CC BY
7
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 - Львiвський ДУ БЖД
обгрунтування доц1льност1 застосування пожежних ствол1в п1столетного типу
Проаналiзовано сучасний стан виробництва та обгрунтовано доцшьшсть 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 тдвищення ефективнос-т пожежогасшня спонукають до пошуку та розроблення все нових метод1в та техшчних ршень для забезпечення подач1 вогнегасно! речовини в осередок пожежь Сьогодш все часпше виробники протипожежно! техшки акцентують свою увагу на виробницв ушверсальних та комбшованих пожежних ство-л1в, яю б могли працювати за високих напор1в. 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 ствол1в шстолетного типу.
Аналiз останнiх дослiджень та публiкацiй. Важливим параметром для ручних пожежних ствол1в е реакщя струменя - сила, що виникае тд час витжання рщини з насадки ствола. Питання обгрунтування доцшьносп застосування пожежних ствол1в шстолетного типу частково розглядалось в робот [3]. Тут стверджуеться, що сила реакцп струменя для вказаного типу ствол1в подшяеться на кшька складових та спрямована вгору, що значно спрощуе роботу ствольниюв (оператор1в) шд час гасшня пожеж. Однак наукового тд-твердження цьому твердженню не наводять.
Мета роботи. Науково обгрунтувати доцшьшсть застосування пожежних ствол1в шстолетного типу для спрощення роботи оператор1в тд час гасшня пожеж.
Виклад основного матер1алу. Укладiмо для видшено1 площинами 0-0 та 1-1 (рис. 1) частини потоку рщини рiвняння змши кiлькостi руху (ím-пульсу сил) у проекщях на координатнi oci Ox та Oy:
pQ(v0 cos 60 - v1 cos 6{)dt = Rxdt, pQ(v0 sin 60 - v sin 66)dt = Rydt, де: Q - витрата рiдини через перерiзи 0-0 та 1-1 за одиницю часу, v0 i v -швидкостi потоку у перерiзах 0-0 i 1-1 (v0 i v - модулi цих швидкостей), в0 i 6 - кути мiж вiссю потоку та горизонталлю в перерiзах 0-0 i 1-1, Rx i Ry -модулi проекцiй Rx i Ry на осi координат Ox i Oy сили реакцп R = -P, що дь ють на потiк рiдини з боку системи "рукав - ствол", P - сила, з якою потж дie на систему "рукав - ствол" (Rx = -Px i Ry = -Py; Rx = -Px i Ry = -Py), t -час; площини 0-0 та 1-1 ортогональш до осi потоку. На пiдставi цих рiвнянь можна писати, що
pQiv cos 61 - v0 cos в0) = Px, pQ(v\ sin 6 - v0 sin в0) = Py,
P = \¡Px + Py = PQ^Jv2 - 2v1v0(cos 6 cos 60 + sin 6 sin 60) + v0 .
Зокрема, у разi горизонтально1 долiвки, коли 6= 0, матимемо:
Px = PQv0 I— - cos 60 I, Py = -pQv0 sin 60 ,
I v0 )
P = VPx2 + Py2 =pQv^ - 2 + 1 . (1)
При цьому орieнтацiю вектора P на площиш визначае кут а, що задо-вольняе умову
Py - sin 60 tana = — =-> tan 60.
Px vi - cos 60
v0
На пiдставi рiвняння змiни моменту кшькосп руху (момента iмпуль-су) вщносно точки A (рис. 1) можна виснувати ще спiввiдношення
M = Ph = pQvtjht), (2)
де: M - обертальний момент, h - плече дп сили P вiдносно точки A, h0 -вiддаль мiж точкою A та лiнiею, вздовж яко1 спрямований вектор швидкостi V0. Отож (див. (1), (2))
h = РQPh = ^-=J0-> h0.
P ^ ,
Vv0 ) v0
Нехтуючи втратами енергп та супровщними ефектами, приймемо
Q = nd0 v v0 d1 4 v d<2
де: d0 i d1 - дiаметри живих перерiзiв в площинах 0-0 i 1-1, ортогональних до ош потоку. Примiром, у разi d0 = 13 мм i d1 = 66 мм матимемо v / v0=0,04.
— I -2—cos60 +1
у i о
j j Рукав
Рис. 1, Схема сил, що dinть на ствол
Величина vj / v0 е вельми малою. Ця обставина е доволi загальною, аби стати пiдставою для зведення виснуваних сшввщношень до проспшого виг-ляду (за особливо! потреби)
4 nd2
а^во, h «ho; Px ~-pQvocos0o =--— pQ2cos0o =---0-pvgcose),
nd¿2 4
Py ~ -pQvo sin во = —i- /pQ 2 sin во = - pv0 sin во , nd02 4
P "pQ,,o=nd- pQ2=s¡° p"0-
Отож можна вважати в першому наближенш, що сила P скерована су-то проти вектора швидкосп v0 руху рщини на виходi 3Í ствола. Вона дiе разом Í3 силою ваги G, спричиненою масою ствола та масами рукава й рщини, що мiстяться мiж контрольними перерiзом 1-1, де рукав перестае спиратися на долiвку, та перерiзом 0-0, де рiдина полишае ствол. Якщо, до прикладу, сумарна маса m зазначених елементiв системи "рукав - ствол (стовбур) - рь дина" становить 10,8 кг, то матимемо: -G = mg = 10,8 • 9,81 = 106 Н (g - гравь тацiйна стала). Сумою сил P i G е сила певна сила F (див. рис. 1, зокрема, -силовий трикутник), яку власне i треба врiвноважити зусиллями з боку люди-ни, що оперуе стволом.
Та сама сила Р за тих самих обставин дiятиме i на прямий ствол. За вщповщних конф^рацп рукава i довжини прямого ствола - таких (див. рис. 1), що розташування перерiзу 1-1 вiдносно перерiзу 0-0 не змшиться, можна з прийнятною похибкою вважати, що й сила ваги О та розташування центра С мас т також залишаться такими самими, як у разi тстолетного ствола. Саме за таких умов порiвняння пiстолетного та прямого стволiв можна буде впевнено вважати об'ективним. Вважатимемо при цьому, що долiвка "вiдчуваe" динамiчну дiю струменя лише через ноги оператора, але в жодно-му разi не через пожежний ствол (стовбур) та рукав. Отож, у точщ А нема сенсу прикладати силовий чинник, який би вщбивав в собi дiю на видшену перерiзами 1-1 та 0-0 частину пдромехашчно1 системи решти рукава.
Покладаючись на схеми, що наведенi на рис. 1 i 2, можна виснувати кориснi спiввiдношення
Р + О = р, ^ = Рх = р&0^ -со8бь!, ¥у = Ру + О = -р2У0*тв0-mg ,
р = рх? + ру - С08^0 +[^00 + 81п6>0 )
8Ш 60 +
mg
. _ ру Ру+о Ру о о 0 . а 1ап8 = = ^-= -*- +— = Ыпа + — =-0 > 1ап00,
рх Рх Рх Рх Рх а V х х х х х 00800--
р = -рл - рг2 = -рг, Ма = РН + Охс = Щ, РН + Охс = - mgxс = рЛхУБ - рЛухв + ру2хУВ - рЛухв,
де: 8 - кут, тд яким до горизонталi дie сила р; Ма - момент сил Р i О вщ-носно точки А; хс - абсциса центра мас С в системi координат Аху з початком в точщ А - плече ди сили О (див. рис. 2); Ну - плече ди сили р (рх i ру - модулi проекцш рх i ру вектора р на координатнi осi х i у); рг1, рг2 (рг) - сили вщ рiзних (обох разом) рук оператора, який спрямовуе струмiнь; (хв, ув), (хО, уО) - координати точок Б, О, яю вiдображають мiсця зосере-дження зусиль вщ рук оператора. З наведених стввщношень випливае, зок-рема, вираз
, mg
р, г Н0--— хс
РН - Охс _р<Оу0_
Лшя ди сили р, звюно, проходить через точку перетину лшш ди сил Р i О, рис. 2 а. Ефективнють машпулювання стволом значною мiрою, звюно, залежить вiд можливостей рацiонально протидiяти екстремальним проявам реакцп струменя. У цьому разi йдеться про залучення лише одного оператора. А тому беруть до уваги саме два силовi чинники рг1, рг2 (вiд двох рук), яю, вiдповiдно до викладеного, повиннi задовольняти умови
Fr1x + Fr2x =Frx = -Fx = -Px = -pQv01--cos6»0
V v0
Fr\y + Fr2y = F,y = -Fy = -Py - G = pQv0 sin 0O + mg, Frl F^ + F¡¡y . Fr2 = Fr2x + F?2y , pQvtjk) - mgxc = FñxyB - FriуХв + F^yo - Fr2yXD .
Отож, для визначення чотирьох силових napaMeTpiB Fr1x, Fr2x, Fr1y, Fr2y слугують лише три píbmhm
Fr1x + Fr2x = pQv0 Vcos 00 - — j, Fr1y + Fr2y = pQv0 sin 00 + mg ,
Fr1xyB - Fr1yxB + Fr2xyo - Fr2yxo = pQvoh() - mgxc . (3)
Усунути таку невизначешсть можна, примiром, поклавши, що верти-кальнi зусилля на обох руках оператора, е однаковими:
Fr1y = Fr2y = Fr0y. (4)
Хоча, можна вимагати й аби на обидвi руки оператора припадали вза-галi однаковi навантаження (а не тшьки вертикальнi):
■\/Fr1x+Fr2y =*JF?2x + Fr2y .
Зосередьмося на першому випадку, рис. 2 б.
Рис. 2. Приклад спiввiдношення сил у разi однакового вертикального навантаження на обидвi руки оператора
На mдставi (3) i (4) легко з'ясувати, що
pQvoS\n0o + mg
Fr1y = Fr2y = Fr0y = "
2
Ао + ХВ±Х^тво - уп - ХВ + Хи - хс
¥Лх = Р*о-2-^-^ + -,
УВ - Уи УВ - Уи
_йо - ХВ±Хи81иво + Ув С^ - - хс
^2х = P^vо-2-^-^ -mg-2-,
УВ - Уи УВ-уи
а далi виснувати (див. рис. 2 б), що горизонталью складовi ¥1Х i ¥Г2Х , вщпо-вщно, сил ¥г1 i ¥г2 спрямованi взаемно протилежно. Цжаво, що сила ¥Г1 зо-рieнтована майже вздовж основно! ош тт ствола, а сила ¥г2 - ортогонально до осi пп рукоят ствола. При цьому сила ¥Г1 за модулем може бути помiтно бiльшою за силу ¥г.
Звiсно, те, що сила ¥г2 дiе перпендикулярно до тша ствола, е позитивною обставиною. Але те, що вiдносно велика за модулем сила ¥г\ спрямована вздовж тша ствола, - обставина негативна, оскшьки створюватись ця сила мае за рахунок тертя мiж рукою-рукавицею i поверхнею ствола, через що ви-никатиме потреба належно сильно (до втоми) стискати кисть руки.
Можна створити й iншi ситуацп, рис. 3. Якщо "перевантажити" руку, прикладену схематично в точщ В (|¥Г1У | > mg, рис. 3 а), докладаючи в точцi и зусилля ¥г2у у напрямку, протилежному до напрямку ди сили ваги О, то це може спровокувати зростання як модуля сили ¥л, так i модуля сили ¥г2, не створюючи жодного корисного ефекту.
Рис. 3. Приклади балансу сил у paii неоднакового вертикального навантаження на руки оператора
А можна прийняти, що ¥r\y = 0, рис. 3 б (¥r\ — горизонтальна). В такому pa3Í
h0 + sin 0oxD - I cos 6*0 - — I yD
tp r\ ■ a , tp r\ V v0 ) Xd - XC Fr2y = pQvo sin 60 + mg , ¥ñx = pQvo-^-¿-+ mg-,
Ув - yD Ув-yD
-ho
Fr 2х = PQvo
- sin 0QXD + | COS 0Q--| ув
-mg-
XD - Xc
УВ - yD Ув - yD
Ситуащя загалом значно покращиться. Проте про нормальнiсть нап-рямкiв прикладання сил до ствола йтися тут не може. Перерозподшити навантаження можна й так, аби бшьша частка ваги припадала на точку D (I Fr2y | > mg), рис. 3 в. Завдяки цьому напрямок ди сили Fr1 можна ще бiльше наблизити до нормального вщносно лшп mm .
А от загалом стввщношення (3), якi можна також подати у виглядi Fr2y = pQvo sin в0 + mg - Fr1y,
Fñx
Fr 2x =
pQQvoo | ho + sindoXD-| cosffo--j yD j + mg(xD - x¿) - FrXy(xD - хв)
ув - yD
-pQvo | ho + sin OooXD - | COS6>0 - —j ув j - mg(XD - Xc) + FAy(XD - хв)
У В - у Б
вказують на те, що кшщ векторiв F'■1 i Fr2, вщкладених з одша точки i сумою яких е вектор Fr, розташованi на вiдповiдних паралельних прямих П1 i П2, рис. 4. Примiром, вектор е сумою чи пари векторiв i Fr2, чи пари векторiв F¡■1 i Рг2 ... Вочевидь юнуе й така орiентацiя сил Fr1 = Fr1 i Fr2 = F*2 (див. видiлений штрихуванням силовий паралелограм), що сила Fr1 = Fr* стае нормальною до прямо! тт .
Рис. 4. Загальна схема, що вiдображаe баланс сил на ствол
А от вщповщна сила Fr2 = F*2 30pieHT0BaHa майже паралельно до пря-moï nn. Але це HeraTrnHoï ролi не вдаграе, оскшьки ця сила створюеться рукою, охопленою скобою рукоятi, а тому про надмiрнi дотичнi зусилля йтися не може. Саме це дае тдстави визнати переваги ствола тстолетного типу.
Висновки. Зважаючи на сучасну тенденцiю виробництва пожежних стволiв тстолетного типу, науково обгрунтовано доцiльнiсть застосування таких стволiв для спрощення роботи операторiв пiд час гасiння пожеж. На
n^cTaBi розгляду балансу сил на пожежних стволах встановлено, що за умов роботи з високими напорами пожежнi стволи тстолетного типу мають перевагу над прямими стволами, оскшьки ïx використання дае змогу полегшити роботу оперaторiв пiд час гaciння пожеж.
Л1тература
1. Пат. 64205 Украша, МПК (2006.01), А62С 31/28. Ксшно тстолетного типу для руч-них пожежних ствол1в / 1.В. Паснак, О.Е. Васильева. N u 2011 07369; заявл. 14.06.2011; опубл. 25.10.2011, Бюл. N 20.
2. Пат. 64206 Украша, МПК (2006.01), А62С 31/07. Переносний пожежний скомбшова-ний ствол тстолетного типу / 1.В. Паснак, О.Е. Васильева. N u 2011 07378; заявл. 14.06.2011; опубл. 25.10.2011, Бюл. N 20.
3. Пожарная техника : учебник / под ред. М.Д. Безбородько. - М. : Академия ГПС МЧС России, 2004. - 550 с.
Гащук П.Н., Паснак И.В. Обоснование целесообразности применения пожарных стволов пистолетного типа
Проанализировано современное состояние производства и обоснована целесообразность применения пожарных стволов пистолетного типа. Рассмотрев баланс сил на пожарных стволах, установлено, что при работе с высокими напорами пожарные стволы пистолетного типа имеют преимущество над прямыми стволами, поскольку их использование позволяет облегчить работу операторов при тушении пожаров.
Ключевые слова: пожарный ствол, ствол пистолетного типа, баланс сил, эффективность.
HashchukP.M., PasnakI.V. Explanation of expediency of nozzles usage of pistol type
The current state of production and the expediency of usage of pistol type nozzles are based. Considering the balance of powers in nozzles it was found that under conditions of high pressure pistol type nozzles have advantages over straight nozzles because their usage can facilitate the work of operators during the fire extinguishment.
Keywords: nozzle, pistol type nozzle, balance of powers, efficiency.
УДК 674.047 Здобувач В.М. Борисов; доц. 1.Р. Кенс, канд. техн. наук;
доц. Б.П. Поберейко, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
експериментальна перев1рка залежност1 електричного опору та втрат вологи в1д механ1чних напружень у процес1 суш1ння деревини
Показано рiзницю змш електричного опору стиснено! та розтягнено! деревини у процес сушшня. Дослщжено, що причиною виникнення вщмшностей електричного опору е вплив мехашчних напружень на швидюсть втрати вологи зразками. Пом> чена властивють впливае на розподш вологи в матерiалi тд дiею внутршшх напружень. Вивчення мехашзму цього явища вщкривае шлях до бшьш повного контролю стану деревини та удосконалення технолопчних процешв сушшня деревини.
Ключовг слова: деревина, електричний отр, сушшня, волопсть, напруження.
Аналiз останшх дослщжень i публжацш. Точтсть визначення воло-госп кондукторметричними методами е невисокою [1, 2]. Одним 1з джерел похибок цього методу може бути залежнють опору в1д внутр1шшх напружень у матер1ал1. На сьогодш вплив мехашчних напружень на електричний отр
