CC BY
15
Бринь О.И., Копанский Н.Н. Исследование свойств шпона, пропитанного антипиренами
Проанализированы свойства шпона, обработанного антипиренами. Исследовано зависимость поглощения антипирена от влажности шпона, а также влияние поглощенного антипирена на потерю массы при проведении огневых испытаний. Установлено, что начальная влажность шпона существенно влияет на его пропитку. Для получения трудногорючей фанеры необходимое содержание антипирена составляет 104 кг/м3. Для получения такого содержания антипирена шпон влажностью 70 % необходимо пропитывать 70 мин, а влажностью больше 100 % - только 8 мин.
Ключевые слова: шпон, пропитка, антипирен, влажность, потеря массы.
Bryn O.I., Kopanskyy M.M. Research of influence fire-retardant solution on veneer properties
The influence of fire-retardant solution on veneer properties is analysed. The dependence of salt absorption on veneer moisture content and dependence of adsorbed fire-retardant on the loss of mass are investigated. The fire-retardant content must be about 104 kg/m3 for providing the I-st group of heat-resistance. Veneer by moisture content over 100 % must be impregnated 8 min and 70 % moisture content veneer - 70 min.
Keywords: veneer, impregnation, fire-retardant, moisture content, loss of mass.
УДК 532.5.53.08:681.1 Доц. 1.В. Д1лай, канд. техн. наук -
НУ "Львгвська полгтехтка "
ДОСЛ1ДЖЕННЯ КОЕФ1Ц1ЕНТА К1НЦЕВИХ ЕФЕКТ1В ВИТРАТНО1 ХАРАКТЕРИСТИКИ КАП1ЛЯРА
Отримано залежност для визначення коефщента кшцевих ефекпв витратно! характеристики на осжга експериментального дослщження параметрiв потоку газу в про-хщному каналi кашляра. Проаналiзовано похибки складових залежностей для визначення коефщента кшцевих ефеюгв i отримано коефщенти впливу цих складових. Ви-конано оцшювання гранично! похибки визначення коефщента кшцевих ефектсв. Виз-начено, що вищу точшсть забезпечуе залежшсть, в яку не входить дiаметр прохщного каналу кашляра. Оцшено вплив похибки визначення коефщента на похибку визначення дозовано! катляром витрати газу.
Ключовг слова: катляр, коефщент тнцевих ефектЬв, витрата газу.
Висв^лення предмету. У контрольно-вим1рювальнш техшщ, особливо в газоаналггичнш, застосовують р1зш дросельш елементи, за допомогою яких задають основш параметри (тиск, витрату) газових потоюв. Проектування газо-вих схем пристро!в на основ1 дросел1в потребуе одержання !х адекватних мате-матичних моделей, дослщження впливу уих складових на витратну характеристику дроселя.
Аналiз дослiджень i публiкацiй показуе, що серед дросельних елемен-т1в найперспектившшими для побудови газодинам1чних пристро!в е катляри, насамперед скляш, оскшьки вони можуть забезпечити стабшьш витратш характеристики [1]. У робот [2] наведено математичну модель капшяра, яка, окр1м геометричних розм1р1в його прохщного каналу, параметр1в стану дозованого газу (в'язюсть, густина), режиму роботи (тиски на вход1 1 виход1 капшяра, температура газу), мютить також коефщент кшцевих ефекпв. Цей коефщент введено для врахування особливостей протжання газу у початковш та кшцевш дшян-
ках прохщного каналу катляра, проте наведене значення коефщента дае знач-нi розбiжностi з експериментом.
Метою роботи е розроблення методики визначення коефщента кшце-вих ефектiв та оцiнка його впливу на витратну характеристику дослщжуваного капiляра.
Експериментальн1 методи визначення коефщента к1нцевих ефект1в
1. Визначення коеф1щента з витратноУ характеристики. Протiкання газу цилщдричним каналом капiляра описують залежнютю [3]
О = А [7Г+2 -1], (1)
де: О - масова витрата газу через капшяр; А = 4п ц //Е - коефiцiент витрати; ц -коефiцiент динамiчноl в'язкост газу за температури Т ; Е - коефiцiент кiнцевих ефектiв; 2 = У В - комплекс розмiрiв прохiдного каналу i параметрiв стану газу; У = КХ- комплекс розмiрiв каналу, параметрiв виду газу i температури; К = Е d4// 2 - конструктивний комплекс; d, / - вiдповiдно дiаметр i довжина про-хiдного каналу катляра; X = (512 Кг Т) -1 - параметричний комплекс газу;
=Кц / М - газова стала; Кц - унiверсальна газова стала; М - молекулярна маса газу; В = Р„2 -Р- - комплекс тискiв; Р„, Р- - значення абсолютного тиску вщпо-вiдно на входi i виходi катляра, якi визначають як суму вщповщних надлишко-вого Рн та атмосферного тисюв.
Коефiцiент Е юнцевих ефектiв капiляра можна визначити за вимiряними значеннями величин, якi входять у залежтсть (1). Для цього було виконано ек-спериментальнi дослщження витратних характеристик капiлярiв на лабораторий витратомiрнiй установцi, яка складаеться з високоточного плiвкового витра-томiра i зразкових засобiв для вимiрювання надлишкового та барометричного (атмосферного) тисюв, температури дозованого газу [3].
Залежшсть для визначення Е, отримана iз (1), мае вигляд
; = ПО-[жd4B(256RгТО)1 -/цЦ . (2)
Оскiльки експериментальнi дослщження виконанi iз залученням плiвко-вого витратомiра, який вимiрюе об'емну витрату Q, залежно (2) доцiльно масо-ву витрату О представити через об'емну О = Q Р- / Т), внаслiдок чого одер-жаний вираз для визначення Е можна подати так:
; = 8пRг Т цр-
жd 4В (256 Q2 Р„ ц) 1 -/Q-1
(3)
Через те, що на розраховане за (3) значення коефщента Е безпосередньо впливають похибки визначення в'язкостi, температури, витрати, вхщного i ви-хщного тискiв дозованого газу, вимiрювання довжини, а також дiаметра прохщ-ного каналу катляра, то важливо ощнити граничну похибку визначення ко-ефiцiента кiнцевих ефектiв.
1.1. Ощнювання граничноУ похибки визначення коеф1ц1ента \
Оцiнку виконано на основi положень теорп похибок вимiрювань [4], зпдно з якою
5? = \КМ\5М + \Кт\5т + Щ5, + \Ка\5а + \Кв\Зв + \КРн\5Рн + |КР„|5р,, (4)
де: 5\, 5т, 5,, 5,1, 5в, 5Рн, 5Р, - граничнi вiдноснi похибки вiдповiдно в'язкосп,
температури, довжини i дiаметра прохiдного каналу, об'емно! витрати, надлиш-кового на входi та абсолютного тиску на виходi капшяра; Км, Кт, К,, Ка, Кв,
д? р
КРн, КР - коефiцieнти впливу, визначеш за виразом — —, де р - вщповщний
др ?
згаданий вище параметр.
К\= К, = (1 - д)-1; Кт = 1; Кй = 4(1 - д-1); Кв = Км-2; КРн = 2(1 + Км[ -1] КР, = Км([РнР- +1] -1),
де д = п14В(256вР,,\)-1; 41 = (256в\)-1; Ча = па4Рн дг.
1.2. Приклад ощнювання похибки визначення коефщ1ента \
У табл. 1 наведено значення складових гранично! похибки визначення коефщента Е, пiд час дослщження капiлярно! трубки дiаметром 1=0,2 мм та довжиною прохiдного каналу ,=110 мм, через яку протжае азот за Т=293,15 °С i надлишкового тиску Рн =90 кПа на входi капiляра. Значення вимiряно! при цьому об'емно! витрати в через дослщжуваний капiляр за абсолютного тиску Р,= \00 кПа на його виходi становить 8,34 л/год.
Значення вщносних похибок величин, якi входять в (3), при виконанш експериментальних дослщжень також наведено в табл. 1.
Табл. 1. Коефщкнти i значення складових граничног похибки визначення
коефщкнта ктцевих ефектгв каптяра
т 1 1 в Рн Р,
5, % 1 0,03 0,02 1,0 0,2 0,16 0,2
К -6,74 1,0 -6,74 30,96 -8,74 10,14 -3,4
|К| 5, % 6,74 0,03 0,13 30,96 1,75 1,62 0,68
Визначена таким чином за (4) гранична похибка становить 8р « 42 %.
Отже, похибка коефщента Е, е занадто великою i найбшьший внесок у цю по-хибку спричинений похибкою визначення дiаметра i його коефiцiентом впливу. Тому нижче запропоновано методику визначення коефщента Е, iз залежностi, яка не мютить дiаметра 1 прохiдного каналу капшяра.
2. Визначення коефщента за двома точками витратноУ характеристики
Одержати залежнють для визначення коефщента Е, можна з системи двох рiвнянь (1), записаних вщповщно для ,'-! тау-! експериментально отрима-них точок. Така система мае вигляд:
О, = А,\J\TZ, -1
О3 = Ау [ТТГ!^ -1
(6)
де: О1 i О], А1 i Aj, 2^ i 2] - вщповщно масова витрата газу через капшяр, коефь цiент витрати капiляра та комплекс розмiрiв прохiдного каналу i параметрiв газу для И та]-1 експериментальних точок.
1з системи (6) отримуемо рiвняння для визначення Е
; = 8п/ О ЦцТ]В - ОЦТВ . (7)
ь О,2 ТВ] - О/ Т] В, у '
Якщо залежно (7) перейти до об'емних витрат, а також забезпечити в процес виконання експерименту постшну температуру (Т, = Т] = Т , а цим самим i в'язюсть ц,- = ц = ц) газового потоку, а також постшний абсолютний тиск на ви-ходi капiляра Рщ = рк = Р-, то вона набувае вигляду
; = птг \(В-М). (8)
г Р- (В] -Q?В,) ^
Надалi залежнiсть (8) використовуеться для оцiнювання гранично1 по-хибки визначення Е.
2.1. Оцшювання граничноУ похибки коефщ1ента \
У цьому разi залежнють для оцiнювання гранично1 похибки 8г;р визначення коефiцiента Е кшцевих ефектiв мае вигляд
8г;р = \Кц\5ц + \Кт\8т + \К/\8, + \Kq\sq, + ^ + |Крн|8^ + ^8Рн + |КР,|8р, , (9) де, крiм вщомих, 8Q¡, 8Q], 8Рн, 8Рн - граничнi вщносш похибки вiдповiдно
об'емних витрат i надлишкових тисков на входi капшяра для /'-го i ]-го вимiрю-вань; КQ¡, КQ], КРн, КРн - коефщенти впливу.
Залежностi для визначення коефщенпв впливу
Км= Кт = К/ = 1; КQ¡= В]^, 4ь, 41 42; КQ] = В, Q ] 4ь] 41 42; Крн = В]4РРн (Рн + Р- ); КРГ = -В^Р? ( + Р-);
КР- = 41
(10)
Q,(Р]н) -Qj(Р,н) \-242Р-(2Р]н-Q?Р,н),
де 41 =(В, - Q1BJyl■; 42 = ^2 В] - Q? В,)-1; 4ь, = &В, - + Q12 В} );
4Ь] =( В - 2Qj Qi В] + Q2 В] ); 43 = 2QгQ] ( - QJ■); 4р = 4142 43.
2.2. Приклад оцшювання похибки визначення коефщ1ента \ кшцевих ефект1в
У табл. 2 наведено значення складових гранично! похибки визначення коефщента Е при дослiдженнi того ж капшяра, на тому ж газi i за тих умов ро-боти, що i в прикладi 1.2. Коефщент Е визначений для пари заданих значень тиску Рн =90 кПа i Рн =30 кПа на входi капшярно! трубки. Значення вимiряних при цьому об'емних витрат через дослщжуваний капiляр за абсолютного тиску
Pw=\00 кПа на його виходi становить Q,=8,34 л/год, а Qj=2,42 л/год. Похибки i коефiцieнти обчисленi вiдповiдно за формулами (9) i (\0).
Табл. 2. КоефЩенти i значення складових граничноi похибки визначення
коеф^ента %
т 1 Qt Qj Pi Pj Pw
5, % \ 0,03 0,02 0,2 0,2 0,\6 0,\6 0,2
К \,0 \,0 \,0 -¡2,86 П,86 \4,92 -\2,87 -3,05
|К| 5, % \,0 0,03 0,02 2,57 2,37 2,39 2,06 0,6!
Отже, визначена за двома точками витратно! характеристики гранична похибка становить 88? « \\ %, тобто е iстотно меншою, шж з витратно! характеристики (за одшею точкою). Крiм того, оскшьки пiд час виконання експеримен-тальних дослiджень вимiрювання надлишкового тиску на входi капiляра вико-нують одним i тим же вимiрювальним засобом (манометром) як для Р" так i для P", то завдяки цьому iснуе часткова компенсащя систематично! похибки 8е. Це стосуеться i вимiрювання витрати через катляр. 1з врахуванням цього ви-раз для обчислення гранично! похибки 88? можна представити так:
8f = \KM\8M+\Kt\8t + |K,\8, + KQ8Q + KQ 8Q + Kf" 8fH + Kf" 8fH + \Kpw\8pw, (\\)
де KQ = |KQ + Kq\; K2Q = |Ka| +|KQj|; Kf = |Кр» + Kj\; Kf = \Kp»\ +\Kpj„\.
Оскшьки коефщенти впливу Kq i Kqj за похибок витрат i KP„ i КРн за похибок тискiв мають рiзнi знаки, то запис коефщенлв KQ i Кр" як модуль !х алгебра!чно! суми свiдчить про компенсацiю вщповщних систематичних похибок. На основi виконаних дослiджень прийняте спiввiдношення мiж випадко-вою 8е i систематичною 8е складовими вiдносних похибок 8 вимiрювання витрат плiвковим витратомiром i надлишкових тискiв зразковим пружинним манометром як 8е = 884, де 8 = 8е + 8е.
Значення гранично! похибки з урахуванням частково! компенсацп систематичних похибок при вимiрюваннi витрат i тисюв, становить 88? « 9 %.
Як видно з отриманих результапв, застосування друго! методики визначення коефщента забезпечуе у декшька разiв меншу граничну похибку.
Оскiльки 88? е значно бшьшою вiд усiх похибок величин, яю входять у
витратну характеристику (див.табл. \), то необхiдно дослiдити !! вплив на визначення витрати за залежнютю (\).
Гранична похибка визначення витрати
За вщомими похибками величин, mi входять у математичну модель витратно! характеристики капшяра (\), можна розрахувати граничну похибку 8Qp визначення витрати
8q = \КМ\8М +|Кг|8т +|К,|8, + |Kd|8d + |К\8\ + К"8 +|Кр„|8pw. (\2)
Табл. 3 мютить значення коефiцiентiв впливу вщповщних величин, роз-рахованих за виразами, одержаними в Maple (в статп не наведет) i складовi
гранично! похибки SQ визначення витрати Q для катляра з тими ж розмiрами прохщного каналу i за тих умов роботи як i для вищенаведених прикладiв.
Табл. 3. КоефЩенти i значення складових граничноi похибки визначення
витрати Q
T l d Pn Pw
5, % 1 0,03 0,02 1,0 9 0,16 0,2
K -0,77 0,11 -0,77 3,54 -0,11 1,16 -0,39
|K| 5, % 0,77 0,003 0,015 3,54 1,03 0,19 0,08
Визначена таким способом гранична похибка витрати газу, дозованого катляром, становить SQ =5,6 %, а середньоквадратична похибка (величини, яю
входять в залежтсть (1) е не корельованими) не перевищуе 4 %.
З аналiзу табл. 3 випливае, що найбшьшу частку в похибку визначення витрати вносять похибки визначення дiаметра, в'язкосп i коефiцiента кiнцевих ефектiв. Аналiз також показуе, що похибки цих параметрiв можна зменшити, наприклад, якщо використовувати точнiшi данi [5] в'язкосп газiв. Це забезпечуе одночасно зменшення похибки визначення дiаметра [3], а також похибки визначення коефщента $ i в кiнцевому результат - похибку визначення витрати.
Висновки. Отримано залежносп для визначення коефщента кшцевих ефектiв витратно! характеристики на основi експериментального дослiдження параметрiв потоку газу в прохщному каналi катляра. Показано, що вищу точ-тсть визначення коефiцiента забезпечуе залежнiсть, з яко! виключений дiаметр прохiдного канала катляра. Виконано ощнювання гранично! похибки визначення коефщента. Оцiнено вплив похибки визначення коефщента на похибку визначення дозовано! капшяром витрати газу.
Л1тература
1. Теплюх З.М. Принципи побудови високоточних дросельних синтезатор1в газових суш-шей / З.М. Теплюх // Вюник Нацюнального ушверситету "Льв1вська полггехнжа". - Сер.: Автоматика, вим1рювання та керування. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська псштехнжа". - 2006. - № 551. - С. 87-94.
2. Голубев И.Ф. Вязкость газовых смесей / И.Ф. Голубев, И.Е. Гнездилов. - М. : Изд-во Госкомстандартов, 1971. - 327 с.
3. Дшай 1.В. Газодинам1чний метод визначення д1аметра кашляра / 1.В. Дшай, З.М. Теплюх // Вюник Нацюнального ушверситету " Льв1вська полггехнжа". - Сер.: Теплоенергетика. 1нжене-р1я довкшля. Автоматизащя. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська жштехнжа". - 2010. - № 677. - С. 128-134.
4. Обозовський С.С. Теоретичш основи iнфсрмацiйнс-вимiрювальнсi' технжи. (Загальш питання i теор1я похибок) / С.С. Обозовський. - К. : НМК ВО, 1991. - 222 с.
5. Schley P. Viscosity Measurements and Predictions for Natural Gas International journal of Thermophysics / P. Schley, M. Jaeschke, C. Küchenmeister and E. Vogel. - 2008. - Vol. 25, No. 6, November 2004. - Pp. 1623-1652.
Дилай И.В. Исследование коэффициента концевых эффектов расходной характеристики капилляра
Получены зависимости для определения коэффициента конечных эффектов расходной характеристики на основании экспериментального исследования параметров потока газа в проходном канале капилляра. Проанализированы погрешности составляющих зависимостей для определения коэффициента конечных эффектов и получены коэффициенты влияния этих составляющих. Оценена граничная погрешность опреде-
ления коэффициента конечных эффектов. Установлено, что высшую точность обеспечивает зависимость, в которую не входит диаметр проходного канала капилляра. Оценено влияние погрешности определения коэффициента на погрешность определения дозированного капилляром расхода газа.
Ключевые слова: капилляр, коэффициент концевых эффектов, расход газа.
Dilay I.V. The coefficient of end effects of capillary flow characteristics investigation
The dependences for coefficient of end effects of capillary flow characteristics determination based on parameters gas flow experimental research in throttle pass channel are obtained. The constituent dependences errors for coefficient of end effects determination are analyzed and coefficients of constituents influence are obtained. The valuation of limiting error for coefficient of end effects determination is fulfilled. Determined, that higher accuracy ensures dependence, which not include throttle pass channel diameter. The coefficient error influence on error of gas flow dosed by capillary determination is evaluated.
Keywords: the capillary, coefficient of end effects, gas flow.
УДК 658.1+536.5 Доц. В.О. Фединець, д-р техн. наук;
студ. О.В. Фединець - НУ "Львiвська полiтехнiка "
ТЕХН1КО-ЕКОНОМ1ЧНЕ ПОР1ВНЯННЯ МЕТОД1В ВИМ1РЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ГАЗОВИХ ПОТОК1В
Проведено аналiз традицшних та нових метсдав вимiрювання температури газо-вих потоюв. Наведено !х переваги i недолжи та можливють застосування залежно вщ технолопчних особливостей об'екта дослщження. Технiко-економiчне ж^вняння ме-тодiв вимiрювання дало змогу вибрати оптимальний метод як за техшчними, так i за екож^чними показниками.
Ключовг слова: температура, газовий потж, дослщження, термоперетворювач, технiко-економiчне порiвняння.
Вступ. Точнють вим1рювання температури газових потоюв залежить вщ вибраного методу вим1рювання, вщ метролопчних характеристик засоб1в вимь рювання, вщ умов 1 мюця вим1рювання, способу встановлення первинного тер-моперетворювача (ТП) та багатьох шших фактор1в. Виб1р методу вим1рювання для цього конкретного об'екта й умов його експлуатацп становить складну проблему, осюльки необхщно знайти оптимальний розв'язок, враховуючи вели-ку юльюсть чинниюв, як часто можуть бути суперечливими.
Ми провели анал1з метод1в вим1рювання температури газових потоюв та !х техшко-економ1чне пор1вняння з метою використання для неперервного ви-м1рювання температури газових потоюв.
Аналiз методiв вимпрювашш. Сьогодш найбшьше поширення отрима-ли електричш контактш методи вим1рювання температури газових потоюв за допомогою термоперетворювач1в опору 1 термоелектричних перетворювач1в [1]. У вггчизнянш 1 заруб1жнш л1тератур1 в останш роки з'явилися роботи, в яких дослщжено 1 розроблено нов1 методи вим1рювання температури газових потоков.
Розроблено акустичш ТП, принцип ди яких побудовано на вим1рюванш швидкосп поширення акустичних хвиль у газь Швидюсть звуку в газовому по-тощ залежить вщ його стискуваносп 1 при вщомому х1м1чному склад1 е пропор-
