РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для снижения ресурсоемкости ВТЗ было предложено и теоретически обосновано осуществлять формирование плоской струи завесы с помощью системы круглых сопел. Экспериментально определены параметры конструкции такого воздухораспределителя-сопловика 1.

Разработанный воздухораспределитель формирует плоскую струю из системы трех рядов круглых струй, что позволяет уменьшить расход воздуха в 2…4 раза, а угол раскрытия струи в 1,5…1,7 раза. На конструкцию ВТЗ получен патент РФ на полезную модель 2.

На основе разработанного воздухораспределителя-сопловика были изготовлены, смонтированы и испытаны в различных производственных условиях ресурсосберегающие ВТЗ различных компоновок: у входных проемов тамбуров и у въездных ворот гаражей; при разных размерах дверных проемов; при наличии и отсутствии ветра; при разных градиентах давления внутри и вне помещения; испытывались одно- и двусторонние завесы.

Установки ВТЗ включали: вентилятор, калорифер, воздухораспределители, воздуховоды и пусковую аппаратуру. В результате испытаний параметры микроклимата в помещениях были сохранены, а в некоторых случаях улучшены.

Сравнительный анализ показал, что разработанная ресурсосберегающая ВТЗ имеет ряд преимуществ по сравнению с применяемыми в настоящее время завесами, имеющими воздухораспределитель щелевого типа:

1. 
   более высокие адаптационные возможности за счет меньшего количества элементов устройства, меньшей массы оборудования (в 3…4 раза), использования различных схем расположения;
   
2. 
   меньший расход по воздуху, а, следовательно, и по тепловой энергии в 2…4 раза;
   
3. 
   меньшую стоимость всей установки в 2…4 раза.
   

Анализ полученных результатов показал, что изменение осевой скорости струи завесы v_m по ее длине х с достаточной точностью описывается зависимостью для круглой струи 3 с радиусом r_0ср, равным среднему по площади всех сопел (рисунок 1):

Средняя относительная погрешность экспериментальных данных по сравнению с теоретическими, рассчитанными по формуле (1), составляет  = 4,2% .

Изменение же осевой температуры с достаточной точностью описывается зависимостями, близкими к зависимостям для плоской струи 3, с полушириной щели, равной радиусу, среднему по площади всех сопел (рисунок 2).

Для калорифера мощностью N = 9,6 кВт:
; (2)
для калорифера мощностью N = 19,2 кВт :
, (3)
где Т_в – средняя температура окружающего воздуха, С; T₀ – температура воздуха в начальном сечении струи, С; х – расстояние от среза сопла, м.

Средняя относительная погрешность экспериментальных данных по сравнению с теоретическими, рассчитанными по формулам (2 и 3) составляет  = 5,3% (N = 9,6 кВт) и  = 7,6 % (N = 19,2 кВт).

Для сравнения приведем формулу Абрамовича Г. Н. 3, изменения температуры плоской струи:
, (4)

где Т_m = Т_m – Т_в; Т₀ = Т_m – Т₀; а – коэффициент турбулентности;

1. 
   Круглов, Г. А. Уменьшение ресурсоемкости воздушно-тепловой завесы за счет совершенствования структуры струи / Г. А. Круглов, Е. С. Круглова. // Безопасность жизнедеятельности: Сб. науч. тр. – Челябинск: ЧГТУ – 1998. – С. 24 – 28.
   
2. 
   Пат. РФ № 56568 Воздушно-тепловая завеса (патент на полезную модель). / Круглов Г. А., Круглова Е. С. Бюл. № 25 от 10.09.2006.
   
3. 
   Абрамович, Г. Н. Теория турбулентных струй. / Г. Н. Абрамович. – М. : Физматгиз – 1960. – 715 с.
   

УДК 622.691.4.07 (574.1)

Изучение нормативной документации по проектированию газоснабжения сельскохозяйственных объектов, практическое исследование всех параметров построенных газопроводов с установленными оборудованиями, приборами учета расходов газа и давления газа показывают, что:

1. 
   Нормативная документация не рассматривает рабочее давление газовых приборов потребителя, которое определяет потенциальную энергию [1].
   
2. 
   Согласно закона Гей-Люссака, процесс, происходящий при постоянном давлении, ведет к увеличению объема газообразного вещества при условии: p = const.
   

где p_р – расчетное давление подводящего газопровода, которое в расчетах принимается минимальным входным давлением в регулятор давления или давление газа в подводящем газопроводе.

3. 
   Согласно закона Клайперона-Менделеева, запишем формулу постоянства газообразных веществ [3]:
   

Параметры газа на входе и выходе регулятора давления газа находятся при одинаковой температуре, тогда формула (1) примет вид закона Бойля-Мариотта:

Г – газопровод низкого давления до 5 кПа – p; V;

Г₁ – газопровод среднего давления до 60 кПа – p₁; V₁;

Г₂ – газопровод среднего давления до 0,3 МПа – p₂; V₂;

Г₃ – газопровод высокого давления II категории (коммунально-бытового назначения) до 0,6 МПа – p₃; V₃;

Г₄ – газопровод высокого давления I категории (промышленного назначения)

до 1,2 МПа – p₄; V₄.

Тогда, формулу (2) для потребителя с присоединительными приборами низкого давления до 5 кПа можно записать в следующем виде:

Подводящий газопровод высокого давления II категории коммунально-бытового назначения будет иметь вид:

Подводящий газопровод высокого давления II категории коммунально-бытового назначения примет вид:

Используя формулы (5) и (6), определяем расчетный объем транспортируемого газа в подводящем газопроводе для потребителя, приборы которого работают на низком давлении до 5 кПа:

где V_3P – расчетный объем транспортируемого газа в подводящем газопроводе (м³/ч) для потребителя, приборы которого работают на низком давлении до 5 кПа,

Расчетный объем транспортируемого газа в подводящем газопроводе для потребителя, приборы и оборудование которого работают на среднем давлении до 60 кПа:

где – расчетный объем транспортируемого газа (м³/ч) для потребителя, приборы и оборудование которого работают на среднем давлении до 60 кПа.

После дифференцированного определения объема транспортируемого газа в подводящем газопроводе определяем общий объем транспортируемого газа в подводящем газопроводе:

Применим уравнение неразрывности для потока газа в подводящем газопроводе:

Использовав формулу (9):

Тогда формула (9) примет следующий вид:

Подставив значение V_{3p об} из формулы (10), формула (11) примет вид:

Подставив значение S в формулу (12), получим следующий вид:

Гордюхиным А. И. отмечается, что повышение давления в газовых сетях у многих проектных организаций и практиков ошибочно [4].

Так, на данный момент многие проектные организации, ссылаясь на гидравлические расчеты, проектируют подводящие газопроводы, давление которых составляет до 1,2 МПа. Скорость движения газа в этих подводящих газопроводах меньше 1 м/с.

Рассмотрим пример. Проектные организации проектируют газопровод 1,2 МПа (12 кг/см²) при определении диаметра подводящего газопровода в формуле (13) в знаменателе произведение расчетного давления на скорость потока газа равно 12 кг/см² × 1 м/с = 12, общее число 12.

Эксплуатационные организации эксплуатируют уже построенные подводящие газопроводы с давлением 0,6 МПа (6 кг/см²), т.е. 6 кг/см² × 2 м/с = 12, общее число 12.

Вывод: не меняя геометрию подводящего газопровода, можно менять динамику движения потока транспортирующего газа.

Давление газа в подводящем газопроводе должно соответствовать интервалу работы регулятора давления в газорегуляторном пункте.

Понижение давления газа в начале и в конце подводящего газопровода, как указано в проектах, не отражает действительности. Такие перепады давления газа в подводящих газопроводах происходят при производстве пневматической очистки трубопроводов.

В связи с вышеуказанным и, учитывая динамику газообразных веществ, предлагаем проектировать газопроводы высокого давления II категории коммунально-бытового назначения, т.е. до 0,6 МПа (6 кг/см²). Скорость потока газа в целях безопасности принимать от 1 м/с до 5 м/с.

Промышленность выпускает газовое оборудование, продукция которой соответствует теории корректировки по давлению газа.

Перечень всего выпускаемого газового оборудования сертифицирован на соответствии качества. Поэтому построенные газопроводы должны быть сертифицированы на соответствие с проектом.

Тестирование подводящих газопроводов.
После определения диаметра подводящих газопроводов определяем геометрический объем подводящего газопровода (объем трубопровода):
V _геом = , (14)
где S – площадь поперечного сечения подводящего газопровода,

l – длина подводящего газопровода (м).

Определив геометрический объем (м³), определяем статическое падение давления в подводящем газопроводе при закрытой запорной арматуре в начале подводящего газопровода в течение единицы времени в зависимости от геометрического объема трубопровода:

В населенном пункте А имеется котельная общего пользования, газогорелочное устройство которой работает на среднем давлении до 60 кПа с максимальным часовым расходом природного газа 120 м³/ч. Население на бытовые нужды потребляет количество природного газа низкого давления до 5 кПа с максимальным часовым расходом 1200 м³/ч. Протяженность подводящего газопровода l = 38 км.

1. Определяем расчетный объем транспортируемого газа в подводящем газопроводе по формуле:

= .
Принимая самое низкое давление в подводящем газопроводе р_p = 2 кг/см², подставим значение в формулу:
= м³/ч.

2. Определяем диаметр подводящего газопровода по формуле (13):

Подставив значение, получим:

3. 
   Определяем геометрический объем подводящего газопровода по формуле (14):