Лазарев Сергей Иванович, заведующий кафедрой «Механика и инженерная графика», доктор технических наук, профессор
392000, РФ, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106
Ломакина Ольга Владимировна, доцент кафедры «Механика и инженерная графика»
392000, РФ, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106
Буланов Владимир Евгеньевич, доцент кафедры «Механика и инженерная графика»
392000, РФ, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106
Хорохорина Ирина Владимировна, доцент кафедры «Природопользование и защита окружающей среды»
392000, РФ, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106
Introduction. Currently, the purification of wastewater and technological solutions by membrane methods is considered a promising way to neutralize liquid waste. Therefore, the task of developing an engineering method for calculating baromembrane devices is a challenge. Studies on methods involving calculation of design and process variables, membrane equipment design, research of technological features of membrane devices, selection of design schemes, as well as methods of strength and rigidity analysis, are investigated.
Materials and Methods. Basic elements of the body of the combined membrane apparatus are considered, a design scheme is proposed, and a method for calculating the strength and rigidity of the main load-bearing element, the cover, is described.
Results. The methods determine the required dimensions of shells and plates for the development of a combined membrane apparatus, and evaluate the strength properties of the devices of this class. The construction elements of the apparatus (primarily, the load-bearing covers) must meet not only the requirements of efficiency and quality of separation and cleaning of solutions, but also the conditions for safe operation. Therefore, the design of the device covers should be based on the optimal design dimensions (thicknesses of round plates, toroidal shells, and support rings). To test the method, the stress-strain state of the membrane apparatus structure was calculated for strength and rigidity. As an example, we consider one cover presented in the form of an open toroidal shell. The evaluation of the application of this technique, taking into account the fact that the shell is mated with a round plate in the inner diameter, and with a ring in the outer diameter, has provided the determination of the required parameters.
Discussion and Conclusions. The obtained method of analytical description of the mechanical impact on the elements of the combined apparatus and the example of calculating the toroidal shell and plate, enables to evaluate the stressstrain state of the structure for strength and rigidity. The results of the calculation of covers made of various materials at different pressures are presented. Loading the combined apparatus with transmembrane pressure made it possible to determine the required dimensions of the shells and plates for its design and development.
Введение. В настоящее время очистка сточных вод и технологических растворов мембранными методами считается перспективным способом обезвреживания жидких отходов. Поэтому вопрос разработки инженерной методики расчета баромембранных аппаратов является актуальным. Рассмотрены работы по методам расчета конструктивно-технологических параметров, проектированию мембранного оборудования, исследованиям технологических особенностей мембранных устройств, подбору расчетных схем, методов расчета на прочность и жесткость.
Материалы и методы. Рассмотрены базовые элементы корпуса мембранного аппарата комбинированного типа, предложена расчетная схема и описана методика расчета на прочность и жесткость основного несущего элемента — крышки.
Результаты исследования. Методика позволяет определить необходимые размеры оболочек и пластин для разработки мембранного аппарата комбинированного типа, оценить прочностные свойства аппаратов данного класса. Элементы конструкции аппарата (в первую очередь, несущие крышки) должны удовлетворять не только требованиям эффективности, качества разделения и очистки растворов, но и условиям безопасной эксплуатации. Поэтому проектирование крышек аппаратов должно производиться исходя из оптимальных конструктивных размеров (толщин круглых пластин, тороидальных оболочек и опорных колец). Для апробирования методики выполнен расчет напряженно-деформированного состояния конструкции мембранного аппарата на прочность и жесткость. В качестве примера рассмотрена одна крышка, представленная в форме открытой торообразной оболочки. Проведенная оценка применения данной методики, с учетом того, что оболочка сопряжена по внутреннему диаметру с круглой пластиной, а по внешнему — с кольцом, позволила определить необходимые размеры оболочек и пластин для проектирования и разработки аппарата.
Обсуждение и заключения. Полученная методика аналитического описания механического воздействия на элементы комбинированного аппарата и выполненный пример расчета торообразной оболочки и пластины позволяют оценить напряженно-деформированное состояние конструкции на прочность и жесткость. Приведены результаты расчета крышек из различных материалов при различном давлении. Нагружение комбинированного аппарата трансмембранным давлением позволило определить необходимые размеры оболочек и пластин для его проектирования и разработки.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.