CC BY
66
• для шпона товщиною 1,45 мм при спресувант пакета вiд 7,3 % до 20,8 % мщтсть зростае i при дальшому збшьшент спресування пакета мiцнiсть по-чинае знижуватись;
• для шпона товщиною 0,50 мм при спресувант пакета вщ 8,1 % до 31,59 % мщтсть зростае.
За результатами виконано! роботи можна зробити таю висновки. При збшьшент частки спресування пакета шпону при виготовленш гнутоклеених елеменпв мщшсть останшх збшьшуеться. Для шпону товщиною 0,5 мм це збшьшення майже р1вном1рне у дослщжуваних межах. Так, вщ 8 % спресування до 32 % мщшсть гнутоклеених елемент1в зростае у 1,71 ра-з1в. Отже, якщо переслщуеться мета отримання вз1рщв гнутоклеених мебл1в високо! мщност1, то необхщно використовувати тонкий шпон з великим вщ-сотком спресування пакета шпону. Як шдтвердження, можна зюлатися на даш англшсько! акцюнерно! компанп "Камб1я", що шкшьш мебл1, а саме над-звичайно мщш стшьщ ф1рма виготовляла з гнутоклеених елеменлв, склеених з1 шпону товщиною 0,7 мм. Це можна пояснити тим, що тонкий шпон мае менше мжротрщин, набутих у процес його лущення, а також вш вщносно глибоко просочуеться клеем, який переходить в твердий стан { змщнюе його мехашчш властивость
Гнутоклееш елементи, виготовлеш з1 шпону товщиною бшьше 1 мм, мають меншу мщшсть { збшьшення !х мщност незначне з1 зростанням частки спресування, { коли спресування досягае 20 %, мщшсть !х падае. Це можна пояснити тим, що чим товст1ший шпон, тим бшьше вш мае глибоких мж-ро трщин { вщносно на меншу глибину просочуеться клеем, що сприяе роз-шаруванню зруйнованих волокон деревини тд д1ею рад1альних сил у процес розгину елемента. Отже для великих товщин шпона можна зупинитись на спресувант пакета в межах 10-14 %, що економ1чно обгрунтовано.
Щ явища добре спостер1гаються на граф1чнш залежност рис. 1 { мо-жуть бути використаш для складання технолопчних режим1в склеювання гнутоклеених блоюв у виробничих умовах.
УДК 621.928.9 Доц. В.П. Куц; тж. О.М. Марщяш - Терноптьський
ДТУ м. 1вана Пулюя
МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ Г1ДРАВЛ1ЧНОГО ОПОРУ ЦИКЛОНА З СТУПЕНЕВИМ В1ДВЕДЕННЯМ ПИЛУ
Наводяться результати теоретичних розрахунюв пдравл1чного опору створено-го авторами нового пиловловлюючого апарата за декшькома вщомими методами 1 обгрунтовуеться виб1р найпридатшшого з них для цього апарата шляхом пор1вняння результат1в розрахунюв з результатами експериментальних дослщжень.
Doc. V.P. Kuts; eng. O.M. Martsiyash - Ternopil State Technical University named after Ivan Pulyui
The methods of calculation of the hydraulic resistance of the cyclone
with gradual dust cleaning
The results of theoretical calculations of the hydraulic resistance of the new apparatus of dust trap created by the author for several known methods; The choice of the most suitable of them for this device by the comparison of the results of calculation with the results of the experimental researches.
Постановка питания
Яюсть роботи пиловловлюючого обладнання оцшюеться його ефек-тившстю, гiдравлiчним опором i пропускною здатшстю (продуктивною).
Для циклошв, яю е, мабуть, найпоширешшими апаратами шерцшно! очистки, необхщно розрiзняти загальну i фракцшну ефектившсть вловлюван-ня. Фракцшна ефективнiсть представляеться у виглядi графша, на якому показано процентний вмют (за вагою) частинок, яю вловлюються, залежно вiд 1х розмiру. Якщо вiдомий розподiл частинок пилу, що вловлюються, за розмь рами, то iз криво! фракцшно! ефективност апарата може бути вирахувана його загальна ефективнiсть. Таким чином, фракцшна ефектившсть залежить вiд розподiлу частинок пилу за розмiрами, i без знання цього розподшу не-можливо за загальною ефективнiстю апарата судити про його яюсть.
1ншим показником роботи циклошв е величина втрат енерги на тертя в апарат^ яку зручно виражати в частках швидюсного напору на входi в циклон. За величиною гiдравлiчного опору пиловловлювача визначають енерге-тичш затрати на процес очистки.
Визначення ефективност пиловловлювача i гiдравлiчного опору е основою методики розрахунку пилоочисного обладнання. При вдосконаленш пилоочисного обладнання прагнуть збшьшити ефектившсть i зменшити пд-равлiчний опiр, а тому знання факторiв, якi впливають на щ показники, е не-обхiдною умовою внесення змiн у конструкщю чи режим роботи апарата. При досягненш позитивних результатiв вносяться вщповщт змiни до методики розрахунку вдосконаленого обладнання.
При створенш нового обладнання необхiдно таку методику розробити i перевiрити 11 достовiрнiсть спiвставленням розрахованих показникiв з результатами експериментальних дослiджень. Основою тако! методики часто служать методики розрахунку подiбних за принципом ди пиловловлювачiв, до яких вносяться вiдповiднi поправки, зумовлеш особливостями нового апарата i умовами його експлуатаци.
Анал1з останн1х досл1джень i публ1кац1й
Створення авторами пиловловлювача зi ступеневим вщведенням пилу [1] е одним з можливих шляхiв вдосконалення циклонних апара^в. За основу прийнято конструкцiю вщцентрово-шерцшного пиловловлювача з жалю-зiйним вщводом повiтря [2]. Особливiстю, що вiдрiзняе цей апарат вiд циклошв, е те, що газ, який в нього поступае, потрапляе у вихщну трубу не через 11 нижнш отвiр, як у циклонах, а через бокову поверхню вихщно! труби, вико-нано! всерединi апарата у виглядi жалюзшно! решiтки. Встановлення глухого
котчного днища пiд решiткою перешкоджае потраплянню газового потоку у решiтку знизу i створюе умови для реашзацп в апаратi поряд з циклонною се-парацiею процесу жалюзiйного роздшення. Однак в цьому апаратi, як i у циклонах, за рахунок зростання концентраци твердих частинок бшя стiнки корпуса, куди вони вщкидаються вiдцентровою силою, i за рахунок зменшення поперечного перерiзу кошчно! частини пиловловлювача при рус 1х донизу можливий винос частинок пилу газовим потоком вверх, що зменшуе ефек-тивнiсть очистки.
Постановка завдання
Для усунення цього недолжу в створеному пиловловлювачi передба-чено вiдбiр частинок пилу за висотою апарата: перший - при переходi цилш-дрично! частини корпуса в котчну, другий - на половит висоти котчно! частини, третiй - внизу котчно! частини, де встановлений випускний клапан. Все це повинно сприяти тдвищенню ефективност очистки за рахунок зменшення концентраци частинок пилу бшя корпусу апарата i зменшення виносу !х з нижньо! частини апарата потоком газу, що шдтмаеться.
На рис. 1 представлено схему пиловловлювача, а в табл. 1 наведено значення розмiрiв циклона дiаметром 400 мм, продуктивтстю 0,44 м /с (1600 м /год.). Саме такий апарат був виготовлений i дослщжувався за стандартною для такого класу обладнання методикою [3].
Очищене повиря
Рис. 1. Циклон з ступеневим вiдведенням твердо'1 фази: 1 - цилтдро-котчний корпус; 2 - жалюзшнарештка; 3 - патрубок тдводу пилоповтряного потоку; 4 - патрубок в1дводу очищеного повтря; 5 - випускний клапан; 6 - бункер
Згiдно з вимогами [3] експериментальш дослiдження повинш прово-дитись у два етапи: спочатку на незапиленому повiтрi визначаеться гiдравлiч-ний опiр пиловловлювача i дослiджуеться вплив на його величину режимних i конструктивних параметрiв, а потiм при тих же умовах визначаеться ефек-тивнiсть пиловловлювання на стандартному пиловь Виконання в повнш вщ-повiдностi з рекомендованою методикою експериментальних дослiджень ство-реного циклона зi ступеневим вiдведенням пилу дало змогу отримати резуль-тати, як повнiстю довели необхiднiсть i доцшьшсть створення пиловловлювача тако! конструкцп. Результати експериментiв е основою для розробки методики теоретичних розрахунюв основних показниюв роботи цього пиловловлювача i оцiнки придатностi використання вiдомих методик теоретичного визначення цих показниюв.
Табл. 1. Розмiри створеного пиловловлювача продуктившстю 0,44 м
Ус
Назва Позначення Значення, м (кр1м а)
Внутршнш д1аметр корпуса апарата В 0,4
Внутршнш д1аметр вихлопно! труби с1 0,236
Внутршнш д1аметр пиловипускного отвору d1 0,12
Ширина вхвдного патрубка в циклот в 0, 08
Ширина вхвдного патрубка на вход1 в1 0,104
Довжина вхвдного патрубка 1 0,240
Д1аметр середньо! лш! циклона всп 0,32
Висота установки фланця Нфл 0,04
Кут нахилу кришки 1 вхвдного патрубка а 110
Висота вхвдного патрубка а 0,192
Висота вихлопно! труби НТ 0,78
Висота цилшдрично! частини циклона ни 0,832
Висота конуса циклона Нк 0,8
Висота зовтшньо! частини вихлопно! труби Нв 0,12
Загальна висота циклона Н 1,752
Д1аметр бункера Ви 0,6
Висота цилшдрично! частини бункера Ни 1,2
Висота котчно! частини бункера Нб 0,6
Д1аметр пиловипускного отвору бункера dl б 0,24
Для теоретичного визначення гiдравлiчного опору створеного апарата було визнано доцшьним використати найпоширенiшi методики розрахунку цього показника для циклошв, адже в основi його конструкцп е конструкщя циклона НИИОГаз ЦН-11, i методику розрахунку вiдцентрово-iнерцiйного пиловловлювача з жалюзшним вiдводом повiтря [2], оскшьки в ньому вико-ристано основний елемент цього апарата - цилшдричну жалюзшну решiтку.
Такий пiдхiд був використаний авторами при розробщ методики розрахунку гiдравлiчного опору батарейного циклона з жалюзшними елемента-ми [4], в якому теж були використаш аналопчш жалюзiйнi решiтки. I хоча використання методик розрахунку для циклошв ускладнювалося тим, що в циклонах i елементах батарейного циклона був рiзний пiдвiд запиленого потоку в апарат (тангенщальний i осьовий) i доводилось умовно приводити еле-
менти батарейного циклона до вигляду одиночного циклона однаково!' продуктивности результати теоретичних розрахунюв i експериментальних дос-лiджень були цiлком придатнi для порiвняння, а розходження зумовлювались факторами, як знаходили логiчне обгрунтування.
Оскшьки циклон 3i ступеневим вiдведенням пилу дуже близький за конструкщею до циклошв, використання методик для циклошв найдоцшьш-ше. Суть i послщовшсть проведених розрахункiв наводиться нижче. Перепади тиску в циклонах можуть бути зумовлеш втратами тиску у вхщному патрубку внаслiдок тертя, втратами при розширенш або стисненш газу на входi, втратами в циклош внаслiдок тертя об стшки, втратами кшетично! енерги в циклош, втратами на входi у вихщну трубу, гiдростатичним напором мiж вхщ-ним патрубком i вихiдною трубою, рекуперащею енерги у вихiднiй трубi [5].
Всi цi причини по^зному враховуються рiзними авторами. Однi про-понують детальнi теори з врахуванням ряду причин, iншi враховують тшьки втрати кшетично! енерги в циклош, бо вони значно переважають втрату вiд всiх iнших причин. Залежно вiд швидкостi пилогазового потоку на входi i безрозмiрного коефiцiента втрати тиску перепад тиску в циклош може бути визначений за формулою
Ар = Ц й'(р2+р'(1) де: Ар - перепад тиску, Па; k - безрозмiрний коефiцiент втрати тиску; щ -
3 1
швидкiсть газу на входi в циклон, м/с; р - густина газу, кг/м ; рч = с( рч - р) -густина частинок з врахуванням концентрацп с, кг/м3.
Хоч теоретично густина середовища збшьшуеться внаслiдок наявностi твердих частинок, i це мае призвести до збшьшення перепаду тиску вщповщ-но з цим рiвнянням, на практищ, з iнших причин, наявнiсть частинок змен-шуе перепад тиску в циклош.
Детально розроблений метод розрахунку коефщента втрат тиску [6] грунтуеться на двох факторах: втрат тиску на входi в циклон i втратi тиску внаслiдок тертя об стшки (позначен iндексом i), а також втрат тиску в цен-тральнiй областi i на входi у вихiдну трубу (позначенi шдексом е).
Коефiцiент втрати тиску k виражаеться через швидкiсть газiв на вхо-дi в апарат ит max i задаеться у виглядi функцп вiд коефiцiента опору s, який
визначаеться за формулою:
k
a • b
0,785D>
(2)
UT,max
U
'е; V е
де: а - висота входу в циклон, м; Ь - ширина входу в циклон, м; Ве - дiаметр вихщно! труби циклона, м; ие - швидюсть газового потоку на входi у вихiдну
трубу, м/с; Коефщент опору е сумою двох компоненлв
8 = 8г- +8е , (3)
2
як1 знаходяться за такими виразами:
АР;
ве
и
т,тах
(Р + Рч) • 2 В
1
2ит,тах(Н - £
ие • Ве
(4)
е е =
АРе
К
и
т,тах
(р+Р; ) • 2
и
,2/3
+ 1.
(5)
т,тах
и
де: В - д1аметр циклона, м; Н - висота циклона, м; £ - глибина вихщно! труби циклона, м; ц' - коефщ1ент тертя газ-стшка; К - поправочний коефщ1ент.
Стввщношення швидкостей ит,тах/ие може бути виражено через розмь ри циклона, коефщ1ент ц' 1 конструкцшний коефщ1ент втрат на вход1 а
и
т,тах
пВе (В - Ь)
и
-. (6)
,е 2аЬа + п(Н - £)(В - Ь)ц'
Величина а залежить вщ форми входу 1 може бути бшьшою або мен-шою за одиницю.
Для ряду сшввщношень ит,тах/ие у робот [7] визначено величину аЬ
Е/-т-. Вона, як 1 величина К, залежить вщ форми входу в трубу. Отже,
0,785В2
для розрахунку коефщ1ента втрати тиску Е за цим методом необхщно знайти значення е; 1 е е за р1вняннями (4) 1 (5) 1 сшввщношення ит,тах/ие за р1внянням (6), пот1м е за р1внянням (3), а тод1 застосувати р1вняння (2).
1нший метод розрахунку втрати тиску [8] грунтуеться на визначенш втрат тиску в р1зних точках через швидюсний натр:
• на вход1 - и; 2 (р + р'ч ) / 2;
• на виход1 - ие 2 (р + рЧ ) /2;
• втрати всередит циклона.
Втрати, як виникають у вхщнш 1 вихщнш трубах, кр1м цього, повинш бути розраховаш за нормальними р1вняннями для перепаду тиску в газоходах (р1вняння Фанншга). Вважають, що втрати всередит циклона е втратами внаслщок тертя об стшки 1 втратами кшетично! енерги. Було встановлено, що втрати кшетично! енерги е подвоена р1зниця м1ж швидюсним напором на
вход1 1 на перифери внутршньо! област^ тобто (р + р; )(и2т,тах - и; 2)/ g, тод1 як коефщент втрат на тертя ф е вщношенням окружно! швидкост и;' на ра-
д1уЫ входу (В/2 - Ь/2) до лшшно! швидкост у вхщному газоход1 и;, тобто
Б
2
и
Ве 4ОЛ е +
; = "У 2( - Ь) аЬ - Ь)
Ф = иТ = 2^Л
^е
(7)
аЬ
де: G - постшна тертя (безрозмiрна константа втрат на тертя Стентона i Па-
нелла), дорiвнюе 0,05 для газових циклошв; А - площа поверхнi циклона, яка
2 2 контактуе з газами, м ; аЬ - площа поперечного перерiзу вхщно! труби, м .
Значення коефщента втрат на тертя може бути знайдено iз графжа за-лежностi його вiд 2( - Ь)/ Бе для рiзних значень ОЛ / аЬ [5]. Повна втрата тиску може бути розрахована iз комбшацш коефiцiентiв втрат:
Др ^{„^ф2^ 2„е2}. (8)
Втрати тиску у вщцентрово-шерцшних пиловловлювачах з жалю-зiйним вщводом повiтря можуть бути визначенi двома способами:
а) за формулою
Др , (9)
де wШI - швидкiсть газу у поперечному перерiзi (планi) апарата, м/с.
Значення для цих пиловловлювачiв залежно вiд величини коефь цiента живого перерiзу використаних жалюзiйних решiток наведено в (9); поправочш коефiцiенти на дiаметр, запиленiсть газiв, компонування пилов-ловлювачiв iнших розмiрiв i шших умов роботи приймаються такими, як при розрахунку циклошв.
б) шляхом графiчного розв'язку залежностi Др = kQm у такому виглядi
^ Др = ^ k + т ^ Q,
де: Q - витрата газу (продуктившсть апарата), м /с; k - коефщент пропор-цiйностi; т - показник степеня.
Таю залежност для чотирьох рiзновидностей пиловловлювачiв цього типу також наведено в (9). За наведеними вище методиками розраховувався гiдравлiчний ошр створеного циклона зi ступеневим вщведенням пилу при тих параметрах (швидкосл, витрати, розмiри), при яких проводились його ек-спериментальнi дослщження. Спiвставлення даних теоретичних розрахункiв з результатами експериментальних дослiджень дало можливють не тiльки оцiнити придатнiсть використаних методик для розрахунку гiдравлiчного опору створеного пиловловлювача, але й провести 1х порiвняльну оцiнку.
Так, розрахунки гiдравлiчного опору за методикою [6] показали, що розходження мiж теоретичними i експериментальними значеннями дуже значш i цей метод не може бути використано для створеного апарата. Причиною таких значних розходжень, на наш погляд, е те, що вщношення величин вхщно! i вихщно! швидкостей повiтряного потоку для циклошв становить 2,85 а для створеного нами апарата тако! ж продуктивност - 6,26. А саме вщ-
ношення ит,тах/ие е визначальним у формулах (5), (4), (2). I, якщо для циклошв розходження мiж теоретичними i експериментальними значеннями часто бiльшi, шж удвiчi, то для створеного пиловловлювача вони ще бiльшi.
Результати розрахунюв за методами [8] i [9] досить близью до даних експериментальних дослщжень. Вони свiдчать про придатшсть 1х для розра-хунку гiдравлiчного опору створеного циклона iз ступеневим вщведенням пилу практично без внесення будь-яких коректив. Результати розрахунюв за вшма використаними методами наведено в табл. 2.
Табл. 2. Результати розрахунтв гiдравлiчного опору та результати
експериментальних досл'кджень
Продуктивтсть 0, м3/с 0,167 0,25 0,333 0,417 0,472 0,514
Швидкшть у плат wnл, м/с 1,33 1,99 2,65 3,32 3,76 4,09
Вхвдна швидшсть щ, м/с 10,9 16,28 21,68 27,16 30,76 33,46
Вихвдна швидшсть ие, м/с 1,74 2,6 3,47 4,34 4,92 5,35
Пдравл1чний отр Ар, Па (за методикою [6]) 674,8 1505,4 2669,7 4189,9 5374,3 6359,2
Пдравл1чний отр Ар, Па (за методикою [8]) 125,3 232,4 495,9 778,2 988,4 1181,0
Пдравл1чний отр Ар, Па (за методикою [9]) 108,0 243,0 431,9 677,9 869,4 1028,9
Експериментальт значения Ар, Па 126,3 282,8 501,4 795,0 1009,4 1194,4
На рис. 2 наведено графжи залежностей гiдравлiчного опору створеного пиловловлювача, побудоваш за результатами розрахунюв i даними експериментальних дослщжень.
р, 11а
1000 800 600 400 200
Рис. 2. Залежшсть гiдравлiчного опору вiд швидкостi повтряного потоку:
1 -розраховано за методикою (6); 2 - експерименталъш дат; 3 -розраховано за методикою (8); 4 - розраховано за методикою (9)
Висновок
Отримаш результати теоретичних розрахунюв i 1х порiвняння з результатами експериментальних дослщжень дають змогу зробити висновки про придатшсть методик [8, 9] для розрахунку гiдравлiчного опору створено-
го циклона 3i ступеневим вiдведенням пилу. Вони можуть використовуватись як складова частина методики розрахунку конструктивних розмiрiв i показ-никiв роботи цього пиловловлювача.
Л1тература
1. Пат. 62320А Украша, 7 ВО4С3/06. Циклон тдвищено!' ефективностi i3 ступеневим вiдведенням твердо'1 фази: Пат. 62320А Украша, 7 ВО4С3/06/ Куц В.П. Марщяш О.М., Ярош ЯД. Заявл. 20.03.03; Опубл. 15.12.03. Бюл. № 12-2 с.
2. А.С. 598623 СССР, МКИ ВО4С 7/15. Центробежно-инерционный пылеуловитель/ Чернявский А.И., Батлук В.А., Куц В.П (СССР). Заявл.21.06.76. Опубл. 09.10.78. Бюл. № 21.
3. Коузов П.А., Иофинов Г.А. Единая методика сравнительных испытаний пылеуловителей для очистки вентиляционного воздуха. - Л: ВНИИОТ, 1967. - 103 с.
4. Куц В., Ярош Я., Марщяш О. Порiвняльна оцшка методiв розрахунку батарейного циклона з жалюзшними елементами/ Вюник Тернопшьського держ. техн. ун-ту, 2003, т.8.№ 1 - С. 82-88.
5. Страус В. Промышленная очистка газов. Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - 616 с.
6. Darth W. - Brennst. - Warme - Kraft, 8,1 (1956).
7. Weidner G. - Ver. Deut. Ing. Taqungsheft, 3, 16 (1954).
8. Stairmand C.I. - Engineering, 168, 409 (1949).
9. Куц В.П. Повышение эффективности пылеулавливания в центробежно-инерцион-ных пылеотделителях с жалюзийным отводом воздуха. - Дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08. -Львов, 1986. - 221 с.
УДК 674.04 Доц. Б.Я. Кшивецький, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДОВГОВ1ЧНОСТ1 З'СДНАНЬ ТВЕРДОЛИСТЯНИХ ПОР1Д ДЕРЕВИНИ КЛЕЯМИ НА ОСНОВ1 ПОЛ1В1Н1ЛАЦЕТАТУ
Наведено результати дослщжень довговiчностi клейових з'еднань твердолистя-них порщ деревини (дуб) клеями на 0CH0Bi ПВАД та Йоваколь прискореними темпе-ратурно-волопсними методами та зроблено припущення щодо змши мiцностi залеж-но вщ складу клею.
Doc. B.Ya. Kshivetsky - USUFWT
The results investigation of longevity joining of hard wood species by
the base of polivinilatsetat
Investigation longevity joining of hard wood species by glues on the base of PVA and Jowacoll by speed-up thermo-humidity methods are given and some suppose sections as for changeling its strength in dependence from components the base of PVA of glue.
Останшм часом для буд1вництва, виготовлення столярно-буд1вельних та меблевих вироб1в людство використовуе не цшьну деревину, а клеену, ос-кшьки клеена деревина мае певш переваги пор1вняно з цшьною. Але широке використання клеено! деревини потребуе вщповщних вимог до клейових з'еднань. Основними серед них е: забезпечення вщповщно! мщност1, довго-в1чност1 та еколопчность Еколопчшсть деревних клейових з'еднань - е актуальною на сьогодш, оскшьки пов'язана 1з забрудненням навколишнього сере-довища та вимогами сучасного життя.
