CC BY
37
УДК697.92 Доц. В.Б. Довгалюкканд. техн. наук; доц. В.О. Мтейковський1,
канд. техн. наук; асист. Г.М. Клименко2
МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПОВ1ТРОРОЗПОД1ЛЬНИКА НЕЗМ1ННИХ РОЗМ1Р1В З В1ДОКРЕМЛЮВАЧАМИ ПОТОКУ
Вказано на актуальшсть рiвномiрного розподiлу повггря для забезпечення норма-тивних параметрiв у робочiй зонi. Проаналiзовано методи забезпечення рiвномiрного розподiлу повеяно! струмини. Запропоновано конструкцию джерельного двокамерно-го панельного повггророзподшьника з вiдокремлювачами потоку для вир1внювання статичного тиску. Розроблено методику розрахунку короткого повггророзподшьника з нез-мшною площею поперечного перерiзу i постшним статичним тиском у корпус з вщок-ремлювачами потоку. Ця методика дае змогу визначити розмiри вiдокремлювачiв потоку для забезпечення приблизно рiвномiрного розподшу повiтря.
Вступ. Завданням систем вентиляцп та кондицioнування повiтря е забезпечення нормативних параметров мiкроклiмату в робочш зонi. У бiльшостi ви-падкiв ця задача не може бути розв'язана без рiвномiрного пов^орозподшу безпосередньо в робочу зону, для чого i слугують джерельнi перфороваш пови-ророзподальники. Для забезпечення рiвномiрностi початково!' швидкостi повгг-ряно!' струмини в корпус повiтророзподiльника мае тдтримуватись приблизно однаковий статичний тиск.
Аналiз вiдомих методiв розрахунку. Розрахунок пов^орозподшьника з видовженим корпусом i транзитною витратою через боковий щiлинний отвiр за незмiнного статичного тиску вперше виконав проф. К. К. Баулшим [1] у 1934 р. При цьому змшна площа поперечного перерiзу корпусу повггророзподшьника визначалась за умови, що змша динамiчного тиску на дiлянцi дорш-нюе втратам тиску на тертя. Прийнято, що коефiцiент витрати щшинного отво-ру та коефщент опору тертя X е незмшними за довжиною корпусу.
Трофимович В В. i Зiнич П Л. [2] запропонували метод аналiтичного визначення висоти бокового щшинного отвору змiнноí висоти за змiнноí почат-ково!' швидкостi струмини однокамерного видовженого ПР незмiнного поперечного перерiзу, але з лшшним зменшенням транзитно!' витрати за довжиною, який базуеться на рiвняннi Бернуллi та враховуе втрати тиску внаслвдок тертя i мiсцевi втрати тиску внаслщок перетiкання повiтря через щшинний отвiр. При цьому прийнято таю граничш умови: коефiцiент витрати щшинного отвору ¡0 вздовж повiтророзподiльника е незмшним; коефiцiент опору тертя X також незмiнний; поля швидкостей потоку в поперечних перерiзах повггророзподшь-ника рiвномiрнi. Повiтророзподiльники зi змiнною за довжиною початковою швидкiстю припливно!' струмини не можуть бути використаш як джерельш.
У роботi [3] запропоновано методику розрахунку короткого панельного пов^орозподшьника типу ВПП зi змiнними розмiрами корпусу як у планi, так i за висотою. При цьому забезпечено рiвномiрну початкову швидкiсть сформо-ваного потоку (струменя). Методика передбачае тшьки визначення розмiрiв ядра потоку за вщомих конструктивних розмiрiв повiтророзподiльника. Крш
1 Ки1вський нацюнальний унгверситет буДвництва i архiтектури;
2 НУ " Львгвська полггехнка"
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраУни
цього, наведено граничш залежност1 для визначення змши максимально!' швид-кост1 та надлишково!' температури в напрямку поширення струмини.
Результати пор1вняльних розрахунк1в видовжених ПР незм1нного статичного тиску за вщомими методиками дають розб1жност1 до 24 % [4]. Це мож-на пояснити р1зними граничними 1 початковими умовами, прийнятими в окре-мих методиках. Ю.1. Шевчук [4] запропонував методику розрахунку видовже-ного повиророзподшьника незм1нного статичного тиску з однаковими бокови-ми отворами, що базуеться на емп1ричн1й формул! визначення ц0. Автори зап-ропонували конструкц1ю джерельного двокамерного панельного повиророзпо-д1льника з в1докремлювачами потоку для вир1внювання статичного тиску [5]. В1дом1 методики [3; 6-9] не дають змоги виконати його розрахунок.
Метою роботи е розроблення тдходу до розрахунку короткого повггро-розпод1льника з незмшною площею поперечного перер1зу 1 пост1йним статич-ним тиском у корпус з в1докремлювачами потоку. Це забезпечуе приблизно р1вном1рну початкову швидюсть сформовано!' струмини.
Результати роботи. Розрахункову схему короткого повиророзподшьни-ка незмшного поперечного перер1зу наведено на рис. 1 а. Площа вх1дного отво-ру А = 16; початкова витрата Ьа \ швидк1сть уа.
Рис. 1. Повтрозподыьник iз поличковими вирiвнювачами тиску:
а) розрахункова схема; б) граф1к для визначення просвту поличок
Поличков1 вир1внювач1 тиску е мюцевими опорами шиберного типу, у розрахункових перер1зах яких пот1к е нер1вном1рним. К1льк1сть поличкових ви-р1внювач1в тиску ¡. Вони розд1ляють камеру на об'еми, к1льк1сть яких дор1внюе п. Для забезпечення р1вном1рного розпод1лу прийнято умови:
• однаковi швидкостi виходу повггря: п0д = П0,2 =... = По,п;
• коефщент витрати розподшьноИ панелi незмшний вздовж пов^орозподшьника;
• втрати тиску на мiсцевi опори на порядки переважае втрати тиску за довжиною, тому останнi не враховуються.
Вщносна ширина кожного з поличкових вир1внювач1в тиску:
£г= I* / I . (1)
Для вхщного отвору при I = 0, 11 = I, I* = 1.
Р1вняння Бернулл1 для двох сум1жних розрахункових перер1з1в п-1 та п з урахуванням незм1нного статичного тиску:
а-1 (Р^и / 2) = а (ру/_1 / 2) + (а + &) (рг^ / 2), (2)
де а - коефщент Корюлюа, який виражае поправку на нерiвномiрнiсть швид-костi у перерiзi.
Пiсля переходу вiд швидкостi до витрати отримано:
«г-1^2-1 = (а + &) Ь2. (3) Коефщент мiсцевого опору шибера [10]:
£ = 2,1(1 - (I* /1))(I /I*)2 - 0,54^1 -(I* /1). (4)
Швидюсть у просвт шибера приблизно постшна п = Ь / (I 8). Коефь цiент Корiолiса:
а = \уЧА / к34 = \v3dA / V 3А = (I /1{)2.
Рiвняння рiвHOмiрHOCтi роЗпод1лу и = Ь0 (кг / к). Тодi з урахуванням формул (1-5) отримано рiвняння:
(5)
(к / к-1)(1*-1 /1) = (I* /1)/^3,1 -(I* /1)(2,1 + 0,54(I* /1У1 -(I* /1)). (6)
Експериментальне визначення потрiбноí ширини просвiту поличок дае результат, який добре збп^аеться з експериментальними даними (на рис. 1 поз-начено зiрочками). Розглянуто, насктьки похибка виготовлення поличок А1 впливае на швидкiсть виходу з повггророзподтьника.
Швидкiсть виходу повiтря становить п = т2АР / р , де АР - надлишко-вий статичний тиск у камера Вiдносна похибка пiдтримання постiйного статичного тиску АР спричиняеться похибкою коефiцiента мiсцевого опору шиберiв. Застосовано формулу похибки непрямих вимiрювань (посилання) i одержано (рис. 2) вщносну похибку швидкостi:
£у =
V! V
2 V
А1
/
(7)
де с' - похщна коефiцiента мiсцевого опору за формулою (4).
' 0 0,12 0,24 0,36 0,48 0,6 0,72 0,84 0,96 1-хИ
Приклад розрахунку тд час дтення камери ПР на 5 однакових об,емiв:
• при /=0, I* = I;
• при /=1 визначено добуток (кц/ ко)(1*0 /1) = (4/5) -1 = 0,8; за рис. 1 б визначено вщносну величину першого просвггу: /1 = 0,86;
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
• при г-2 визначено добуток (к2/Ь)(I*/1) = (3/4)• 0,86 = 0,645; за графшом на рис. 1 б визначено вщносну величину другого просвиу 12 /1 = 0,755;
• аналопчно розраховано величини таких просвтв: 13/1 = 0,64; 14/1 = 0,46;
• розраховано похибку статичного тиску. Ширина камери дорiвнюe I =100 мм. Похибка виготовлення поличок = 1мм. Вщносна похибка Д1 /1 = 0,01. За гра-фiком на рис. 2 знайдено похибку для найбшьшого i найменшого значения вщ-ношення I* /1. Для найбшьшого значення 11 /1 = 0,86 за рис. 1 б отримано вщ-ношення похибок 0,01х10,8=0,108; для найменшого 14/1 = 0,46 за рис. 1 б отримано вщношення похибок 0,45. Значення 0,108 е на межi допустимого (0,100,15) i тому розрахунок е правильним. Якщо отримано недопустиме значення похибки, то необхщно збiльшити кiлькiсть поличок.
Висновки. Розроблено рекурентну методику визначення оптимальних розм1р1в горизонтальних вир1внювач1в тиску малошвидккного пов1тророзпо-дшьника. Результати експериментальних дослвджень шдтверджують даш, отри-маш анаттично.
Лiтература
1. Баулин К.К. О равномерной раздаче воздуха из трубопроводов / К.К. Баулин // Отопление и вентиляция. - 1934. - № 7. - С. 23-45.
2. Трофимович ВВ. Аншитичш розв'язування рiвномiрного роздавання вентиляцшного по-вiтря повiтропроводами постшного поперечного перерiзу зi змшною по висот щiлиною або от-ворами змшно! площi / В.В. Трофимович, П.Л. Зшич // Вентиляцш, освiтлення та теплогазопос-тачання : наук.-техн. зб. - К. : Вид-во КНУБА. - 2001. - Вип. 1. - С. 8-16.
3. Внутренние санитарно-технические устройства. - В 2-х ч. / под ред. И.Г. Староверова. -Изд. 3-е, [перераб. и доп.]. - Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. - М. : Изд-во "Стройиздат", 1978. - 509 с.
4. Шевчук Ю.Н. К вопросу равномерной раздачи воздуха каналами с шереховатыми стенками // Санитарная техника : сб. науч. тр. - К. : Вид-во "Будвельник". - 1968. - Вып. VI. - С. 123-128.
5. Жуковський С.С., Довбуш О.М., Клименко Г.М. Повпророзподшьник. Патент Украши № 19497. опубл. 15.12. 20006, Бюл. № 12.
6. Отопление и вентиляция : учебник [для студ. ВНЗ]. - Ч. 2. Вентиляция / под ред. В.Н. Богословського. - М. : Изд-во "Стройиздат", 1976. - 439 с.
7. Волков О.Д. Проектирование вентиляции промышленного здания / О.Д. Волков. - Харьков : Изд-во "Вища шк.", 1989. - 240 с.
8. Талиев В.Н. Аеродинамика вентиляции : учеб. пособ. [для студ. ВУЗов] / В.Н. Талиев. -М. : Изд-во "Стройиздат", 1979. - 295 с.
9. Торговников Б.М. Проектирование промышленной вентиляции : справочник / Б.М. Тор-говников, В.Е. Табачник, Е.М. Ефанов. - К. : Вид-во "Будшельник", 1983. - 256 с.
10. Щекин Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции / Р.В. Щекин. - К., 1986. -Кн. 2. - 351 с.
Довгалюк В.Б., Милейковский В.О., Клименко Г.М. Методика расчета воздухораспределителя постоянного размера с отделителями потока
Указана актуальность равномерного распределения воздуха для обеспечения нормативных параметров в рабочей зоне. Проанализированы методы обеспечения равномерного распределения воздушной струи. Предложена конструкция двухкамерного панельного воздухораспределителя с отделителями потока для выравнивания статического давления. Разработана методика расчета короткого воздухораспределителя с неизменной площадью поперечного сечения и постоянным статическим давлением в корпусе с отделителями потока. Эта методика позволяет определить размеры отделителей потока для обеспечения примерно равномерного распределения воздуха.
Dovhaluk V.B., Mileikovskyi V.O., Klymenko G.M. The Methodology for Calculation of a Fixed-Size Air Distributor with Flow Separators
The necessity of uniform distribution of air to ensure specified parameters in the working area is emphasized. Some methods of ensuring uniform air jet distribution are analysed. The construction of a source two-chamber panel air distributor with flow separators for static pressure equalization is suggested. The methodology for the calculation of a short air distributor with a fixed cross-sectional surface and constant static pressure in the case with flow separators is developed. This methodology allows defining the size of flow separators for ensuring relatively uniform air distribution.
Key words: air distribution, two-chamber panel, flow separator, cross-sectional surface.
УДК 630 *3 72 Асист. А.В. Кий - НЛТУ Украти, м. Jlrnie
КОМБ1НОВАН1 КАНАТНО-ТРЕЛЮВАЛЬШ СИСТЕМИ ВДОСКОНАЛЕНО1 КОНСТРУКЦН ДЛЯ Л1СОЗАГОТ1ВЛ1 В УКРАШ1
Трелювання деревини е одшею з найбшьш трудомютких i вщповщальних опера-цш шд час виконання люойчних роби, на якш здебшьшого використовують трелю-вальш трактори, застосування яких в прських умовах обмежуеться вимогами правил технши безпеки, а також вони е неефективними з погляду збереження довкшля.
Вивчивши питання первинного транспортування деревини на люосжах i3 прсь-ким рельефом в Укра'л'ш та ознакомившись i3 свiтовою практикою у вирiшеннi цього питання, запропоновано вдосконалену конструкцiю канатно-трелювально! системи iз встановленими в осж^ щогли на поворотних кронштейнах колюними рушiями, яка здатна працювати як у режим канатно! установки, так i в режимi трелювального трактора. Простота конструктивних рiшень запропоновано! установки забезпечить !! на-дшшсть в експлуатацн та дасть змогу виготовляти силами ремонтно-мехашчних майстерень шдприемств лiсово'í галузi.
Ключовi слова: канатно-трелювальна система, трелювальний трактор, пакет деревини, дослщження, установка, монтаж.
Постановка проблеми та анамз основних публжацш. Органiзацiя ефективного лiсокористування в прських лках потребуе рацiонального поеднання технолопчних процесiв i систем машин. При цьому, сучасш вимоги до технологи лкосчних po6iT вiдзначаються посиленою увагою до екологiчних аспектiв [1, 2]. Анатз способш трелювання деревини у прськш мiсцевостi та детальне ознайомлення i3 тракторним трелюванням ставить важливе завдання потреби перегляду застосування тракторiв на цiй операцй' в прських умовах, вишукування нових екологiчно прийнятних засобiв i технологiчних способiв первинного транспортування деревини у складних рельефних умовах.
Постановка завдання. Альтернативою тракторному трелюванню деревини е використання канатних установок на первинному транспортуванш, якi е основою лiсозаготiвлi в гiрських районах свиу, таких як Альпи у Центральнш Gвропi, Тихоокеанському Пiвнiчному Заход^ Сполучених Штатах i Японл [4]. Багато фiрм (Koller, Herzog Forstechnik AG, Konrad Forstechnsk GmbH, ADLER, MAXWALD та шш^ представляють сьогодш на мiжнародний ринок рiзнi типи канатних систем, rni успiшно працюють по цшому свiту в прських районах i могли б бути аналопчно використанi в Украíнi. Однак проблемою украшських лiсозаготiвельних пiдприемств був i наразi залишаеться вкрай важкий фшансо-во- економiчний стан, що унеможливлюе придбання необхiдноí кiлькостi канат-
