Bihun I. Hydraulic methods of regulating the development of fluid from pressure distribution pipelines

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0825U000615

Applicant for

Specialization

  • 192 - Будівництво та цивільна інженерія

14-09-2022

Specialized Academic Board

PhD 235

Lviv Polytechnic National University

Essay

The creation of highly efficient means of controlling pressure flows of liquids, in particular with variable path flow rate, is a promising direction for improving production technologies. Pressure distribution pipelines (PD) with discrete path distribution of liquid are used in various technical systems, in particular irrigation (drip and subsoil irrigation), agricultural aviation (spraying of plants), water supply and drainage (treatment plants), ventilation (inflow systems), energy (cooling systems of circulating water of thermal power plants and nuclear power plants), etc. In practice, uneven path distribution of liquid along the PD is implemented. The spread of pressure distribution pipelines and the lack of reliable methods for calculating the pressure distribution pipelines indicates the relevance of the task of improving their design methods and developing methods for regulating the unevenness of the path distribution of fluid along the pressure distribution pipelines. This dissertation presents the main areas of application of pressure distribution pipelines. The unevenness of the path distribution of fluid along the pressure distribution pipelines is regulated by changing their geometric parameters, in particular, by reducing the distance between the outlet openings, increasing the area of the outlet openings ωor along the flow and reducing the diameter of the distribution pipeline in the direction of the fluid flow in it. Purpose of the work: based on the analysis of theoretical and experimental studies, to indicate a way to refine the method of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines proposed at the National University “Lviv Polytechnic”. In order to obtain reliable results of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines at angles 0 ο    360 ο, it is recommended to omit the external pressure force directed non-orthogonally to the inner wall of the RT in the initial differential equation of fluid motion with a variable flow rate. An experimental stand was designed and manufactured to determine the flow rate coefficient values of output cylindrical nozzles with a lateral, orthogonal to their longitudinal axes, jet inlet into the nozzle and a stand for studying the path distribution of fluid from pressure distribution pipelines. The total relative error in determining the flow rate coefficient of output cylindrical nozzles with a lateral jet inlet on the experimental stand used is 0.71%. The dependence of the coefficient μ of the flow rate of cylindrical nozzles with a lateral, orthogonal to the longitudinal axis of the nozzle, on the angle β between the directions of water flow in the distribution pipeline and the jet entering the nozzle and separating from the RT was experimentally established. The experiments were carried out at different values of the ratio of the cross-sectional areas of the nozzle and the branch pipe in which it was mounted. By adjusting the angle , the value of the coefficient  was changed to 22.2% for only one nozzle. The highest throughput of the output cylindrical nozzles with a lateral, orthogonal to the nozzle axis, water jet input was obtained at an angle  = 0 ο. The lowest value of , i.e. the lowest throughput of the nozzles, was obtained at  = 90 ο and  = 135 ο. It is shown that by changing the angle  between the direction of the liquid flow in the distribution pipeline and the direction of the jet that is separated from it, it is possible to significantly regulate the value of the flow rate coefficient of cylindrical nozzles with a side liquid inlet and the unevenness of the liquid distribution along the pressure distribution pipelines. The results obtained will have significant practical significance. A “Method for regulating the flow of liquid into a pressure pipeline collector and a device for its implementation” has been invented, according to which, in the presence of a transit flow at the entrance to the collector pipeline, the distribution of liquid in its initial section is eliminated and the collection of liquid along the entire length of the collector pipeline is ensured. The regulation of the liquid flow is carried out by using the energy of the transit flow. The dissertation work is characterized by economic and environmental effects, has social significance and technical advantages compared to the known solution to the problem of optimizing the operation of distribution pipelines and collector pipelines. The results of the work were transferred to the Lviv City Municipal Enterprise “Lvivvodokanal” for the purpose of using them in hydraulic calculations to reduce the unevenness of the path distribution of liquid from pressure distribution pipelines in sewage treatment plants. The obtained dependencies were introduced into the educational process at the National University “Lviv Polytechnic” when teaching the subject “Hydraulics and Fire-fighting Water Supply”.

Research papers

1. І. Bihun. Coefficient of flow rate for outlet cylindrical nozzles with lateral inflow installed in distributive pipelines / І. Bihun, V. Іvaniv, V. Cherniuk // In the monograph „Water Supply and Wastewater Disposal. Designing, Construction, Operation and Monitoring”. Edited by Henryk Sobczuk, Beata Kowalska. - Publishing house: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2020. – S. 23-32

2. Bosak N. Studying the mutual interaction of hydraulic characteristics of water distributing pipelines and their spraying devices in the coolers at energy units / N. Bosak, V. Cherniuk, I. Matlai, I. Bihun // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. - № 3/8 (99). - P. 23-29.

3. Cherniuk V. V. Coefficient of Flow Rate of Inlet Cylindrical Nozzles with Lateral Orthogonal Inflow / V. V. Cherniuk, V. V. Ivaniv, I. V. Bihun, and Ja. M. Wojtowicz // Proceedings of CEE 2019. Advances in Resource-saving Technologies and Materials in Civil and Environmental Engineering. – Springer. Nature Switzerland AG 2020. – P. 50-57.

4. Бігун І. В. Особливості застосування напірних розподільних трубопроводів у різних технічних системах / І. В. Бігун // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Серія: Теорія і практика будівництва. – 2019. – № 1(2). – C. 14-20.

5. Flys I. Ya. Сylindric nozzles with lateral inlets installed in distributive pipeline. investigational bench for investigation of operation of nozzles / I. Ya. Flys, V. V. Іvaniv, І. V. Bihun. // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Серія: Теорія і практика будівництва. – 2019. – № 912. – C. 187- 192.

6. Іванів В. В. Застосування та методи гідравлічного розрахунку напірних трубопроводів-збирачів / В. В. Іванів, І. В. Бігун // Вісник національного університету водного господарства та природокористування: Збірник наукових праць. Технічні науки. Випуск № 4(88). – Рівне: Національний університет водного господарства та природокористування, 2019. – С. 76-89.

7. Volodymyr Pohrebennyk. Evaluation of the Pollution Level of Surface and Waste Water / Volodymyr Pohrebennyk, Mykhailo Kulyk, Iryna Bihun // Journal of Ecological Engineering. Volume 21, Issue 5, July 2020. - P. 180-188.

8. Cherniuk, V., Hnativ, R., Kravchuk, O., Orel, V., Bihun, I., Cherniuk, M. The problem of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines / EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies, Vol. 6, No. 7 (114), 2021, p. 93-103.

9. Volodymyr Snitynskyi, Petro Khirivskyi, Volodymyr Cherniuk, Ihor Hnativ, Roman Hnativ, Orest Verbovskiy, Irina Bihun. The Influence of SelfCleaning Processes on the Quality of Drinking Water of Stryi Water Intake Wells / Journal of Ecological Engineering (JEE), ISSN 2299-8993. 2022, No. 23(4), p. 25- 32.

10. Чернюк В. В. Напірні розподільні трубопроводи в енергетиці / В. В. Чернюк, В. В. Іванів, І. В. Бігун // Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії як альтернативні первинним джерелам в регіоні. Матеріали X-ої міжнародної наук.-практичн. конференц. (4-5 квітня, 2019 р.): Збірник наукових праць. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2019. – С. 62-67.

11. Чернюк В. В. Напірні трубопроводи-збирачі у водопостачанні та водовідведенні / В. В. Чернюк, В. В. Іванів, І. В. Бігун // Ресурси природних вод карпатського регіону / Проблеми охорони та раціонального використання. Матеріали Вісімнадцятої міжнародн. наук.-практичн. конференц. (м. Львів, 23- 24 травня, 2019 р.): Збірник наукових статей. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2019. - С. 254-257.

12. Bihun І. V. Coefficients of flow rate of nozzles with lateral inlets installed in pressure distributive pipelines / І. V. Bihun, V. V. Іvaniv, V. V. Cherniuk // Proceedings of the 3rd International Scientific-Practical Conference Water Supply and Wastewater Disposal: designing, construction, operation and monitoring. October, 23th -25th, 2019, Lviv, Ukraine. – Lviv: Lviv Polytechnic Publishing House 2019. - S. 256-258.

13. Kulyk M. Determination of the procedure for elimination of polluting components from industrial and drainage sewage / M. Kulyk, I. Bihun // 3-я міжнародна науково-практична конференція Водопостачання і водовідведення: проектування, будівництво, експлуатація, моніторинг. (23-25 жовтня, 2019 р.): Матеріали конференції. - Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2019. - С. 55-56.

14. I. V. Bihun Coefficient of Flow Rate of a Nozzle with Lateral Inlet for Regulation of Fluid Dispensation from Distributive Pipelines / Bihun I. V., Ivaniv V. V., Cherniuk V. V. // 2nd Polish IWA Young Water Professionals Conference “Emerging Technologies in Water and Wastewater Sector” Warsaw 12- 14. 02.2020.

15. Чернюк В. В. Пропускна здатність вихідної циліндричної насадки з бічним входом залежно від кута підведення струменя / В. В. Чернюк, С. В. Андреюк, І. В. Бігун, В. Є. Фасуляк // Ресурси природних вод карпатського регіону / Проблеми охорони та раціонального використання. Матеріали Дев'ятнадцятої міжнародної науково-практичної конференції (м. Львів, 8-9 жовтня 2020 р.): Збірник наукових статей. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2020. - С. 151-156.

16. The influence of self-cleaning processes on the quality of drinking water of Stryi water intake wells. V. Snitynskyi, P. Khirivskyi, V. Cherniuk, I. Hnativ, R. Hnativ, I. Bihun. / Proceedings of the IV International Scientific-Practical Conference Water Supply and Wastewater Disposal: Designing, construction, operation and monitoring. 20-22 October, 2021, Lviv. P. 183-184.

17. Заявка на винахід № a202201571. Україна, МПК G05D 7/00, F17D 1/02, F17D 1/08. Спосіб регулювання притоку рідини в напірний трубопровідзбирач і пристрій для його реалізації / В. В. Чернюк, В. В. Іванів, І. В. Бігун, В. Є. Фасуляк, М. В. Чернюк (Україна); Національний університет “Львівська політехніка”. Заявлено 16.05.2022. Український інститут інтелектуальної власності. – 9 с.

Similar theses