Методическое пособие 826

Научный журнал строительства и архитектуры

Внешний вид ударного узла, выполненного согласно представленному выше эскизу, в составе экспериментальной установки приведен на рис. 2. В качестве ударных клапанов использованы обратные клапаны типоразмера G3/2, которые были развернуты против естественного направления их использования.

Рис. 2. Ударный узел с внешним управлением оппозитно расположенных ударных клапанов

всоставе экспериментальной установки:

1— первая питательная труба; 2 — первый ударный клапан; 3 — корпус ударного узла; 4 — выход рабочей среды; 5 — электрический привод;

6 — второй ударный клапан; 7 — вторая питательная труба

2. Результаты экспериментальных исследований. Пробный запуск в работу испы-

туемого ударного узла при использовании программно-аппаратного комплекса L-Card сразу же позволил установить его неравномерную работу. В одной питательной трубе пульсации присутствовали явно, во второй же они были слабо выражены — давление при закрытии соответствующего клапана увеличивалось не более чем в 1,5 раза (рис. 3).

Рис. 3. Диагностика работы ударного узла

с использованием программно-аппаратного комплекса L-Card:

1 — полное закрытие ударного клапана; 2 — неполное закрытие клапана

60

Последующая разборка узла (рис. 4а) показала: в дефектном входе рабочей среды клапан не работает по причине того, что движущийся поток жидкости затягивает уплотняющую клапан резинку под седло клапана, и в последствии это мешает его полному закрытию (рис. 4б). Поскольку уплотняющая клапан резинка технологически установлена на самом клапане в его проточке, то ее удаление без переделки стандартных обратных клапанов не имеет смысла — клапаны без резинки остаются всегда в открытом положении при любом перемещении удерживающего их штока (см. рис. 1). Гидроудар наблюдаться не будет, наблюдаются только пульсации расхода рабочей среды.

Рис. 4. Ударный клапан на основе обратного клапана:

а) общий вид; б) дефект уплотнительного соединения, обусловленный конструкцией клапана

Проведя полную разборку корпусов обоих обратных клапанов G3/2 было решено развернуть сами клапаны в них относительно исходного положения в корпусе (рис. 5a) на 180 градусов (рис. 5б), резиновую прокладку удалить за ненадобностью. После этого корпуса обратных клапанов были полностью собраны с использованием анаэробного герметика Loctite и установлены на корпус ударного узла (см. рис. 2).

Рис. 5. Модернизация ударного клапана: а) исходное состояние; б) конечное состояние

После проведения описанных выше работ, генерируемые пульсации давления стали иметь вид, представленный на рис. 6.

Из представленного рисунка видно, что генерация гидравлических ударов после модернизации обратных клапанов наблюдается в обоих входах ударного узла. Удаление уплот-

61

Научный журнал строительства и архитектуры

няющей резинки из-под клапанов привело к увеличению максимальной амплитуды при гидравлическом ударе, но их значения сильно отличаются для первого и второго входа ударного узла. Такая ситуация может быть объяснена только различной высотой подъема клапанов относительно их седел.

Рис. 6. Пульсации давления, генерируемые

вусловиях различной высоты подъема ударных клапанов: 1 — ударный клапан имеет большую высоту подъема; 2 — ударный клапан имеет меньшую высотуподъема

Очередная разборка ударного узла (рис. 2) и оценка технического состояния составляющих его частей позволила установить, что штоки-толкатели при установке их на клапаны приобретают разную высоту (рис. 7).

Рис. 7. Разная длина толкателей ударных клапанов, которая обусловливает различную амплитуду генерации импульсов повышения давления

Регулировка требуемых зазоров и посадочных мест штоков-толкателей позволила получить импульсы количества движения рабочей среды практически одинаковой амплитуды с допустимым для дальнейших экспериментальных исследований расхождением (рис. 8).

На этом отладку управляемого ударного узла с применением программно-аппаратного комплекса L-Card можно считать законченной. Подробные результаты исследования характеристик представленного технического решения представлены в работе [6].

62

Рис. 8. Пульсации давления в условиях одинаковой высоты подъема ударных клапанов

Выводы. Применение программно-аппаратного комплекса L-Card для настройки управляемого ударного клапана при выполнении настоящего научного исследования позволило установить следующее:

использование обратных клапанов в качестве ударных клапанов для генерации гидравлических ударов без соответствующей их доработки является нецелесообразным; уплотняющая клапан резинка полностью исключает возможность получения жесткого гидравлического удара, а в некоторых случаях приводит ударный узел в нерабочее состояние по причине ее попадания под седло клапана;

использование проходных ниппелей для соединения обратных клапанов с корпу- сом-крестовиной ударного узла должно предполагать последующее измерение и регулировку требуемой высоты подъема каждого клапана относительно его седла; различная глубина наворачивания ниппелей относительно корпуса и обратного клапана также определяет амплитуду генерации гидравлического удара, равно как и высота самих штоков-толкателей, установленных на стандартные обратные клапаны, используемые в качестве ударных;

наиболее эффективная работа управляемого ударного узла с оппозитным расположением клапанов наблюдается при частоте переключения его клапанов, наиболее приближенной к естественной частоте переключения клапанов самоподдерживающего ударного узла оппозитной конструкции, которая пропорциональна расходу рабочей среды;

в условиях высокоскоростного протекания гидродинамических процессов при генерируемых гидравлических ударах определение характера сопутствующих процессов с целью последующей их отладки и корректировки в требуемом направлении возможно только с использованием современных программно-аппаратных комплексов для их визуализации.

Таким образом, применение программно-аппаратного комплекса является необходимым условием для точной настройки управляемого ударного узла оппозитного типа с целью обеспечения его качественной и надежной работы в системах теплоснабжения.

Библиографический список

1. Блок токовых шунтов NL-8CS [Электронный ресурс] // Reallab! Российское оборудование и системы промышленной автоматизации. —https://www.reallab.ru/catalog/interface-converters/nl-8cs.

63

Научный журнал строительства и архитектуры

2.Галицейский, Б. М. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках / Б. М. Галицейский, Ю. А. Рыжов, Е. В. Якуш. — М.: Машиностроение, 1977. — 256 с.

3.Кущев, Л. А. Высокоэффективные кожухотрубные теплообменные аппараты для систем жилищнокоммунального хозяйства / Л. А. Кущев, Н. Ю. Никулин, А. Ю. Феоктистов // Научный журнал строительства и архитектуры. — 2019. — № 2 (54). — С. 59—67. — DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.005.

4.Левцев, А. П. Импульсные системы тепло- и водоснабжения / А. П. Левцев, А. Н. Макеев; под общ. ред. д-ра техн. наук проф. А. П. Левцева. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2015. — 172 с.

5.Левцев, А. П. Обзор и анализ основных конструкций ударных клапанов для создания гидравлического удара / А. П. Левцев, А. Н. Макеев, Н. Ф. Макеев, Я. А. Нарватов, А. А. Голянин // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 2—2. —http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=23253.

6.Левцев, А. П. Управляемый ударный узел оппозитной конструкции для систем теплоснабжения с импульсной циркуляцией теплоносителя / А. П. Левцев, А. Н. Макеев // Научный журнал строительства и архитектуры. — 2019. — № 2 (54). — С. 33—49.— DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.003.

7.Макеев, А. Н. Импульсная система теплоснабжения общественного здания: автореф. дис. … канд. техн. наук / А. Н. Макеев. — Пенза, 2010. — 20 с.

8.Макеев, А. Н. Исследование характеристик ударного узла самоподдерживающейся оппозитной конструкции / А. Н. Макеев // Промышленная энергетика. — 2018. — № 3. — С. 32—37.

9.Макеев, А. Н. Оценка надежности и эффективности работы основных конструкций импульсных нагнетателей для использования энергии гидравлического удара / А. Н. Макеев // Вестник Дагестанского государ-

ственного технического университета. Технические науки. — 2018.— № 1 (45). — С. 73—87. — DOI: 10.21822/2073-6185-2018-45-1-73-87.

10.Овсепян В. М. Гидравлический таран и таранные установки / В. М. Овсепян. — М.: Машиностроение, 1968. — 124 с.

11.Пат. на изобретение 2647934 Российская Федерация, МПК F15B 21/12, F16K 1/00. Ударный узел / А. П. Левцев, А. Н. Макеев, А. М. Зюзин, С. Ф. Кудашев, Е. С. Лапин, А. А. Голянин; заявитель и патентообладатель ЧОУ ДПО «Саранский Дом науки и техники РСНИИОО». — № 2017104344; заявл. 09.02.2017; опубл. 21.03.2018, Бюл. № 9.

12.Пат. на полезную модель 177657 Российская Федерация, МПК F15B 21/12. Устройство для создания гидравлического удара / Р. А. Макаров, А. В. Имеряков, В. В. Бояркин, Я. А. Нарватов, А. Н. Макеев, А. П. Левцев; заявитель и патентообладатель федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования

«Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». —

№2017117283; заявл. 10.07.2017; опубл. 05.03.2018, Бюл. № 7.

13.Пат. на полезную модель 185737 Российская Федерация, МПК F15B 21/12, F24D 3/02. Ударный узел / А. П. Левцев, Е. С. Лапин, М. П. Могдарев, А. В. Евниватов, Р. В. Панкратьев; заявитель и патентообладатель федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». — № 2018135041; заявл. 04.10.2018; опубл. 17.12.2018, Бюл. № 35.

14.Пат. на полезную модель 88104 Российская Федерация, МПК F24D 3/02. Система отопления (варианты) / А. Н. Макеев, А. П. Левцев, А. А. Лазарев; заявители и патентообладатели А. Н. Макеев, А. П. Левцев, А. А. Лазарев. — № 2009126711/22; заявл. 13.07.2009; опубл. 27.10.2009, Бюл. № 30.

15.Пат. на полезную модель 177025 Российская Федерация, МПК F15B 21/12, F24D 3/02. Ударный узел / А. П. Левцев, А. Н. Макеев, А. А. Голянин, К. А. Миндров; заявитель и патентообладатель федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». — № 2017117262; заявл. 18.05.2017; опубл. 06.02.2018, Бюл. № 4.

16.Пат. на полезную модель 183591 Российская Федерация, МПК F24D 3/0, F15B 21/12. Ударный узел / А. П. Левцев, А. Н. Макеев, А. А. Голянин; заявитель и патентообладатель федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». — № 2018112914; заявл. 10.04.2018; опубл. 26.09.2018, Бюл. № 27.

17.Погребняк, А. П. О внедрении систем импульсной очистки поверхностей нагрева / А. П. Погребняк, В. Л. Кокорев, А. Л. Кокорев, И. О. Моисеинко, А. В. Гультяев, Н. Н. Ефимова // Новости теплоснабжения. — 2014. — № 1 (январь). — С. 22—24.

18.Универсальные и специальные платы и модули АЦП ЦАП. Системы сбора данных [Электронный ресурс] // LCARD. — http://www.lcard.ru/products.

19.Chakravorty, A. Process Intensification by Pulsation and Vibration in Miscible and Immiscible Two Component Systems / A. Chakravorty // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. — 2018. — Vol. 133. — P. 90—105. — DOI: 10.1016/j.cep.2018.09.017.

20.Chernov, N. Heat Exchangers of Increased Thermal Efficiency for Power and Technological Machines: Development and Research / N. Chernov // MATEC Web of Conferences: 2018 International Scientific Conference «Investment, Construction, Real Estate: New Technologies and Special-Purpose Development Priorities», 26—27 April 2018. — 15 Oct. 2018. — Vol. 212. — Art. # 01034.

64

Выпуск № 4 (56), 2019 ISSN 2541-7592

21. Haibullina, A. I. Thermal and Hydraulic Efficiency of the Staggered Tube Bundle in Pulsating Flow / A. I. Haibullina, V. K. Ilyin, L. S. Sabitov, N. H. Zinnatullin, A. R. Hayrullin, A. N. Dolgova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — International Scientific-Technical Conference on Innovative Engineering Technologies, 6—8 December 2017. — 23 OCT 2018. — Vol. 412. — Issue 1. — Art. # 012027.

22. Hosseinnejad, R. Turbulent Heat Transfer in Tubular Heat Exchangers with Twisted Tape / R. Hosseinnejad, M. Hosseini, M. Farhadi // Journal ofThermal Analysis and Calorimetry. — 2019. — Vol. 135, Issue 3. —

P.1863—1869. — DOI: 10.1007/s10973-018-7400-y.

23.Koca, A. Heat-Flux Enhancement Response for Novel Flow-Boiler Operations Under Resonant, SubHarmonic, and Superharmonic Imposition of Vapor Pulsation Frequencies Relative to a Liquid Flow-Rate Pulsation Frequency/ A. Koca, M. Kivisalu // Journal ofthe Brazilian Societyof Mechanical Sciences andEngineering. — 2019. — Vol. 41, Issue 3. — Art. # UNSP 144. — DOI: 10.1007/s40430-019-1634-x.

24.Makeev, А. N. Implementation of Pulse Heat Supply for Dependent Connection of Customers / A. N. Makeev // Magazine of Civil Engineering. — 2018. — № 07 (83) — P. 114—125. — DOI : 10.18720/MCE.83.11.

25.Makeev, А. N. Theory of Pulse Circulation of the Heater in the Heat Supply System with Independent Subscription of Subscribers / A. N. Makeev // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2018. — Issue № 4 (40) — P. 15—25. — WOS: 000450361700002.

26.Valueva, E. P. Heat Exchange at Laminar Flow in Rectangular Channels / E.P. Valueva, M.S. Purdin // ThermophysicsandAeromechanics. —2016. —Vol. 23, Issue6.—P. 857—867. —DOI: 10.1134/S0869864316060081.

27.Wen, J. Optimization Investigation on Configuration Parameters of Sine Wavy Fin in Plate-Fin Heat Exchanger Based on Fluid Structure Interaction Analysis / J. Wen, K. Li, CL. Wang, X. Zhang, SM. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2019. — Vol. 131. — P. 385—402. — DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.11.023.

28.Xu, RJ. Heat Transfer Performance of Pulsating Heat Pipe with Zeotropic Immiscible Binary Mixtures / RJ. Xu, C. Zhang, H. Chen, QP. Wu, RX. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2019. — Vol. 137. — P. 31—41. — DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.070.

29.Zonouzi, S. A. A Review on Effects of Magnetic Fields and Electric Fields on Boiling Heat Transfer and CHF / S. A. Zonouzi, H. Aminfar, M. Mohammadpourfard // Applied Thermal Engineering. —2019. — Vol. 151. — P. 11—25. — DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.01.099.

References

1.Blok tokovykh shuntov NL-8CS [Elektronnyi resurs] // Reallab! Rossiiskoe oborudovanie i sistemy promyshlennoi avtomatizatsii. —https://www.reallab.ru/catalog/interface-converters/nl-8cs.

2.Galitseiskii, B. M. Teplovye i gidrodinamicheskie protsessy v koleblyushchikhsya potokakh /

B.M. Galitseiskii, Yu. A. Ryzhov, E. V. Yakush. — M.: Mashinostroenie, 1977. — 256 s.

3.Kushchev, L. A. Vysokoeffektivnye kozhukhotrubnye teploobmennye apparaty dlya sistem zhilishchnokommunal'nogo khozyaistva / L. A. Kushchev, N. Yu. Nikulin, A. Yu. Feoktistov // Nauchnyi zhurnal stroitel'stva i arkhitektury. — 2019. — № 2 (54). — S. 59—67. — DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.005.

4.Levtsev, A. P. Impul'snye sistemy teplo- i vodosnabzheniya / A. P. Levtsev, A. N. Makeev; pod obshch. red. d-ra tekhn. nauk prof. A. P. Levtseva. — Saransk: Izd-vo Mordov. un-ta, 2015. — 172 s.

5.Levtsev, A. P. Obzor i analiz osnovnykh konstruktsii udarnykh klapanov dlya sozdaniya gidravlicheskogo udara / A. P. Levtsev, A. N. Makeev, N. F. Makeev, Ya. A. Narvatov, A. A. Golyanin // Sovremennye problemynauki i obrazovaniya. — 2015. — № 2—2. — http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=23253.

6.Levtsev, A. P. Upravlyaemyi udarnyi uzel oppozitnoi konstruktsii dlya sistem teplosnabzheniya s impul'snoi tsirkulyatsiei teplonositelya / A. P. Levtsev, A. N. Makeev // Nauchnyi zhurnal stroitel'stva i arkhitektury. — 2019. — № 2 (54). — S. 33—49.— DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.003.

7.Makeev, A. N. Impul'snaya sistema teplosnabzheniya obshchestvennogo zdaniya: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk / A. N. Makeev. — Penza, 2010. — 20 s.

8.Makeev, A. N. Issledovanie kharakteristik udarnogo uzla samopodderzhivayushcheisya oppozitnoi konstruktsii / A. N. Makeev // Promyshlennaya energetika. — 2018. — № 3. — S. 32—37.

9.Makeev, A. N. Otsenka nadezhnosti i effektivnosti raboty osnovnykh konstruktsii impul'snykh nagnetatelei dlya ispol'zovaniya energii gidravlicheskogo udara / A. N. Makeev // Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. — 2018.— № 1 (45). — S. 73—87. — DOI: 10.21822/2073-6185- 2018-45-1-73-87.

10.Ovsepyan V. M. Gidravlicheskii taran i tarannye ustanovki / V. M. Ovsepyan. — M.: Mashinostroenie, 1968. — 124 s.

11.Pat. na izobretenie 2647934 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F15B 21/12, F16K 1/00. Udarnyi uzel / A. P. Levtsev, A. N. Makeev, A. M. Zyuzin, S. F. Kudashev, E. S. Lapin, A. A. Golyanin; zayavitel' i patentoobladatel' ChOU DPO «Saranskii Dom nauki i tekhniki RSNIIOO». — № 2017104344; zayavl. 09.02.2017; opubl. 21.03.2018, Byul. № 9.

65

Научный журнал строительства и архитектуры

12.Pat. na poleznuyu model' 177657 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F15B 21/12. Ustroistvo dlya sozdaniya gidravlicheskogo udara / R. A. Makarov, A. V. Imeryakov, V. V. Boyarkin, Ya. A. Narvatov, A. N. Makeev,

A.P. Levtsev; zayavitel' i patentoobladatel' feder. gos. byudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovaniya «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gosudarstvennyi universitet im. N. P. Ogareva». — № 2017117283; zayavl. 10.07.2017; opubl. 05.03.2018, Byul. № 7.

13.Pat. na poleznuyu model' 185737 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F15B 21/12, F24D 3/02. Udarnyi uzel /

A.P. Levtsev, E. S. Lapin, M. P. Mogdarev, A. V. Evnivatov, R. V. Pankrat'ev; zayavitel' i patentoobladatel' feder. gos. byudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovaniya «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gosudarstvennyi universitet im. N. P. Ogareva». — № 2018135041; zayavl. 04.10.2018; opubl. 17.12.2018, Byul. № 35.

14.Pat. na poleznuyu model' 88104 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F24D 3/02. Sistema otopleniya (varianty) / A. N. Makeev, A. P. Levtsev, A. A. Lazarev; zayaviteli i patentoobladateli A. N. Makeev, A. P. Levtsev,

A.A. Lazarev. — № 2009126711/22; zayavl. 13.07.2009; opubl. 27.10.2009, Byul. № 30.

15.Pat. na poleznuyu model' 177025 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F15B 21/12, F24D 3/02. Udarnyi uzel /

A.P. Levtsev, A. N. Makeev, A. A. Golyanin, K. A. Mindrov; zayavitel' i patentoobladatel' feder. gos. byudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovaniya «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gosudarstvennyi universitet im. N. P. Ogareva». — № 2017117262; zayavl. 18.05.2017; opubl. 06.02.2018, Byul. № 4.

16.Pat. na poleznuyu model' 183591 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F24D 3/0, F15B 21/12. Udarnyi uzel /

A.P. Levtsev, A. N. Makeev, A. A. Golyanin; zayavitel' i patentoobladatel' feder. gos. byudzhet. obrazovat.

uchrezhdenie vyssh. obrazovaniya «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gosudarstvennyi universitet im.

N.P. Ogareva». — № 2018112914; zayavl. 10.04.2018; opubl. 26.09.2018, Byul. № 27.

17.Pogrebnyak, A. P. O vnedrenii sistem impul'snoi ochistki poverkhnostei nagreva / A. P. Pogrebnyak, V. L. Kokorev, A. L. Kokorev, I. O. Moiseinko, A. V. Gul'tyaev, N. N. Efimova // Novosti teplosnabzheniya. — 2014. — № 1 (yanvar'). — S. 22—24.

18.Universal'nye i spetsial'nye platy i moduli ATsP TsAP. Sistemy sbora dannykh [Elektronnyi resurs] // LCARD. — http://www.lcard.ru/products.

19.Chakravorty, A. Process Intensification by Pulsation and Vibration in Miscible and Immiscible Two Component Systems / A. Chakravorty // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. — 2018. — Vol. 133. — P. 90—105. — DOI: 10.1016/j.cep.2018.09.017.

20.Chernov, N. Heat Exchangers of Increased Thermal Efficiency for Power and Technological Machines: Development and Research / N. Chernov // MATEC Web of Conferences: 2018 International Scientific Conference «Investment, Construction, Real Estate: New Technologies and Special-Purpose Development Priorities», 26—27 April 2018. — 15 Oct. 2018. — Vol. 212. — Art. # 01034.

21. Haibullina, A. I. Thermal and Hydraulic Efficiency of the Staggered Tube Bundle in Pulsating Flow / A. I. Haibullina, V. K. Ilyin, L. S. Sabitov, N. H. Zinnatullin, A. R. Hayrullin, A. N. Dolgova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — International Scientific-Technical Conference on Innovative Engineering Technologies, 6—8 December 2017. — 23 OCT 2018. — Vol. 412. — Issue 1. — Art. # 012027.

22. Hosseinnejad, R. Turbulent Heat Transfer in Tubular Heat Exchangers with Twisted Tape / R. Hosseinnejad, M. Hosseini, M. Farhadi // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. — 2019. — Vol. 135, Issue 3. — P. 1863—1869. — DOI: 10.1007/s10973-018-7400-y.

23.Koca, A. Heat-Flux Enhancement Response for Novel Flow-Boiler Operations Under Resonant, SubHarmonic, and Superharmonic Imposition of Vapor Pulsation Frequencies Relative to a Liquid Flow-Rate Pulsation Frequency / A. Koca, M. Kivisalu // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. — 2019. — Vol. 41, Issue 3. — Art. # UNSP 144. — DOI: 10.1007/s40430-019-1634-x.

24.Makeev, А. N. Implementation of Pulse Heat Supply for Dependent Connection of Customers / A. N. Makeev // Magazine of Civil Engineering. — 2018. — № 07 (83) — P. 114—125. — DOI : 10.18720/MCE.83.11.

25.Makeev, А. N. Theory of Pulse Circulation of the Heater in the Heat Supply System with Independent Subscription of Subscribers / A. N. Makeev // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2018. — Issue № 4 (40) — P. 15—25. — WOS: 000450361700002.

26.Valueva, E. P. Heat Exchange at Laminar Flow in Rectangular Channels / E.P. Valueva, M.S. Purdin // ThermophysicsandAeromechanics.—2016. —Vol. 23, Issue6.—P. 857—867. —DOI: 10.1134/S0869864316060081.

27.Wen, J. Optimization Investigation on Configuration Parameters of Sine Wavy Fin in Plate-Fin Heat Exchanger Based on Fluid Structure Interaction Analysis / J. Wen, K. Li, CL. Wang, X. Zhang, SM. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2019. — Vol. 131. — P. 385—402. — DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.11.023.

28.Xu, RJ. Heat Transfer Performance of Pulsating Heat Pipe with Zeotropic Immiscible Binary Mixtures / RJ. Xu, C. Zhang, H. Chen, QP. Wu, RX. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2019. — Vol. 137. — P. 31—41. — DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.070.

29.Zonouzi, S. A. A Review on Effects of Magnetic Fields and Electric Fields on Boiling Heat Transfer and CHF / S. A. Zonouzi, H. Aminfar, M. Mohammadpourfard // Applied Thermal Engineering. —2019. — Vol. 151. — P. 11—25. — DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.01.099.

66

SETTING UP OF A CONTROLLED SHOCK ASSEMBLY FOR PULSE HEAT SUPPLY SYSTEMS WITH THE APPLICATION

OF THE L-CARD SOFTWARE COMPLEX

A. N. Makeev 1

National Research Ogarev Mordovian State University,

Institute of Mechanics and Energy 1

Russia, Saransk

1 PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat Power Systems, Director of Teaching and Research Laboratory «Pulsed Heat and Water Supply System», tel.: (8342)25-41-01, e-mail: tggi@rambler.ru

Statement of the problem. The relevance of the topic is justified by the need to configure a controlled impact node to ensure high-quality generation of water hammer in its inputs which are used in heating systems to increase its energyefficiency through the use of the potential of pulsed circulation of the coolant. The complexity of the solution of the question posed is due to a high rate of flow of hydrodynamic processes during hydraulic impact, which requires search for modern means and methods for monitoring the operation of this node when it is set up.

Results. The main stages of setting up a controlled shock unit with an oppositional arrangement of its valves are presented. The methods of identification of defective elements of a design and methods of elimination of malfunctions in them are shown. The controlled shock unit of the opposition structure was adjusted using the analog-to-digital Converter L-Card and pressure converters «Oven».

Conclusions. Precise adjustment of the hydraulic shock unit to ensure high-quality generation of pulses of the amount of motion of the working medium alternately in its multiple inputs is impossible without the use of devices for data collection and software and hardware complexes for their processing. At the same time, the frequency of data collection should be comparable with the speed of propagation of the generated wave of hydraulic shock.

Keywords: heat supply system, pulse circulation of coolant, pulse of momentum of coolant movement, local water hammer, impact unit.

ЕЖЕГОДНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА

«СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА»

21—24 января 2020 года г. Красноярск, ул. Авиаторов, 19, МВДЦ «Сибирь»

«Строительство иархитектура»— это масштабная выставка строительных и архитектурныхпроектов, новыхтехнологийиоборудования, строительныхиотделочныхматериалов.

Разделы выставки: архитектура, проектирование, строительство; строительные материалы; керамическая плитка и камень; отделочные материалы, декор; напольные покрытия; краски, покрытия; оконные системы, фасады; ворота и автоматика, двери и фурнитура; инструмент, крепеж; системы автоматизации зданий; электрика, свет.

В рамках выставки состоится IX Архитектурно-строительный форум Сибири.

Также пройдет ежегодный конкурс архитектурных и дизайнерских проектов «Ордер Воплощения». Номинации конкурса: градостроительство, архитектура жилых зданий, архитектура общественных зданий, ландшафтная архитектура, дизайн и интерьер жилых и общественных зданий, малые архитектурные объекты и формы, культовые здания и сооружения.

Сайт выставки: https://www.krasfair.ru/events/build.

67

Научный журнал строительства и архитектуры

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ

DOI 0.25987/VSTU.2019.56.4.006

УДК 625.7/.8:625.083.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫХ ГЕРМЕТИКОВ В ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВАХ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

А. В. Бураков 1, Е. Е. Соболев 2

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина»1, 2

Россия, г. Воронеж

1Канд. техн. наук, преп. кафедры инженерно-аэродромного обеспечения, тел.: (8919)245-72-25, e-mail: schetchik777@mail.ru

2Адьюнкт кафедры инженерно-аэродромного обеспечения, тел.: (8980)530-90-99, e-mail: sobolev_jenia@mail.ru

Постановка задачи. Исследовать влияние напряженности постоянно магнитного поля на реологические характеристики аэродромных битумно-полимерных герметиков, применяемых для герметизации деформационных швов жестких аэродромных покрытий.

Результаты. В результате исследования установлено, что наиболее эффективным является модифицирование битумно-полимерных герметиков при следующем режиме их обработки в магнитном поле: напряженность магнитного поля 8,5×104 А/м; время обработки 2—3 минуты. При этом скорость ползучести и релаксации аэродромных герметиков увеличивается на 40 % по сравнению с необработанными материалами.

Выводы. Для прогнозирования механического поведения аэродромных битумно-полимерных герметиков в деформационных швах жестких аэродромных покрытий проведено экспериментальное исследование, учитывающее реологические особенности материала. Предложена методика проведения натурных испытаний на ползучесть и релаксацию аэродромных битумно-полимерных композитов, модифицированных магнитным полем различной напряженности с учетом температурного диапазона эксплуатации материала в покрытии.

Ключевые слова: жесткое аэродромное покрытие, деформационный шов, битумно-полимерный герметик, реологические характеристики, ползучесть, релаксация напряжений.

Введение. Сохранность и долговечность деформационных швов жестких аэродромных покрытий во многом определяется физико-механическими свойствами герметизирующих материалов. Как известно, такие материалы могут быть горячего и холодного отверждения [7, 15]. Наиболее широкое распространение на практике при герметизации деформационных швов жестких аэродромных покрытий применяют герметики горячего отверждения. Такие герметизирующие материалы получают на основе битума, модифицированного полимерами, резиновой крошкой, минеральными порошками [11, 16]. В битум добавляются полимеры, способные к хорошему смешению. Это могут быть эластомеры (стирол-бутадиен-стирол, стирол-бутадиен полибутадиен и др.) и пластомеры (полиэтилен, полипропилен, этиленвинилацетат, этиленметилакрилат и др.) [18—20, 22].

© Бураков А. В., Соболев Е. Е., 2019

68

В настоящее время технология производства модифицированных битумов хорошо изучена. Существуют два принципиальных метода производства полимерно-битумных вяжущих. Первый метод обеспечивает набухание и массообмен между смешиваемыми компонентами битума и раствора полимера. Метод реализуется при помощи механических мешалок различных видов и циркуляционных насосов [16]. Второй метод обеспечивает измельчение полимера непосредственно в битуме. Данный метод осуществляется при помощи работы оборудования, в составе которого присутствуют так называемые коллоидные мельницы [16].

Несмотря на быстро развивающиеся технологии производства битумно-полимерных композитов и дальнейшего их использования в конструкциях жестких аэродромных и дорожных покрытий, функциональные показатели самих герметизирующих материалов остаются низкими.

Так, разгерметизация деформационных швов, являющихся важным конструкционным элементом жестких аэродромных покрытий, значительно снижает срок их эксплуатации.

Нарушение герметизации швов может быть вызвано:

механическим повреждением герметика в швах;

старением герметика под воздействием климатических факторов;

нарушением адгезии герметика к стенкам камеры шва вследствие его старения или нарушения технологии заливки.

Удовлетворительная герметизация деформационных швов является одним из показателей, обеспечивающих расчетный срок эксплуатации покрытия в целом, а качество герметизации может определяется степенью водонепроницаемости швов [6].

Разработка перспективных технологий, влекущих за собой повышение физикомеханических и эксплуатационных характеристик, а также способов прогнозирования механического проведения битумно-полимерных композитов в деформационных швах жестких аэродромных покрытий является актуальной задачей для аэродромного строительства.

Представленное авторами в работе исследование предполагает дополнительное воздействие на битумно-полимерный аэродромный герметик магнитным полем [17].

Для прогнозирования механического поведения аэродромных битумно-полимерных герметиков в деформационных швах жестких аэродромных покрытий проведены испытания аэродромного герметизирующего материала на ползучесть и релаксацию. Предложено математическое описание данных механических процессов, учитывающее реологические особенности механического поведения герметика под нагрузкой [1—4, 8, 9, 13, 14].

1. Исследование процесса ползучести битумно-полимерных герметиков, модифицированных постоянным магнитным полем. Ползучесть битумно-полимерных гермети-

ков исследовалась при постоянных уровнях напряжений, возникающих в образце материала за весьма малый промежуток времени, то есть в результате так называемого ступенчатого нагружения:

где σ(t) — истинное значение напряжения в момент наблюдения t, Па; σk = const; h(t) — функция Хевисайда, h(t) = 0 при t < 0, h(t) = 1 при t ≥ 0 [6].

В начальный момент ступенчатого нагружения в герметизирующем материале возникают упругие деформации, а при достаточно больших напряжениях развиваются упругопластические, затем во времени развиваются деформации ползучести. При этом процесс деформирования герметика переходит от упругой или упругопластической его части к вязкоупругой плавно, без излома. Далее скорость ползучести уменьшается и через некоторый промежуток становится конечной величиной. В первом случае ползучесть называется ограниченной, во втором случае — установившаяся. Для практической оценки реологических характеристик битумно-полимерных герметиков выбран способ определения наибольших напряжений, при которых деформации ползучести ограничены [5, 12, 21].

69