CC BY
12
значеннями величини об'емного всихання (pv) та величини точки насичення вологою деревинних клггин (WTH) можна точнiше визначити коефщент об'емного заповнення штабелiв пиломатерiалiв (заготовок), що завантажують-ся в сушильш камери, тобто уточнити 1х облж, а вiдповiдно уточнити облж витрат теплово1 та електрично1 енергп в процесах нагрiвання i сушшня, якi вiднесено до одиницi об'ему пиломатерiалу. Коефiцiент варiацп результатiв експериментальних дослiджень коливався в межах V=2...16 %, що е харак-терним для деревини рiзних порiд. Коефщент точностi не перевищував 4,5 %.
Л1тература
1. Билей П.В. Сушка древесины твердых и лиственных пород / П.В. Билей. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во "Экология", 2002. - 224 с.
2. Вштошв 1.С. Деревинознавство : навч. поабн. / 1.С. Вштошв, 1.М. Сопушинський, А. Тайшшгер. - Льв1в : Вид-во "АпрюрГ, 2007. - 312 с.
Билей П.В., Комбаров А.М., Билей П.П. Исследования физических свойств древесины дуба
Проведены экспериментальные исследования таких физических свойств древесины дуба: количество годовых колец в 1 см; начальная влажность древесины; плотность древесины для начальной влажности, в абсолютно сухом состоянии и условном; величина усушки древесины - объёмное, в тангентальном и радиальном направлении относительно волокон.
Ключевые слова: плотность, объёмная масса, влажность, усушка, точка насыщения волокон, древесина, дуб черешчатый, физические свойства.
Biley P.V., Kombarov A.M., Biley P.P. The study of physical properties of the wood of oak
Conducted here are experimental investigations of the fallowing physical properties of the wood of oak: the number of annual rings per cm.; initial moisture content of the wood; wood density for the initial moisture content, in oven - dry arbitraly dry states; the amount of wood shrinkage - volumetric, in spiral and diagonal grains.
Keywords: density, volumetric mass, moisture, shrinkage, saturation point fiber, wood, oak, physical properties.
УДК 66.021 Проф. В.М. Атаманюк, д-р техн. наук; астр. Р.В. Ходор1еський;
студ. М.М. Басгстий - НУ "Льегеська полгтехтка "
Г1ДРОДИНАМ1КА СТАЦ1ОНАРНОГО ШАРУ ГРАНУЛЬОВАНОГО КРУПНОПОРИСТОГО СИЛ1КАГЕЛЮ
Наведено результати експериментальних i теоретичних дослщжень гщродина-мжи руху пов^ря ^зь шар гранульованого силжагелю. Отримаш критерiальнi за-лежносп дають змогу прогнозувати енергетичш затрати на процес десорбци, тобто визначити екож^чну доцшьшсть застосування процесу, що е дуже важливим на стади проектування апара™ зi стацюнарним шаром адсорбенту.
Ключоег слова: гщродинамжа, дисперсний матерiал, стацюнарний шар, адсор-бщя, силжагель.
Постановка проблеми. Адсорбцшш процеси широко застосовують у х1м1чнш промисловосп з метою отримання високочистих речовин або видь лення цшьового продукту. Процес адсорбцп реал1зують в установках кипля-
чого або стацюнарного шару адсорбенту. Найпоширешшими у хiмiчнiй про-мисловостi е апарати зi стацiонарним шаром адсорбенту, яю працюють по-чергово, тому що цей тип адсорберiв дае змогу продовжити термiн експлу-атацп адсорбенту порiвняно з апаратами киплячого шару, у яких частинки адсорбенту внаслщок ствударяння мiж собою та зi стiнками апарату швидко стираються з утворенням дрiбнодисперсноl фракцп, яку необхщно вловлюва-ти. Зазначене також стосуеться i процесiв десорбцп, затрати на яю можуть бути значно вищими, нiж на процес адсорбцп. Тому дослщження пдродина-мiки фiльтрування газового потоку ^зь стацiонарний шар адсорбенту тд час сорбцп та десорбцп е актуальними.
Анал1з останн1х дослщжень. Дослiдженням гiдравлiчного опору стацюнарного шару дисперсного матерiалу присвячено багато робгг [1-7]. Авто-ри на основi експериментальних дослiджень втрат тиску [1-9] представляють розрахункову залежнiсть ДарсьВейсбаха у виглядi модифiкованого двочлен-ного рiвняння Ергана, визначаючи при цьому невiдомi коефiцiенти "А" i "В". Однак отримат авторами результати стосуються виключно дослiджуваних матерiалiв, i не враховують впливу режиму руху газового потоку та геомет-ричних параметрiв апарату на втрати тиску, тому не можуть бути використа-ш для iнших матерiалiв та апарапв, якi мають iншi геометричнi розмiри. У роботах [10-12] експериментальнi дослщження представляють у безрозмiрно-му вигл_вд Ей = А ■ Кетх-(Не^г ). Цi розрахунковi залежносп е бiльш ушвер-сальними i 1х можна застосовувати у випадку подiбностi гiдродинамiчних характеристик процесу i геометричних симплексiв. Але, як свщчать дослщжен-ня авторiв [13, 14], використання цих залежностей без проведення додатко-вих експериментальних дослщжень призводять до значних похибок тд час розрахунку втрат тиску i 1х використання можливе лише для приблизного розрахунку. Вiдомо, що ушверсальних розрахункових залежностей, якi б повною мiрою враховували, вплив форм частинок i шорсткостi 1х поверхнi на структуру шару дисперсного матерiалу, i вiдповiдно, енергетичних затрати на процес, на цей час не юнуе.
Мета дослщжень. Метою ще! роботи е дослщження гiдравлiчного опору стацюнарного шару силжагелю та представлення результапв експериментальних дослiджень у безрозмiрнiй формi, зручнiй для використання в ш-женернiй практицi для проектування нового адсорбцшного обладнання.
Силiкагель е одним з найбшьш поширених адсорбенпв, що широко застосовуеться в промисловосп. Вiн е продуктом зневоднення гелю крем-тево! кислоти, який отримують шляхом оброблення розчину силiкату натрто мiнеральними кислотами або кислими розчинами !х солей. Розмiр гранул зна-ходиться в межах вiд 0,2 до 7 мм, насипна густина залежно вiд марки силжа-гелю i гранулометричного складу е в межах 100-800 кг/м3. Питома поверхня частинок силжагелю становить 400-500 м2/г. Зовнiшнiй вигляд дослщжува-ного силжагелю - це прозорi скловиднi зерна неправильно! форми.
Для визначення усередненого дiаметра частинок гранульованого крупнопористого силжагелю марки КСКГ (ГОСТ 3956-76) його простовали
за допомогою стандартних сит, роздiляли на окремi фракци i розраховували за залежшстю [15]
—=£—
1=1 ^ '
(1)
де XI - масова частка фракци з розмiром частинок di.
Гранулометричний склад силжагелю зображено на рис. 1, iншi характеристики наведено у табл. Коефщент форми частинок силжагелю "Ф" i ко-ефщент взаемного екранування поверхнi частинок " Кп", яка омиваеться га-зовим потоком приймали вщповщно до рекомендацiй [15].
Табл. Основш характеристики силшагелю марки КСКГ
dч.■103, м Рнас., кг/ 3 /м3 Р м3/ Р /м3 Р м3/ Рш, /м3 а, м2/м3 Ф Кп
4,67 510 0,768 0,36 963,6 0,8 0,85
0 2 4 6
Рис. 1. Гранулометричний склад силжагелю марки КСКГ (ГОСТ 3956-76)
Значення питомо! поверхш шару, яка омиваеться потоком повггря розраховували за залежшстю [7]
а = а0-(1 -еш )■ Кп, (2)
де: а0 - питома поверхня одте! частинки; еш - порiзнiсть шару.
Дослiдження втрат тиску в стащонарному шарi силiкагелю проводили на установщ та згiдно з методикою, описаною у роботi [12]. Результати ек-спериментальних дослiджень втрат тиску як функци фжтивно! швидкост для силiкагелю наведено на рис. 2.
Для визначення втрат тиску в стащонарному шарi дисперсного матерь алу використовують залежнiсть Дарсi-Вейсбаха. Невщомою величиною у цiй залежностi е коефщент гiдравлiчного опору стацiонарного шару, який необ-хiдно визначити експериментально. Вiдомо, що коефiцiент гiдравлiчного опору шару Л представляють як функщю числа Рейнольдса Л = / (Яе) у виглядi
1 А
Л = — + . Яе
(3)
де А i В коефiцiенти, якi визначають експериментально. Для знаходження не-вщомих коефiцiентiв А i В залежшсть Дарсi-Вейсбаха приводять до модифь кованого рiвняння Ергана [12] i представляють у виглядг
АР = Аш 9л (1 -Бш) Не ■ ио 8 ■ ёЧ бШ
■ +
3 ■р 1 -б
* = А ■ 9Л (1 -Бш)2
позначимо А = А „
8-ёЧ
на представити у виглядi
i 5 = В
4 ёч-б 3-р 1 -б
-■ио,
(4)
4 ёч
АР
Не ■Оо
= А* + В* ■и0,
тодi залежшсть (4) мож-
(5)
де: л - коефщент динамiчноl в,язкостi газового потоку; р - густина газового потоку; а - питома поверхня шару дисперсного матерiалу, який оми-ваеться газовим потоком; Н - висота шару дослщжуваного матерiалу; ио -ф^ивна швидкiсть фiльтрування газу.
0 2 4 6
Рис. 2. Залежшсть втрат тиску в стащонарному шар1 силтагелю в1д фттивноХ швидкоспи
Щоби визначити невiдомi коефщенти "А*" i "В*", експериментальнi значення представляють у виглядi графiчноl залежност АР/(Н ■ио) = /(ио) (рис. 3). Як видно iз рис. 3, експериментальш данi можна апроксимувати прямою лшею i за вiдрiзком, який вщтинае лiнiя на осi ординат, визначаемо ко-ефщент А*, а за тангенсом кута нахилу прямо! до ос абсцис - коефщент В*. Тодi залежнiсть (4) можна представити у виглядi
АР
= 13325 + 62оо ■ и.
(6)
Не ■Оо
Отримана залежшсть (6) дае змогу прогнозувати втрати тиску в стащонарному шарi силжагелю з достатньою для проектних розрахунюв точшс-тю. Однак для широкого и застосування на практищ узагальнення експери-ментальних даних необхщно провести на основi безрозмiрних комплекЫв.
1з залежностi (5) визначаемо невiдомi коефiцiенти А i В, тодi коефь цiент гiдравлiчного опору Л можна представити у виглядг
л 200 „
л = —^ + 3.
Яе0'8
(7)
На рис. 4 експериментальш данi представлено у безрозмiрнiй формi, у виглядi залежност критерiю Ейлера вiд критерiю Рейнольдса. Така форма представлення експериментальних результата дае змогу, користуючись те-орiею подiбностi, визначати масштабнi коефiцiенти у випадку проектування промислового обладнання.
500 т
200 400 600 800 Рис. 4. Залежшсть числа Ейлера в1д числа Рейнольдса (позначення в1дпов1дають рис. 2)
1з графiчноl залежностi рис. 5 визначаемо:
Л = 29 ■ Яе-03. (8)
Отриманi залежностi узгоджуються iз експериментальними значення-ми, а максимальна вщносна похибка становить не бшьше 10 %, що е цшком прийнятним для проектних розрахунюв технологiчного обладнання.
1.2-г
0 200 400 600 800 Висновок. Визначено коефщент гiдравлiчного опору стацiонарного шару силжагелю та отримано розрахунковi залежност у безрозмiрнiй формi, що дають змогу прогнозувати енергетичнi затрати на створення перепаду
тисюв у стацюнарному шарi силiкагелю i на етат проектування процесу ад-сорбцп прогнозувати економiчну доцiльнiсть проекту.
Л1тература
1. Ханык Я.Н. Гидродинамическое сопротивление плоских газопроницаемых материалов / Я.Н. Ханык, В.И. Топчий, М.П. Стрепко // Прикладная химия. - 1991. - № 1. - С. 107-110.
2. Ханик Я.М. Вплив структури на ггдродинамжу при рус повгтря через газопроникш об'екти / Я.М. Ханик, М.П. Стрепко, Р. Реза // Вюник Нацюнального ушверситету "ЛьвГвська полггехшка". - Сер.: ХГмГя, технолопя речовин i ïx застосування. - ЛьвГв : Вид-во НУ "ЛьвГвська тштехшка". - 1993. - С. 17-18.
3. Пдродинамжа процесу фшьтрацшного сушшня матерГашв, для яких властиве явище сщання / Я.М. Ханик, Я.М. Гумницький, В.М. Атаманюк, П.В. Бшей // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Сер.: Проблеми деревообробного виробництва. - ЛьвГв : Вид-во УкрДЛТУ. - 1994. - Вип. 2. - С. 29-39.
4. Ханик Я.М. Пдродинамжа фшьтрацшного процесу сушшня шску / Я.М. Ханик, Аль-Ашкар Ясер // ХГмГчна промисловють Украïни. - 1996. - № 6. - С. 33-37.
5. Ханик Я.М. Пдродинамжа фшьтрацшного сушшня жшакриламщу / Я.М. Ханик, В.П. Дулеба, В.М. Атаманюк // Вюник Державного ушверситету "ЛьвГвська полггехшка".
- Сер.: ХГмГя, технолопя речовин i 'х застосування. - ЛьвГв : Вид-во ДУ "ЛьвГвська полггехи-ка". - 1997. - № 316. - С. 147-149.
6. Юндзера Д.П. Зернистий матерiал. Пдродинамжа полiдисперсного шару / Д.П. Юн-дзера, Я.М. Ханик, В.М. Атаманюк // Хiмiчна промисловiсть Укра'ни. - 2002. - № 6. - С. 38-42.
7. Ханик Я.М. Особливосп гщродинамжи та кшетика сушшня бюлопчно активних пас-топодiбниx матерiалiв / Я.М. Ханик, О.В. Станюлавчук, В.П. Дулеба, Л.З. Бiлецька // Вюник Державного ушверситету "Львiвська полггехшка". - Сер.: Хiмiя, теxнологiя речовин i 'х застосування. - ЛьвГв : Вид-во ДУ "ЛьвГвська полiтеxнiка". - 2002. - № 461. - С. 230-234.
8. Ханик Я.М. Особливосп гщродинамжи шару волого' метатитаново' кислоти / Я.М. Ханик, О.В. Станюлавчук // Вюник Кременчуцького державного жштехшчного ушвер-ситету. - 2007. - № 1, ч. 1. - С. 149-152.
9. Тимо 1.Я. Пдродинамжа та кшетика сушшня дисперсних матерiалiв неправильно' форми у щшьному шарi / 1.Я. Тимо, Я.М. Ханик, Я.Д. Ярош // Вюник Нацюнального ушверситету "ЛьвГвська полггехшка". - Сер.: ХГмГя, теxнологiя речовин i 'х застосування. - ЛьвГв : Вид-во НУ "ЛьвГвська полiтеxнiка". - 2008. - № 609. - С. 281-284.
10. Атаманюк В.М. Пдродинамжа фшьтрацшного сушшня дисперсного матерiалу / В.М. Атаманюк // Промислова гщравлжа i пневматика : Всеукр. наук.-техн. журнал. - Вшни-ця. - 2006. - № 1 (11). - С. 12-17.
11. Атаманюк В.М. Пдродинамжа стацюнарного шару техшчного вуглецю / В.М. Атаманюк, Я.М. Гумницький // Восточно-Европейский журнал передовых технологий : научно-произв. журнал. - Харюв. - 2009. - № 5/5 (41). - С. 29-34.
12. Атаманюк В.М. ПдравлГчш закономiрностi роботи апарапв зГ стацюнарним шаром дисперсного матерГалу / В.М. Атаманюк, Р.В. ХодорГвський, 1.Р. Барна // Вюник Державного ушверситету "ЛьвГвська полггехшка". - Сер.: ХГмГя, технолопя речовин i 'х застосування. -ЛьвГв : Вид-во ДУ "ЛьвГвська полггехшка". - 2010. - № 667. - С. 257-261.
13. Ханик Я.М. Пдродинамжа фшьтрацшного сушшня полГамГду-6 / Я.М. Ханик, О.1. Мшькович // НауковГ пращ Одесько' нацюнально' академи харчових технологш. - Одеса.
- 2008. - Вип. 32. - С. 60-62.
14. Протодьяконов И.О. Гидромеханические основы процессов химической технологи / И.О. Протодьяконов, Ю.Г. Чесноков. - Л. : Изд-во "Химия", 1987. - 360 с.
15. Аэров М.Э. Аппараты со стационарным зернистым флоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д. А. Наринский. - Л. : Изд-во "Химия", 1979. - 176 с.
Атаманюк В.М., Ходоривскый Р.В., Басистый М.М. Гидродынами-ка стационарного слоя гранулированного крупнопористого силикагеля
Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований гидродинамики движения воздуха сквозь слой гранулированного силикагеля. Полученные критериальные зависимости позволяют прогнозировать энергетические затраты
на процесс десорбции и определить экономическую целесообразность применения процесса, что очень важно на стадии проектирования аппаратов со стационарным слоем адсорбента.
Ключевые слова: гидродинамика, дисперсный материал, стационарный слой, адсорбент, силикагель.
Atamanyuk V.M., Hodorivskyy R. V., Basistyy M.M. Hydrodynamic in a stationary layer of granular large-porous silicagel
This article presents the results of experimental and theoretical investigations of hydrodynamics of air movement through the granular layer of silica gel. The obtained criterion depends allow you to predict energy costs desorption process, and to determine the economic feasibility of the application process is very important to design apparatus with a stationary layer of adsorbent.
Keywords: hydrodynamics, dispersed material, stationary layer, adsorption, silico-gel.
УДК 614.843(075.32) Проф. П.М. Гащук, д-р техн. наук;
ад 'юнкт 1.В. Паснак - Львгвський ДУ БЖД
ОБГРУНТУВАННЯ ДОЦ1ЛЬНОСТ1 застосування ПОЖЕЖНИХ СТВОЛ1В П1СТОЛЕТНОГО ТИПУ
Проаналiзовано сучасний стан виробництва та обгрунтовано дощльшсть застосування пожежних стволiв шстолетного типу. Розглянувши баланс сил на пожежних стволах, встановлено, що за умов роботи з високими напорами пожежш стволи шстолетного типу мають перевагу над прямими стволами, оскшьки !х використання дае змогу полегшити роботу операторiв шд час гасшня пожеж.
Ключовг слова: пожежний ствол, ствол шстолетного типу, баланс сил, ефек-тившсть.
Постановка проблеми. Зростакт вимоги до шдвищення ефективнос-т пожежогасшня спонукають до пошуку та розроблення все нових методiв та техшчних ршень для забезпечення подачi вогнегасно! речовини в осередок пожежь Сьогодш все часпше виробники протипожежно! техшки акцентують свою увагу на виробнищга ушверсальних та комбшованих пожежних ство-лiв, яю б могли працювати за високих напорiв. З щею метою розробляють так зваш пожежш стволи шстолетного типу. Зокрема, автор цього дослщження розробив та запатентував техшчш ршення [1, 2]. Однак на сьогодш мало уваги придшяють питанню обгрунтування доцшьносп застосування пожежних стволiв шстолетного типу.
Аналiз останшх дослщжень та публжацш. Важливим параметром для ручних пожежних стволiв е реакщя струменя - сила, що виникае шд час витжання рiдини з насадки ствола. Питання обгрунтування доцшьносп застосування пожежних стволiв пiстолетного типу частково розглядалось в роботi [3]. Тут стверджуеться, що сила реакцil струменя для вказаного типу стволiв подiляеться на кшька складових та спрямована вгору, що значно спрощуе роботу ствольниюв (операторiв) пiд час гасшня пожеж. Однак наукового тд-твердження цьому твердженню не наводять.
Мета роботи. Науково обгрунтувати доцiльнiсть застосування пожежних стволiв пiстолетного типу для спрощення роботи операторiв шд час га-сiння пожеж.
