Kinematic characteristics of two-phase flows in waterjet cutting

Abstract

1 Академия государственной противопожарной службы МЧС России (Академия ГПС МЧС России); г. Москва, Россия; 2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); г. Москва, Россия А ННОТА Ц И Я Введение. При гидроабразивной резке двухфазный поток, состоящий из воды и абразивных твердых частиц, двигается с высокой средней скоростью. Разрушение твердых материалов и сплавов обусловливает требование большой силы, а следовательно, сверх высокой скорости потока. Такие потоки сильно отличаются от природных и хорошо изученных потоков при гидротранспорте и гидрообработке. Определение кинематических характеристик при гидроабразивной резке представляет собой самостоятельную задачу. Материалы и методы. Представлены результаты полевых исследований определения основных базовых кинематических характеристик двухфазного потока. Условия транспортирования твердых частиц, эффективность их использования при резке, а также оценка энергетических потерь определены их физическими свойствами. Выявление особенностей двухфазных потоков, отличий от потоков воды -часть инженерных расчетов, направленных на эффективность их использования в различных сферах деятельности, в том числе и при пожаротушении. Результаты. Были проведены расчеты разнозернистости двухфазного потока, средневзвешенной плотности частиц, составляющих твердую фазу, расходной и действительной плотности потока. Приведены расчеты плотности двухфазного потока объемно-весовым способом и путем интегрирования распределения плотности твердых частиц по глубине. Выводы. Показано, что при гидроабразивной резке действительная плотность превышает расходную плотность на 8,5 %, что ниже значений, рекомендованных для гидротранспорта. Все инженерные расчеты необходимо вести с использованием значений действительной плотности потока. Полученные в настоящей работе кинематические характеристики являются основой для расчета дополнительных потерь напора на 1 м рукавной линии установки пожаротушения при транспортировке огнетушащих веществ. К ЛЮЧ ЕВЫЕ СЛО ВА: гидроабразивная резка, двухфазный поток, кинематические характеристики, разнозернистость, плотность двухфазного потока, абразив Д Л Я Ц ИТИРОВА НИ Я: Алешков М.В., Волгина Л.В. Кинематические характеристики двухфазных потоков при гидроабразивной резке // Вестник МГСУ. A B ST R ACTIntroduction. In waterjet cutting, a two-phase flow consisting of water and abrasive solid particles moves at a high average speed. Destruction of hard materials and alloys requires a large force and, therefore, a high flow rate. Such flows differ utterly from natural and well-studied flows in hydraulic transport and hydroprocessing. Determination of kinematic characteristics in the waterjet cutting is an independent task. Materials and methods. The results of field studies to determine the essential kinematic characteristics of the two-phase flow are presented. The conditions of transporting the solid particles, the efficiency of their application in cutting as well as the assessment of energy losses. The revelation of features...