05. Петрашев А. И., Князева Л. Г. Повышение пропускной способности шланга с электронагревательной спиралью для подачи загущенного консерванта на распыление

Печать

УДК 631.3.02:621.643.3

DOI: 10.15507/2658-4123.031.202104.559-576

Повышение пропускной способности шланга с электронагревательной спиралью для подачи загущенного консерванта на распыление

Петрашев Александр Иванович
заведующий лабораторией хранения и защиты техники от коррозии Всероссийского научно-исследовательского института использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (392022, Российская Федерация, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, д. 28), доктор технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7949-6883, Researcher ID: ABD-2066-2021, Scopus ID: 57211665518, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Князева Лариса Геннадьевна
главный научный сотрудник лаборатории хранения и защиты техники от коррозии Всероссийского научно-исследовательского института использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (392022, Российская Федерация, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, д. 28), доктор химических наук, доцент, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3232-2210, Researcher ID: S-4930-2017, Scopus ID: 7003449084, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Защита от коррозии рабочих органов сельскохозяйственной техники выполняется путем пневматического нанесения загущенных консервантов с нагревом. Для этого внутрь шланга подачи консерванта на распыление вводят проволочную спираль и подключают ее к источнику тока. Известно, что толщина проволоки и шаг навивки спирали влияют на гидравлическое сопротивление течению жидкости. Однако не установлено, как диаметр спиральной вставки и ее нагрев влияют на пропускную способность канала гибкого шланга. Цель исследования – повышение пропускной способности гибкого шланга с электронагревательной спиралью. Для этого нужно определить ее геометрические параметры, минимизирующие гидравлическое сопротивление течению загущенного консерванта и уменьшающие затраты энергии на нагрев материала в шланге.
Материалы и методы. Предложено исследовать две электронагревательные спирали одной длины и различного диаметра, выполненные из одинаковых отрезков стальной сварочной проволоки. Разработан стенд для исследования влияния параметров спирали на гидравлическое сопротивление шланга. На нем определялись потери давления в шлангах со спиралями и в гладком шланге при течении по ним масла моторного отработанного и загущенного консерванта. Оценивалась пропускная способность шланга с холодной и нагретой спиралью.
Результаты исследования. Обоснован способ нагрева консерванта в пристенном слое шланга. При этом его пропускная способность повышается в полтора раза с меньшими затратами энергии (в 2,4 раза), чем при нагреве консерванта в центральной части шланга. При ламинарном режиме течения потери давления в шланге в 2 раза ниже от спирали, равной 0,85 диаметра канала шланга, чем от спирали, равной 0,67 диаметра канала.
Обсуждение и заключение. В результате выполненных исследований определен рациональный способ размещения электрической спирали возле стенки канала обогреваемого шланга. При пониженной температуре воздуха снижение вязкости загущенного консерванта за счет нагрева в шланге способствует уменьшению потерь давления до 50 % и увеличению его пропускной способности в 1,4–2,0 раза. Использование нагревательной спирали в шланге c загущенным консервантом позволит минимизировать потребление энергии при консервации техники на открытых площадках хранения.

Ключевые слова: обогреваемый шланг, пропускная способность, расход, гидравлическое сопротивление, спиральная вставка, загущенный консервант, вязкость

Благодарности: авторы выражают благодарность рецензентам, чья критическая оценка представленных материалов и высказанные предложения по их совершенствованию способствовали значительному повышению качества настоящей статьи.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Петрашев А. И., Князева Л. Г. Повышение пропускной способности шланга с электронагревательной спиралью для подачи загущенного консерванта на распыление // Инженерные технологии и системы. 2021. Т. 31, № 4. С. 559–576. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.031.202104.559-576

Заявленный вклад соавторов:
А. И. Петрашев – проведение теоретических и экспериментальных исследований, формулировка цели и выводов.
Л. Г. Князева – обзор литературы, обработка и анализ полученных результатов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 19.07.2021; одобрена после рецензирования 10.11.2021;
принята к публикации 15.11.2021

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Миронов Е. Б., Воронов Е. В., Шишарина А. Н. Современные разработки и технологии в области хранения сельскохозяйственной техники // Аграрный научный журнал. 2019. № 6. С. 93–96. doi: https://doi.org/10.28983/asj.y2019i6pp93-96

2. Некоторые проблемы ингибирования атмосферной коррозии стали отработавшими моторными маслами / Л. Г. Князева [и др.] // Практика противокоррозионной защиты. 2012. № 1. С. 60–65. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21183407 (дата обращения: 06.11.2021).

3. Kinetics and Mechanism of Electrode Reactions in Corrosion of Some Metals Covered with Oil Films in Acid and Neutral Chloride Environments / V. I. Vigdorovich [et al.] // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. Vol. 52, Issue 7. P. 1157–1165. doi: https://doi.org/10.1134/S2070205116070170

4. Properties of Petroleum and Synthetic Oils as Bases for Anticorrosion Materials / V. I. Vigdorovich [et al.] // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2019. Vol. 55, Issue 4. P. 412–423. doi: https://doi.org/10.1007/s10553-019-01046-0

5. Эффективность использования высших карбоновых кислот и алифатических аминов в качестве маслорастворимых антикоррозионных присадок и загустителей масел / В. И. Вигдорович [и др.] // Журнал прикладной химии. 1996. Т. 69, № 4. С. 611–619. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23261888 (дата обращения: 06.11.2021).

6. Tanygina E. D., Vigdorovich V. I. Effect of a Solvent and an Anticorrosive Additive on the Processes That Occur on the Phase Boundary and in the Phase Volume // Polymer Science, Series D. 2018. Vol. 11, Issue 3. P. 312–319. doi: https://doi.org/10.1134/S1995421218030188

7. Быков В. В., Голубев М. И. Защита лесохозяйственных машин от коррозии консервационными составами на основе отходов производства с учетом параметров окружающей среды // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 4. С. 30–33. doi: https://doi.org/10.31044/1684-2561-2019-0-30-33

8. Петрашев А. И. Гидравлические основы технологического процесса нанесения консервационного состава // Наука в центральной России. 2020. № 2. С. 83–92. doi: https://doi.org/10.35887/2305-2538-2020-2-83-92

9. Vigdorovich V. I., Shel’ N. V. Theoretical Foundations and Practical Development of Few-Component Anticorrosive Oil-Based Conservation Materials // Protection of Metals. 2005. Vol. 41, Issue 4. P. 394–401. doi: https://doi.org/10.1007/s11124-005-0055-7

10. Устройство для нагрева и нанесения защитного материала : патент 2420359 Российская Федерация / Петрашев А. И. [и др.]. № 2009107463/05 ; заявл. 27.02.2009 ; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. 11 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37747231 (дата обращения: 06.11.2021).

11. Устройство для нагрева защитной смазки при нанесении на сельхозмашины : патент 2525493 Российская Федерация / Петрашев А. И., Клепиков В. В., Шумов Ю. А. № 2013109670 ; заявл. 04.03.2013 ; опубл. 20.08.2014, Бюл. № 23. 10 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37451471 (дата обращения: 06.11.2021).

12. Петрашев А. И., Клепиков В. В. Технические решения проблемы консервации сельхозмашин вязкой мастикой с подогревом // Наука в центральной России. 2019. № 4. С. 114–122. doi: https://doi.org/10.35887/2305-2538-2019-4-114-122

13. Лукьянов П. В., Мешков И. В. Структура и расход закрученного потока жидкости в криволинейной трубе // Прикладна гідромеханіка. Гідромашини і гідроагрегати. 2018. № 2. С. 15–22. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/inhpn_2018_2_5 (дата обращения: 06.11.2021).

14. Enhancement of Laminar and Transitional Flow Heat Transfer in Tubes by Means of Wire Coil Inserts / A. García [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2007. Vol. 50, Issues 15–16. P. 3176–3189. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.01.015

15. Flow Pattern Assessment in Tubes with Wire Coil Inserts in Laminar and Transition Regimes / A. García [et al.] // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2007. Vol. 28, Issue 3. P. 516–525. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2006.07.001

16. Назмеев Ю. Г., Конахина И. А. Интенсификация теплообмена при течении вязкой жидкости в трубах с винтовой накаткой // Теплоэнергетика. 1993. № 11. С. 59–62. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37062584 (дата обращения: 06.11.2021).

17. Investigation of a Heat Transfer Augmenter as a Fouling Cleaner and Its Optimum Geometry in the Tube Side of a Condenser / S. R. Yang [et al.] // Experimental Thermal and Fluid Science. 1992. Vol. 5, Issue 6. P. 795–802. doi: https://doi.org/10.1016/0894-1777(92)90123-M

18. Thermohydraulic Efficiency of Tubes with Internal Spiral Finning / A. N. Skrypnik [et al.] // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2018. Vol. 91, Issue 1. P. 52–63. doi: https://doi.org/10.1007/s10891-018-1718-y

19. Hydraulic Resistance of Tubes with Internal Helical Finning Designed by Deforming Cutting [Электронный ресурс] / I. A. Popov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. Vol. 980. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/980/1/012004

20. Гайфуллин А. М., Зубцов А. В. Обтекание пластины с подвижной поверхностью // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2009. № 4. С. 73–78. URL: https://mzg.ipmnet.ru/ru/Issues.php?y=2009&n=4&p=73 (дата обращения: 06.11.2021).

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.