CC BY
18
УДК 622.44
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИХРЕИСТОЧНИКА НА УГОЛ РАСКРЫТИЯ .МЕЖЛОПАТОЧНОГО КАНАЛА РАДИАЛЬНОГО ВЕНТИЛЯТОРА
В. Н. Макаров. Е. В. Леонтьев
В нрспюягсиноК статье укпмны преимущества применения пихренсточникоь. л также основные особенности их плаяшм на характер jсмени» н мешлопаточноч канале рабочих колес гаадотсасивакниях яепгиляторои Были установит и осио&цыс ывисимости угли раскрыт* эквивалентного днффуюра от парамегрон, подачи венэншпора. bjhhiih* внКренсгочнпка и работепредложен математический метод расчета оптимального угла раскрыт« «квивалеитного диффузора, ни основе которого могут быть спроскгнротяшы юролниоммчсскис схсмы
Кпочшм има: тюотсасыпакнинИ вентилятор, акхрсясточнлк. пн чрева а камера, «квывалагтиый диффузор, пограничный слой. ую I раслрипи междепоточного капала, отрывное вихреобра-юванпс. атро-ишамическая нагружештегь, круговая решетка профмей. ютркуляиня. межлопотпчпый какал ■мгергсгн-чесамс методы, критерии «ффегтвносгп. аэродинамическая схема. рлппадыто-янхраюД вентилятор
In this urticl« the authors showed the advantui cs ol eddy-source xs well ан the key feature» of their intTuonco on the flow pattern in the inter-blade channel of impellers of gas-sucking of! tans. The main dependence was established of the difluser opening angle on the parameters. feed of the fun. influence of ihe eddy source lire paper present?, a mathematical method for calculating the optimum ingle of the equivalent ШППлег. oh the basis 0» which aerodynamic ic hemes may be designed
AVy uvirdr ga« «uclung fan. eddy source. vonex ttuimbcr. equivalent diffuse;, boundary layer, «he opening angle of mtcr-bludc channel, tea;-oft eddies aero-dynamic loading. circular grating of profiles, circulation, interscapular channel, energy methods per torn iarcc catena, aerodynamic scheme, radial-vortex fan
Наиболее перспективным направлением повышения аэродинамической н.ир) жышлеги и экономичности шахтны* турбомиишп па соярсмспком уровне развития данной научно-технической задачи являете* применение «нергегнчесиих методов управления течением в их проточной части
Jin методы при всем их многообразии обеспечивают выравнивание поля скоростей, увеличивают углы выхода потока m рабочего колеса, то есть аэродинамическую погруженность п экономичность вентилятора, локалтту-ют устранение юны отрывного вихреобри чо-ваиия в проточной части рабочего колеей, гем самым способствуя повышению cix> КПД.
Компоновка : дзоотсасываюших вентиляторов KOMÖHlHipoiktlHlOiO нроистрИПйИПЯ, ЧЛЯ которых аэродинамическая погруженность является основным критерием функциональной эффективности, дел net наиболее не-лосо-
обрвтиым прнмеиспис я них интегрированных вихреисточннков как для управления режимом течения п межлопаточных каналах рЯ'Зочпч колес, так и для увеличит» уела выдала потока И1 него
Обратование вихревой юрожки Кармана на выходе ич рабочего колеса гатоогсисываю-щего вентилятора характеризует олноярсменно степень энергетического взаимодействия круговой peuiciKii профи пей с потоком н уровень потерь энергии о процессе этого взаимодействия С точки зрения теории Гсльмгопьиа 11|. вихревой след обусловлен не только вязкостью потока, по его формирование присуще и потенциальному течению идеальною галл Таким обратом, результат воздействия высоко »Hcpieiu'iecwHx пихреисгошнит» ни течеппе н межлоиаточном канале иснгриосж-иого вентилятора имеет лиа прннинипальиых аспекта.
Управление циркуляционным Обтеканием круге пой решетки профилей способствует повышению ее аэродинамической натруженное ти и устойчивости. управление пограничным слоем ни поверхностях лопаток рабочих! колеса и стенках межлоиаточного копили способе* шусм снижению потерь терпи п. кик ре-|улылг. повышению жоиомичносги центробежного вентилятора Необходимо подчеркнут!., «по ути ли процесса взлимобвятаны. поскольку ги твозтушилм шахт ила смесь обладает вязкостью, п одной ни основных задач при разработке •нергетнчсск» х методов управлении течением и круюкых решетках профилей является установление •»иргезнчсс-кнх параметров унрявляюшп*; устройств, при которых достигается устранение отрывною онХрсобразования в межлона точных каналах рабочего колеей, yr.ni отставание потоки ни выходе Н1 него и. как следствие достижение циркуляции, ю есть уровни энергетического взаимодействии реальной таюнозлушной смссн соответствующего потенциальному течению идеального газа. Дальнейшее увеличение энергетических характеристик сверх укачанных значений обусловливает формирование су нерпнркуляционне го режима течении, при котором уровень энергетического взаимодействия потока и круговой решетки профилей, а сзедовагсльно. и величина развиваемою давлении превышаю! их теоретическое значение
По характеру воздействия на пограничный слой, с точки трения пирочииимнчсской Аналогии, иысокотергетический нихрсйсточ-ннк управляющею котика идентичен системе распределенных стоком Укатанные шлролн-намичсскне особенности, взаимодействуя с основным потоком н межлопаточном канале рабочею колесо, способствуют энергетическому насыщению его профиля скоростей, (сформнруя сто в н.зпрапленнп к и иду профиля Скоростей потенциальною геченгя идеальною гати, гем самым повышав эффективность энергетического взинмолейоиия основною потока и врашлюшсИсх круюши' решетки профилей.
Конструктивные особенности га юотсасы-оиюших вентиляторов позволяют реДаизояы-вить в них активные методы упрдвлони« гсчеинем и межлоииточных каналах рабочих
xoiec применением итерированных вихре-источников с использованием высоко »нерюти-чсского икру четки о уираи ляюшею потоки без применения дополнительных устройств ПОДВОла -luepruU; тто сушественно повышает »ффсктикность их взаимодействия с основным потоком, при этом обеспечивая достаточную простоту и надежность конструктивного иен»» тения вихревых камер колеса (2|
Полости профильных лопаток врашаю-шеюся колеса га ¿»отсасывающею вентилятора. выполненных в хвостовой части в форме вихревых камер, можно рассматривать как устройство перелети энергии управляющему потоку. являюшсм/ся в исходном состоянии часгыо основного потока, поскольку их сово-куппостз. представляет собой интегрированную внутрь рабочего колеса ступень комнрес сора, геометрические параметры которого обеспечивают требуемые жсрготнческнс характеристики управляющею потока внхренсточннкл
1аким образом, проблема повышении аэродинамической нагруженное tu и эффективности энергопотребления ппоотеасывазо-шнмн вентиляторами применением вихревого управления обтекляпем лопаток рабочих колес дал жни решиться путем разработки н исполь зовяння новых рабочих колес пентробежныч вентиляторов с вихревыми устройствами |5| Таким образом, применение предложенных технических решений, нмеютшгх unrein -ную зашпгу и учитывающих специфику конструкции н условии эксплуатации газоотсасы-ваюишх иентнчятороь позволяет поднять нл качественно повыв уровень их аэродинамическую нпгруженоость н .«кономнчноС1 ь. являющиеся основными критерия мл. характеризующими эффективность BUI
U огечествениой и зарубежной лнтсрвхурс отсутствуют ,11« МЫС ПО НССЛСлованиям мехашпмл взаимодействия внхренсточннка с потоком но нраш»1ошемск межлоиаточном канале рабочею колеса, определения его геометрических пзраметроп и оптимальной зиффуюрностн
В меж lomvi очном канале рабочею колеса вентилятора, представляющем собой врашаюшнйся диффузор, происходи!* процесс преобразования механической энергии и шершю потока вичдуха, потенциальную н кинетическую
В современных газоотсасываюшнх векти-иятОрах применяются рабочие колеса с (пнутыми наш или Б-образным л лопатками. При сравнительно большей длине лопаток • фактически образованный ими канал имеет малую относительную протяженность, в связи с чем характер течения а межлопаточных каналах таких колес определяется результатом взаимодействия процессов, свойственных как канальным течениям так и обтеканию •полированных профилей
Местная лнффузорность, возникающая на поверхности допит кн во «ходИ ом участке межлона точного канала, вследствие огк.тг пенни Параметров потока от их оптимальных качений. приводит к утолтению пограничного слоя из-за значительных положительных градиентов давления. Неустойчивый малошерге-гнчсскнй пограничный слой, испытывая олнонременно противодавление, вызванное и общей диффу зоркостью межлопагочнлго канала, теряет скорость и отрывает си от поверхности юпатки, образуя обширную зону отрывного вихреобрачовання
Оптимальный угол раскрытии вращающегося диффузора н 1.5-2 раза меньше, чем неподвижного.
Значительное различие энергетических характеристик обусловлено особенностями течения в межлопаточных каналах рабочего колеса при его вращении. Поскольку течение потока п рабочем колесе вихревое, то использование среднего по расходу значения относительной скороезз! при расчете потерь энер зш справедливо только при малых значениях окружной скорости колеса по отношению к относительной скорости потока. В абсолютном большинстве случае» окружная скорость врдшення колеса соизмерима или цревьштет относительную скорость потока в межлоота-точном канале, чзо требует учета поперечной циркуляции потока при введении понятия жвияалептного диффузора. Кроме того, окружная скорость парушает кинематическое подобие течений, влияя на степень Сжатия потока во вращающемся диффузоре, не будучи при »том зависима от геометрически* параметров капала. Таким образом« при нсслели-ианнн жергетнческнх характеристик потока во вращающемся диффузоре по отношению к неподвижному, необходимо учитывать Особен-
ности кинематики 1счення. обусловленные наличием поперечной инркуляинн н дополнительного сжатия, вызванных окружном скоростью вращения.
Поток во вращающемся межлопатэЧном канале, имеющем на выходных участках лопаток вихревые камеры, кроме сил трения, давления и инерции, вызванной изменением центробежной силон величины н направления относительной скорости, находится под действием корнолисоаой силы, а также обусловлен переносным движением и вихрснсточ гиком. Укатанное силовое поле, влияя на характер течения потока, ею кинематические параметры, и »меняет как процесс -жер|ггического взаимодействия рабочего колеса с потоком, так н процесс формировании потерь энергии и его межлошиочных каналах.
Гакнм образом, шанснмость утла раскрытая эквивалентною диффузора от параметров и иодачи вептнляТора юлжни учитывать не кнько геометрию межлопат очного канала и кинематическую днффуюрпость потока (см, рисунок), его диффузорноеть. обусловленную рассо) ласованием углов входа лопаток (1 и потока (5. вращение рабочего колеса, но н энергетическое взаимодействие вихренсточпнка с потоком в межлопагочпом канале.
Известные методы расчета угла раскрытия эквивалентною диффузора для уточнения геометрических параметров межлонаточиого канала рабочего колеса прн проектировании аэродинамических схем не учитывают вшянис
( 'хема перехода от межлони точного яаначи рабочего колеса центробежного вентилятора с вихревой камерой (а) к эквивалентному диффузору с вихрсисточииком («М
на величину угла раскрытия вращающегося эквивалентного диффузора иихреиых камер (3).
С учетом результатов |4| но расчету энергетических характеристик вихре нет очника, установленного »а выходном участке профиля и оказывающего влияние на кинематические параметры потоки на выходе нэ Межлопагоч КОГО канала рабочс1 о колеса, формулу для расчета коэффициент втняиня циркуляции вих-рснсточиико па эффективную плошал». выходного сечения межлопаточного канала рабочего колеса, днффузоркости и кинематического утла раскрытии эквивалентного диффузора можно прелстянить н внле
П>
где рг Г ¿кОи коэффициент циркуляции янхреисточника; г . г# - приводной коэффициент расхода и циркуляции вихрсисточника. П лиаметр рабочего колеса: д соэффшшснг расхода Вентилятора: и окружная скорость врашення рабочего колеса вентилятора
_ I -к/биИЛ^,,
</ Ь, яп{1,
Г., =
(2)
.(3)
IЛе ч Количество дона ток рабочего колеса
С учетом (3) угол раскрытие эквивалентною диффузора мгжлопянмяого канала рабочего колеса с вихревой камерой можно прел-стиангь в внле:
у 2агОД—4
V*
2атс»д-—-,—-- *
2атОД
Ю1у
Т.
где к. =
(О
отношение угловой скорости
вращения иилеса ь относительном скорости потока на входе в межлопаточный капал; к„ относительная кривизна лоплтхи рабочего колеси вентилятора.
Согласно результатам исследований неподвижных днффуэорных канатов (4|, угол их раскрытия. при котором достигаются няимень-шие потерн энергии потока, у- 6е
И таблице приведены данные расчета угли раскрыта межлопаточных каналов ряда аэродинамических схем с использованием о
них вихревых камер с диаметром ¿/ <0,025 Сравнивая у с донными таблицы, можно
• • Р1
сделать сдедуюший вывод: кинематический угол раскрытия у_ , основанный на осреднении течения по импульсу потока и относительном движении, угол раскрытия этевийалонтного вращающегося диффузора у_ и угол раскрытия эквивалентного диффузора с вихревыми камерами соответствуют оптимальному углу раскрытия неподвижною диффузора
> тли раскрытии межлолаточиою к-инала ра шальных аэрадишмнчеекахсхем с классическими н Ч-обрашымн лопатками
Аэролиты инчеем« схема Ц70-20 Ц7М5 ЦХП-К1 1190-16 Ц98-1* Ш20тЩ Ш-кым (ИМ 24 Польши
илрамстри
О 1.18 1.19 ин 1.22 1.25 1.23 139 1.20
у. 3.63 3.*2 2.89 3,85 4.09 4.25 4.86 4.20
Чг 5.93 5.69 6,06 5,99 6.76 6,64 6.28
7— 631 635 6.29 6.31 6.63 6.8! 5.84
6.05 6.08 605 6.24 6.26 6.38 6.48 5,82
из М5 ГД1 1,07 131 1.17
Отклонение v с надежностью 0.97, согласно критерию ('тъюлента, не превышает 5 %.
Учитывая сказанное, можно считать, что выражение |4) при подстановке в Него =- о прелегавляет собой уравнение сушеавовамия раднально-внхревой аэродинамической еле,ми с высоким КПД.
С учетом предложенною матемагичеехсто метода расчета оптимального утла раскрытия эквивалентного диффузора спроектирована радиол ыю-внхреваи л •ролннамнчеекз« схема ИМ 140-22 и разрабатывается конструкторская документация на прямоточный ряднально-ппхревой вентилятор местного провстрининпя ВРП-5 с аэродинамической ишружсниослью превышающей н 2.3 раза данный показатель вентилятора BVO-5
БИБЛИОГРАФ! (ЧЕТКИЙ СПИСОК
I :1окишн И Л. Применение результатов иенытаний вращающихся «рут ивы а решит о* *
аэродинамическому расчету колес центробежных вентиляторов Промышленная азридннамики. М Машиностроение. вып. 25 С. )21-1X3.
2 Чауцрпл В Н. Вел* С В., Т'оршк'м О В Модификации мегода конформных преобразований для тролниимнческого расчета вращающихся круговых решеток с S-образнымн профилями (статьи!/ I орнийииформаннопио-аишнанческнП бюллетени МГТУ М., 2009, to 5. С 344-39*
3. Макиро* в //.. Копаче*В Ф Угод раскрытия межлонвточнот канала рабочего колеса центробежного вентилятора ./ Известим вузов Горный журнал. Екатеринбург, 2007. .V»!.
4 Макаров П и Фомин И И Япдкон С Л Повышение »ффсКтнЬноСтИ шаЧшых центрОоСж-иых жягтиляюрояс S-образнымн лопатками It Mai • ш Урал юршшрамышл. текялы Екатеринбург, Z00K.
5 Рнбччее MUufal имтмбемпом вептилнто* pa: Потен т Si 2390658 П . П. Макаров. С В Белов В- И Фомин. И И Макаров, i > Волков Sx 2008112791 06. Завал 02.04.20u*. Ойуб.т 27 05.2U! о к юл. S? 15.
УДК 622.77.091:622.567.6
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АСБЕСТОСОДЕРЖАЩИX ПРОДУКТОВ
В. Я. Потапов, В. В. Потапов
Приведена усовершенствованна« мооднка исследования фракционных характеристик < котентов зрения и восстаниелсштв) при винмолснсп-нн частой с поверхностью разделения
Приведены результаты нссаедовшшя по определению характеристик асбеста и вмещающих пород.
Кчя/ис*1ыг. нма методика,фрикционные характеристики коэффициенты грении и мосстинокления асбеста и пород
Improved technique is presented for investigation of inetton chnraticnsiic-s (Coefficients of friction and recovery) ш interaction uf p.3rticlc> with the «urfnee of separation
RcnuI|4 of studies arc presented on determining asbestos iharxtenslic» and "surround my rocks.
Key unrd\ iccbniquc. fricnonol characteristic*. cocfficienl» ot faction and recovery of asbestos and roCJcs
Ухудшение качества и условий добычи асбестовых руд обусловливает возрастание штрат ни ||х переработку Для сохранения объемов произволегва асбеста асбсстообоы-тнтельные фабрики увеличиваю! количество перерабатываемой руды, что приводит к перс-фу зкам технологического оборудования и. клк
следствие,снижению |ффсынвкосли разделения и ухудшению качества асбестового волокна ui-за многократною прохождения через дробильные аппараты,
Для снижения эксплуатационных татрвт па обогащение асбестовых руд предпаз а-отся аппараты, основанные на новых признаках _109
