Фасуляк В. Є. Гідравлічні розрахунки напірних трубопроводів-збирачів з дискретним входом рідини

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002380

Облікова картка дисертації

0824U002380.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 192 - Будівництво та цивільна інженерія

Спеціалізована вчена рада

ID 6011

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Напірні трубопроводи-збирачі (ТЗ) знайшли широке застосування в різних галузях техніки: водопостачанні (водозабірні споруди з трубчастими оголовками, інфільтраційні водозабори, променеві водозабори, водопровідні очисні споруди (швидкі фільтри); осушувальні системи меліорації, водопониженні (будівельні майданчики та забудовані території; водовідведенні (водовідвідні мережі, каналізаційні очисні споруди (біофільтри для біологічного очищення, піщані фільтри; теплопостачанні (сонячні колектори); вентиляції (витяжні системи); енергетиці (паропроводи-збирачі, градирні); машинобудуванні (дослідні стенди, ін.) Потік рідини у трубопроводі-збирачі формується за рахунок притоку струменів крізь отвори у його стінках. Витрата рідини уздовж ТЗ збільшується. Відповідно зростають гідравлічні втрати напору і затрата енергії на створення швидкісного напору потоку. Літературний аналіз свідчить, що при гідравлічних розрахунках напірних трубопроводів-збирачів усі автори беруть постійне значення гідравлічного коефіцієнта тертя λ по усій довжині ТЗ. Однак неповне врахування конструктивних параметрів ТЗ і гідродинамічних характеристик потоку зі змінною шляховою витратою спричиняє серйозні прорахунки при проектуванні ТЗ, що в свою чергу послаблює ефективність їх роботи. Метою даного дослідження є зменшення нерівномірності притоку рідини до напірного трубопроводу-збирача з врахуванням втрат напору на тертя. Об’ємна витрата рідини вздовж течії в ТЗ, внаслідок притоку струменів збільшується. Відповідно до цього відбувається зростання гідравлічних втрат напору уздовж ТЗ. Нехтування змінністю коефіцієнта гідравлічного тертя призводить до серйозних помилок при розрахунку ТЗ. Диференціал втрат напору на подолання тертя вздовж трубопроводу-збирача виражено через дві змінні - загальний робочий напір і незалежну змінну відстань. Отримано залежності для гідравлічного коефіцієнта тертя для ламінарного режиму течії рідини, який реалізується на початковій ділянці, а також для трьох ділянок турбулентного режиму течії: гідравлічно гладких труб, перехідного та гідравлічно шорстких труб, котрі розташовані одна за одною. Опираючись на диференціальне рівняння напірного руху рідини зі змінною витратою уздовж потоку, отримано рівняння для обчислення притоку рідини в трубопровід-збирач крізь отвори у його стінці для ламінарних потоків при змінному значенні коефіцієнта Дарсі. Також, за цих умов, виведено математичну залежність для розрахунку повного робочого напору потоку рідини в трубопроводі-збирачі. Змонтовано та описано експериментальний стенд, за допомогою якого проводиться дослідження шляхового надходження рідини в напірний ТЗ, котрий змонтований у футлярі. Робота стенду можлива при режимах наявності та відсутності транзитного потоку води в трубопровід-збирач. Описано методику проведення дослідів та обробки отриманих результатів. Розрахунки та побудова графіків проводились з використанням програми Microsoft Excel на персональному комп’ютері. Проведено розрахунок сумарної похибки вимірювань при проведенні досліджень на експериментальному стенді. Встановлено, що вона не перевищує 7,45%, що знаходиться в нормативних межах. Проведено аналіз відповідності отриманих теоретичних залежностей до даних експериментальних досліджень. Виявлено, що у певних інтервалах значень критерію Рейнольдса нерівномірність притоку води вздовж шляху до напірного ТЗ зменшувалась зі збільшенням показників критерію. При наявності транзитної витрати рідини в ТЗ на його початку, може відбуватись роздача рідини. Дисертаційна робота має економічний та екологічний ефекти, соціальне значення та технічні переваги порівняно з відомим розв’язанням задачі оптимізації роботи трубопроводів-збирачів. Винайдено «Спосіб регулювання припливу рідини в напірний трубопровід-збирач і пристрій для його реалізації» (Патент №128075 Україна МПК G05D 7/00, F17D 1/02, F17D 1/08, заявлено 16.05.2022, опубліковано 28.03.2024. Бюлетень №13. Інститут інтелектуальної власності). Технічною перевагою даного способу є усунення роздачі рідини з напірного ТЗ за наявності транзитного потоку на вході в трубопровід-збирач, та забезпечення притоку рідини в ТЗ по усій його довжині. Матеріали дисертаційних досліджень впроваджено в навчальний процес кафедри гідротехніки та водної інженерії, передано та впроваджено ТОВ «ТЕО ІНЖИНІРИНГ» (м. Львів) при проведенні проектних робіт.

Читати повністю

Публікації

1. Zhuk V. Dependency Between the Total and Effective Imperviousness for Residential Quarters of the Lviv City / Zhuk V., Vovk L., Matlai I., Popadiuk I., Mysak I., Fasuliak V. // Journal of Ecological Engineering. – 2020. - 21(5). - P.56-62.

2. Cherniuk V. V. Variability of Darci Friction Factor in Differential Equation for Enforced Flow in Collector-pipeline / V. V. Cherniuk, V. Ye. Fasuliak, I. V. Bihun, M. V. Cherniuk // Proceedings of CEE 2023. Civil and Environmental Engineering and Architecture. – Springer. Nature Switzerland AG 2023. – P. 58-69

3. Жук В. М. Експериментальне дослідження стоку з водопроникного бетонного покриття для високоінтенсивних дощів малої тривалості./ Жук В. М., Качмар І. З., Фасуляк В. Є. // Науковий вісник НЛТУ України, – 2019. - 29(9), - C. 132-135

4. Босак, М. П. Дослідження експлуатаційного режиму свердловин водозабору та водогону./ Босак М. П., Одуха М. С., Гвоздецький О. Г., Фасуляк В. Є. // Науковий вісник НЛТУ України, – 2019. - 29(9), - С. 126-131

5. Патент №128075 Україна МПК G05D 7/00, F17D 1/02, F17D 1/08. Спосіб регулювання притоку рідини в напірний трубопровід-збирач 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”. – № a202201571. – заяв. 16.05.2022. – опубл. 28.03.2024. – Бюл. № 13

5. Патент №128075 Україна МПК G05D 7/00, F17D 1/02, F17D 1/08. Спосіб регулювання притоку рідини в напірний трубопровід-збирач 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”. – № a202201571. – заяв. 16.05.2022. – опубл. 28.03.2024. – Бюл. № 13

6. 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

7. Жук В. М. Використання полідиметилсилоксанів для зниження випаровування із водної поверхні / Жук В.М., Гриців О.Б., Регуш А.Я., Фасуляк В.Є. // “Ресурси природних вод карпатського регіону” Матеріали ХХ міжнародної науково-практичної конференції (м. Львів 26-27 травня 2022 р): Збірник наукових статей. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2022. С. 90-92

8. Чернюк В. В. Змінність коефіцієнта тертя у диференціальному рівнянні для напірних потоків рідин у трубопроводах-збирачах. / В. В. Чернюк, В. Є. Фасуляк, І. В. Бігун, М. В. Чернюк // “Ресурси природних вод карпатського регіону” / Проблеми охорони та раціонального використання. Матеріали ХХІ міжнародної науково-практичної конференції (м. Львів, 25-26 травня 2023 р.): Збірник наукових статей. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2023. С. 80-85.

9. Жук В. М. Екологічні аспекти використання полідиметилсилоксанів для зниження VІ випаровування із водної поверхні / В. М. Жук, А. Я. Регуш, О. Б. Гриців, В. Є. Фасуляк.// «Ефективні технології і конструкції в будівництві та архітектура села» Матеріали VI vіжнародної науково-технічної конференції (м. Дубляни 8-9 червня 2023 р.): Збірник тез доповідей. – Дубляни: ЛНУП, 2023. С. 79-81

10. Cherniuk V. V. Variability of Darci Friction Factor in Differential Equation for Enforced Flow in Collector-pipeline / V. V. Cherniuk, V. Ye. Fasuliak, I. V. Bihun, M. V. Cherniuk // Proceedings of the XVIII International Scientific Conference “Rzeszów – Lviv – Košice” Current Issues of Civil and Environmental Engineering and Architecture, 6-8 September 2023, Rzeszów (Poland). P. 16

11. Фасуляк В.Є. Дощові сади як елемент сталого управління водними ресурсами в населених пунктах / Фасуляк В.Є., Жук В.М., Регуш А.Я., Гриців О.Б., Регуш В.А.// Proceedings of the 3rd International scientific and practical conference “Problems of creating scientific ideas about world development”, 3-6 October 2023) Ottawa (Canada) International Science Group. P. 16-17

12. Чернюк В. В. Урахування змінності коефіцієнта тертя у диференціальному рівнянні для напірних трубопроводів-збирачів / В. В. Чернюк, В. Є. Фасуляк, І. В. Бігун, М. П. Кулик // Збірник матеріалів V Міжнародної науково-технічної конференції “Водопостачання і водовідведення, проєктування, будівництво, експлуатація, моніторинг”, 18-20 жовтня 2023 року, м. Львів, Національний Університет “Львівська політехніка”. С. 26-27.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U002675

ПАНКЕВИЧ Володимир Вячеславович

Підтримка прийняття рішень щодо вибору віконних конструкцій житлових будівель з врахуванням безпекової ситуації

0824U002653

Зозулинець Вікторія Василівна

Кислотостійкі лужні цементи та композиційні матеріали на їх основі

0824U002532

Оксененко Катерина Олександрівна

Оцінювання надійності конструкцій спірально-фальцевих силосів для сипучих матеріалів

0824U002506

Комар Микола Антонович

Конструкції з клеєної та перехресно-клеєної деревини підсилені композитними стрічками

0824U002515

Мірчук Ірина Олегівна

Удосконалення методу проектування дорожнього покриття підвищеної довговічності на залізобетонних автодорожніх мостах