через проточну частину призводить до підвищення потужності агрегату. При цьому підвищення потужності частково зумовлено перетворюванням в гідравлічну енергію робочого середовища, а частково – інтенсифікацією в’язкісного перемішування;

визначено оптимальні геометричні параметри проточної частини ТГА, зокрема: кількість лопатей РК - 9, кількість лопаток статорних коліс - 7, відносна ширина статорних коліс – 0.83;

створено дослідно-промислові зразки ТГА багатофункціонального призначення для кормоприготування у тваринництві та для потреб спиртової промисловості.

Результати виконаного дослідження впровадженні на промисловому підприємстві ЗАТ «НВО «Гідромаш», сільськогосподарських підприємствах: СЗАТ «Маяк», АФ «Родючість», СП «Родючість», ТОВ «Плодорозсадник» та у навчальному процесі СумДУ.

Публікації автора:

1. Волков Н.И., Каплун И.П., Папченко А.А. Теплогенерирующий агрегат для ветроэнергетической установки малой мощности// Вестник НТУУ «КПИ». Машиностроение. - 2002. – Вып. 42, Т.2. – С. 75-78.

2. Волков Н.И., Папченко А.А. Разработка быстроходного теплогенерирующего агрегата для ветроэнергетических установок малой мощности// Вісник СумДУ. Серія Технічні науки (Машинобудування). - 2003. - №13(59) - С. 164-169.

3. Папченко А.А. Использование теплогенерирующего агрегата в технологических процессах животноводства// Збірник наукових праць (Удосконалення турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання). – Харків: ІПМаш ім. А.М. Підгорного НАН України, 2003. – С.611-613.

4. Волков Н.И., Папченко А.А. Многофункциональный теплогенерирующий агрегат и его использование для приготовления кормовых смесей в сельскохозяйственных предприятиях// Всеукраїнський науково-технічний журнал “Промислова гідравліка і пневматика”. – 2004. – №1(3). – С. 99-102.

5. Волков Н.И., Кочевский А.Н., Папченко А.А. Исследование гидродинамики рабочего процесса многофункционального теплогенерирующего агрегата ТГА-2 расчетным способом с применением пакета FlowVision// Всеукраїнський науково-технічний журнал “Промислова гідравліка і пневматика”. – 2005. – №1(7). – С. 35-40.

6. Волков Н.И., Каплун И.П., Папченко А.А., Руденко А.А. Новая техника для перспективных технологий// Насосы & оборудование. – 2004. – № 3-4. – С. 34-36.

7. Деклараційний патент на корисну модель №3230 України, МПК F15D1/00/Гідродинамічний теплогенеруючий агрегат/ М.І. Волков, А.О. Євтушенко, І.П. Каплун, А.А. Папченко. – Опубл. 15.10.2004р., Бюл. №10.