CC BY
31
иоших вентиляторов позволило устранить трынное вихреобрашванне н межлопат очных саналах, тем самым решив весьма актуальное плачу повышения чкономичсской эффек-тиностн игахгных вентиляционных систем в аироном диапазоне изменения их параметров п счет повышения КПД вентилятора на •¿расчетных режимах их работы Нровелен-•ые -экспериментальные исследования на базе «нтшиггора ВЦГ-7А покачали, что повышение <ПД на номинальном режиме составляет 2 %, -л нерасчетном режиме </ - 0,4<у _ повышение К7Ц] составляет 14 %.
БИКШЮГРД'М 1ЧЕСКИЙ СПИСОК
I Baciai,си Л Я О мощности, потребляемой для устранения отрыва поюкз на крупюм цилиндре » Материалы по итогам научно-исслеловатсльсквх работ самолетостроительною факультета 'ГашПИ. Ташкент ТашПИ. 1972.вып. »5. С. 43-48.
2. Повышение аэродинамической погруженности центробежных «ентиытпров/Ъ. Н. Макарон, С. П. Белов, В. ». Фомин. С. А. Валкон // Изв. вузов. Горный журнал. 2008. № 6. С. 55-59.
3. ПрандтльЛ,, Титьеис О. Гилро- и аэромеха-инка. М.:ОНТИ НКТТ1СССР. 1935. т. 2.283 с.
4. Центробежные вентиляторы ! под ред Т. С Сопамахшюй [нлр.], М: Машиностроение, 416с.
5. ШшхтингГ. Теория пограничного слоя. М. Наука. 1974.687 с.
УДК 622.44
АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА С РАДИАЛЬНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ РЕГУЛЯТОРОМ
В. И. Фомин
Г нснолмонанием метода конформных преобразовании получено уравнение идеальной амроднналш-чссюй характеристики центробежного вентилятора со встроенным в него радиальным энергетическим rcryjtxrojjoM Устаношюно. что характеристика мцшинира имеет яино выраженный нелинейный характер. Указанное позволяет сушсетвснно увеличить глубину экономичною регулирования гаэоотеасывающнж вентиляторов с радиальным энергетическим регулятором, тем самым существенно повысить эюономичес-г.ю эффективность шахтных вентиляционных систем, что позволяет реннпь актуальную задачу обеспечения конкурентоспособности горных предприятий
Ключевые слом: зэролипамичеекзя характеристика, радиальный энергетический регулятор, •лркуляиия. расход, инхрсисгочник.
Using а method о ("conform transformations an equation was received with ideal aerodynamic characteristics oi centrifugal vennlator with a built-in radial power regulator. It is established thui ventlatnr characteristics have vividly pronounced non-linear character. This allows to increase greatly intensity of economic regulating of ^■removing ventilators with radial power regulator, thus \o increase greatly economic efficiency of mine •ermbition systems and to solve the actual task of mining enterprises competitiveness.
Key words', aerodynamic characteristics, radial power regulator, circulation, consumption, eddy source.
Радиальным энергетический регулятор (РЭР). нивелированный в конструкцию центробежного вентилятора, являясь составной мастью зэрогазодинамическн связанных элементов его проточной части, делает акту альной задачу теоретического исследований а о влияния на идеальную аэродинамическую характеристику вентилягора.
Идеальная аэродинамическая характеристика турбомашииы без регулирующего устройства представляет собой отрезок прямой линии в координатах у, -</т [ 1 ]. Уравнение теоретической характеристики в указанном сиасме координат определяется двумя параметрами: - коэффициент теоретическою давления при нулевом расходе и Ф. - угол наклона идеальной характеристики к оси </т -и может бьиь записано в виде
Ут^О-К^т. (1)
V«»
где К„
•; фг =агсДО- коэффи-
циенты теоретической? давления и расхода турбомлшнны.
Для обеспечения методологической преемственности идеальной аэродинамической характеристикой центробежного вентилятора с интегрированным в него РЭР будем считал, графическое изображение функционально? зависимости ею коэффициента тсоретическоп
давления ч», от коэффициента теоретического рзехода При неизменности геометрических параметр™ регулятора. Тогда, в соответствии с обшими принципами аэрогазодннамикн [4]:
(2)
-2 ГГ
где А'р = 1)р I---приведенный коэффициент
ПГ
расхода управляющего потока через РЭР; -Коэффициент сопротивления РЭР; </( расход управляющего потока через РЭР.
(' учетом закрутки потока на входе уравнение идеальной аэродинамической характерна икн центробежного встилятора с РЭР норна щчшепиил ь в пиле
Р ь- «Л
V? - V ,л - А яЧо ' * «У. — Г ГТ •
где цп = </т ♦ -«?»+ 112
(3)
В формуле (3) у, представляет г . коэффициент шфкуляпии у правляюшего и.- г -ъ на входе в рабочее колесо, определяема в формуле
о-
гас коэффициент. характеризующий о-
циркуляции РЭР ог рзехода управляются потока; А" - коэффициент влияния закрутч» потока в полости высокого давления корпус» центробежного вентилятора на циркуляины управляющего потока; у(| - коэффициент илг хуляции потока в полости высокого давлевп корпуса центробежного вентилятора. Я^» расчета А'^ и К1 воспользуемся резуль; гами. прнвелсипимя я р;»бо»^х |2,3]. Формуе»
для определения . АГ, уи после соответствующих преобразований, с учетом работ [1. 3], получим в виде
К?,
* (Л^ -1)(Яр ^ Ар соя 02р I)
8АрСо$^р
(Л
(61
где Кг формпараметр круговой решетки профилей энергетического регулятора; 0,( - поляр-ьый угол положешяточки выхода профиля РЭР ь;а канонической области течения |л]
В соответствии с формулами (3) (7) уравнение идеальной аэродинамической характеристики центробежного вентилятора с РЭР будет иметь вид.
ч, ^
(й)
Проведенный математический анализ показывает. ч то уравнение (8) представляет со-степенную функцию коэффициента расхода, причем ц = */пи(соогвет сгвуег </Я1М цеитробеж-
мол) вешилятора бея POP, для которого «/„=</,. так как достигается при у, - О. то есть при .( ° 0. С учетом неизменности геометрических параметров РЭР можио сделать вывод, «по
чг? достигает максимального значения в диапазоне 0 < о < ч в зависимости от соотно-шепия геометрических параметров встгтнля-тора, и РЭР и определяется по формуле:
W rrtx>\
-2
соопмоикнии «УМ^И-пиопов уравнения то ест ь геометрических пар:чме!ров центробежного вентилятора и
РЭР достигается у? = 0 при </, = 0 В пом случае </а -
На рисунке приведена идеальная аэродинамическая характеристика центробежного ченгшигтора с РЭР. Графики показывают, что характеристика вентилятора с РЭР имеет большой диапазон ее изменения но величине и форме в сравнении с аэродинамической характеристикой цетробежного вентилятора без РЭР. Целенаправленный выбор геометрических параметров центробежного венгпля-гора и РЭР позволяет в широком диапазоне изменять максимальный коэффициент теоре-тичеекого давления вент или гора и, что принципиально важно, функшюнальпую зависимость прироста коэффициента теоретического
давления у* от коэффициента расхода </ . Следует обрвпгть внимание, что значение при г/, = 0 определяется геометрическими
»-7J
Идеальная а:»родинамнчсская характеристика ценгробежнот о вентиля тора с РЭР:
/ - классический цешщюбежиый венпиштор: 2 цснтр>)6сжный ненпшытор с РЭР; J ч onmpi.ftt-м-ыый ее/или штор е Р'}Р,
обеепщчиватчим v» " 0 при = 0
параметрами РЭР. в части диаметра входною
коллектора Рр, и цетробежного вентилятора, характеризующими его аэродинамическую
нагружениость. При лом у?^ не зависит от ширины входного каната РЭР, в то время как
диаметр />р оказывает на его величину существенное влияние.
При рассмотрении идеальной аэродинамической характеристики центробежного вентиля тора с РЭР геометрические параметры вентилятора останутся неиэмсиншАИ, я то время как вид теоретической характеристики существенно изменяется. Для пояснения ион-чии данного явления необходимо обратить яниманпе на слслстине. вытекающее из уравнения Эйлера для гурбоманнш [I]. РЭР представляет собой теоретическую круговую решетку с вихрсисточником на входе в виде сингулярной особенности, интенсивность которой зависит от параметров вентилятора в силу аэрогазодннамнчсской взаимозависимости, вследствие чего при потенциальном обтекании неофаничепным потоком круговой решетки бесконечно тонких профилей в се центре возникает вихрсисточннк, шгтененв-ность которого зависит от аэродинамических параметров решетки.
Таким образом, в теоретической круговой решетке центробежного вентилятора с РЭР при изменении энергетических характеристик управляющего потока, то есть интенсивности аихренсточннка, происходи изменение угла входа патока в круговую решетку при фиксированном значении коэффициента се расхода <?т. По мере увеличения интенсивности вихреисточннка происходи! поворот основного потока па входе в круговую решетку профилей в направлении ее вращения. Указанное, в соответствии с уравнением Эйлера для теоретической турбомашнны (1], приводит к изменению коэффициента теоретического лавлсоня
по сравнению с ^.соответствующего у.иу входа р1( теоретического профиля круговой решен ки.то есть ведет к возникновению режима изменяемой циркуляции.
Поскольку энергетические параметры управляющего потока являются функциями
коэффициента теоретического давления то
при изменении коэффициента расхода </. идеальной круговой решетки профилен происходи! изменение циркуляции на входе а нее. По этой причине идеальная аэродинамическая характеристика вращающейся круговой решегки профилей с РЭР, н отличие от линейной для классической круговой решетки профилей, имеет вид степенной функции, форма которой определяется се параметрами и геометрией РЭР.
Таким образом, применение РЭР позволяет добн пЛя существенного диапазона »вменений коэффициента теоретического давления
у? вращающейся круговой решетки, что очень важно для шахтных центробежных венлтля-гороч.
С учетом предложенных расчетов спроектирован радиальный энергетический регулятор РЭР 47-85 для газоотсасывающего вентилятора комбинированного проветривания У ВЦГ-7А [5). позволивший на 58 % увеличить глуби-
ну экономичного регулирования но сравнению с упрощенным направляющим аппаратом.
БИШЮГ РА<1»1 тяжий ап К.ТЖ
1. Иванов О II., Малченко В. О. Аэродинамика и вентиляторы. Л.. Mauuiuoci pocitiii.% 1986.280 с
2. КосаревН II.. Микарои Н. И Математ ические модели аэродинамики вращающихся круговых решеток аналитических профилей произвольное формы со струйным управлением циркуляцией, научное издание. Екатеринбург. Iivt-во УГГУ, 2005 93 с.
3. Косаре* Н. П,. Макарон И. И Дэродивамшт центробежных нентнлягорон со струйным управ-лсиием обтеканием Н Изв. УГГУ. Выи. 22. 2007 С93-100.
4. Лойцмш кии л. Г. Механика жидкости и гам М: Наука. 1978.736 с.
5 Патент 2029!35(Россия). М.кл. F 04 D: 7/ 08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров; 3M1UL 23.12.91; опубл. в БК 1995. №5.
УДК 622.24.05.055
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА БЕСКЕРНОВОГО БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН
Н. Б. Ситников. И. А. Бсрдов
flu основании математической модели процесса бурения общего вида произведён Лишни основных существующих показателей процесса бурения глубоких скважин самозагачивающимся породоразрушаю-швм инструментом 11олупешме пывады проверены на конкретном примере, результаты проверки подтвердили все теоретические положения статьи.
Ключевые слова: математическая модель, параметры режима бурения, возмущения, ограничения, минимум удельных затрат, моторесурс иородоратрутаюшето инструмента, уравнение оптвмалн. максимум проходки.
On the basis of mathematical model of general dnllmg processes analysis has been made of mam exisling Indications of drilling processes of deep boreholes by seff-sharpening rock desmiction instrument. Some conclusions made are checked no a concrete example, results of the cheeking were confirmed by all theoretical positions of the article.
Key words: mathematical model, parameters of drilling process, disturbance, limits, minimum of specific expenses, motor resource of rock destruction tool, optimal equation, maximum of drifting.
