Обгрунтування динамічних та конструктивних параметрів вібраційної машини для знезаражування та зміни властивостей води

ОБГРУНТУВАННЯ ДИНАМІЧНИХ ТА КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ ВІБРАЦІЙНОЇ МАШИНИ ДЛЯ ЗНЕЗАРАЖУВАННЯ ТА ЗМІНИ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВОДИ

JUSTIFICATION OF DYNAMIC AND CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF A VIBRATION MACHINE FOR DISINFECTION AND CHANGE OF WATER PROPERTIES

Сторінки: 36-43. Номер: №6, 2019 (279)
Автори:
Н.О. КОСТЮК, А.І. ГОРДЄЄВ, О.А. ГОРДЄЄВ
Хмельницький національний університет
N.O. KOSTIUK, A.I. HORDEEV, О.A. HORDEEV
Khmelnytsky National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-279-6-36-35
Рецензія/Peer review : 11.12.2019 р.
Надрукована/Printed : 12.01.2020 р.

Анотація мовою оригіналу

Створено обладнання, яке застосовує низькочастотні вібрації, для формування кавітаційних полів у рідинних субстанціях, що обробляються з метою зміни їх властивостей та знезаражування. Для дослідження динаміки роботи вібраційної машини і аналізу впливу режимів роботи приводу та конструктивних параметрів на ефективність процесу знезаражування і зміну властивостей води побудовано динамічну модель та систему диференційних рівнянь, які описують процеси, що проходять у робочому органі вібраційної машини. З аналізу аналітичної моделі отримано графічні залежності впливу конструктивних параметрів та режимів роботи приводу на зміну максимального тиску у робочому органі вібраційної машини. За допомогою відеозйомки проведено візуалізацію процесів, що проходять у робочому органі вібраційної машини та встановлено виникнення кавітаційних процесів у робочому органі вібраційної машини. У результаті проведених досліджень встановлено виникнення кавітаційних процесів, які можуть впливати на реальний максимальний тиск у робочому органі вібраційної машини, тому є необхідність провести експериментальні дослідження по вимірюванню дійсного максимального тиску в запропонованому обладнанні для встановлення оптимальних параметрів приводу: частоти та амплітуди коливань, розмірів поршня та насадка їх співвідношення.
Ключові слова: властивості води, знезаражування, вібраційні машини, кавітація.

Розширена анотація англійською мовою

Equipment that uses low-frequency vibrations for the formation of cavitation fields in liquid substances, which are processed with the purpose of changing their properties and decontamination, was created. To study the dynamics of the vibration machine and to analyze the effect of the drive modes and design parameters on the efficiency of the process of disinfection and change of water properties, a dynamic model and a system of differential equations describing the processes taking place in the working body of the vibrating machine are constructed. In the analysis of the dynamic model, the following assumptions are used: when the fluid oscillations, the law of liquid indissolubility (there is no gap – cavitation), the effect of temperature on the liquid is not taken into account, the amount of dissolved air content is taken into account. From the analysis of the analytical model graphical dependences of the influence of the design parameters and modes of operation of the actuator on the change of the maximum pressure in the working body of the vibrating machine were obtained. As a result of the conducted researches it is established that with increasing frequency of oscillations, piston diameter and amplitude of oscillations maximum pressure in the pulsation chamber increases. It was also found that with increasing oscillation frequencies and decreasing nozzle diameter, the maximum pressure in the pulsation chamber increases. Through video recording, the processes occurring in the working body of the vibrating machine were visualized and the occurrence of cavitation processes in the working body of the vibrating machine was determined. As a result of the conducted researches the occurrence of cavitation processes that can influence the real maximum pressure in the working body of the vibrating machine is established, therefore it is necessary to carry out experimental researches on measuring the real maximum pressure in the proposed equipment to establish the optimal drive parameters: frequency and amplitude of oscillations, piston sizes and sizes. nozzle of their ratio.
Keywords: water properties, decontamination, vibrating machines, cavitation.

References

1. Silin R.I., HordeevA.I., V.V. Tretko V.V., Soroka I.I. Cavitation treatment and its effect on water composition. Bulletin of the TUP.  №3.  2002.  pp. 253-257.
2. Silin R.I., HordeevA.I. Scientific and technical bases of development of vibration machines for influence on water properties. Vibrations in Engineering and Technology. 2009.  No. 4 (56)  pp. 141-148.
3. Vitenko T.M. Hydrodynamic cavitation in mass-exchange chemical and biological processes: monograph . Ternopil, 2009. 224 p.
4. Shevchuk L.I., Aftanaziv I.S., Strogan O.I. Vibrating electromagnetic cavitator of resonant action // Automation of production processes in mechanical engineering and instrumentation / Ukrainian Intermediate. scientific-technical Sat. Nat. University of Lviv Polytechnic. No. №45. 2011.  pp. 374-380.
5. Shevchuk L.I., Aftanaziv I.S., Strogan O.I., Starchevsky V.L. Low-frequency vibration resonance cavitators: a monograph. Lviv: Publishing house of Lviv Polytechnic. 2013. 173 p.
6. Pat. for utility model №101525 of Ukraine. IPC B01F 3/00, Hydrodynamic Inkjet Cavitator / Yavorsky V.T., Suhatsky Y.V., Mnykh R.V., Olenich R.R., Kurilets O.G. Lviv Polytechnic National University; – № in 2015 01762; applications 27.02.2015; publ. 9/25/2015, Bul. №18. 3 p.
7. Silin R.I., Baran B.A., HordeevA.I. Water properties and modern methods of its purification: monograph. Khmelnitsky: KhNU, 2009.  254 p.
8. Patent for utility model. No. 94358 of Ukraine, IPC B01F 5/00. Piston type vibrating cavitator for fluid activation and decontamination / Silin R.S, Hordeev A.I., Kopytsyak O.A. (Ukraine); applicant and patentee Khmelnitsky Nat. Univ. in 2014 05860; Statement 05/30/2014 Posted on 10/11/2014. Bul. № 21. 4 p.
9. Pat. for utility model 116031 of Ukraine, IPC C02F 9/00. Device for hydrocavitation water disinfection / Silin R.I., Hordeev A.I., Hordeev O.A. Migal V.G. Ganziuk A.L. (Ukraine); applicant and patentee Khmelnitsky Nat. Univ. in 2016 10060; Statement 03.10.2016; Publ. 10/05/2017, Bul. № 9. 4 p.
10. Pat. for utility model №126495 of Ukraine. IPC С02F 1/00, Vibrating machine for decontamination of aquatic environments / А.І. Hordeev, N.O. Kostyuk; No. in 2018 10090; applications 02.01.2018; publ. 08/28/2018, Bul. №12. 6 sec.
11. Altshul A.D., Kiselev P.G. Hydraulics and aerodynamics (fundamentals of fluid mechanics). M .: Publishing House of Literature on Construction, 1965. 274 pp.
12. Popov D.N. Non-stationary hydromechanical processes. M .: Mechanical Engineering, 1982. 240 pp.