CC BY
7
|(-1.8-И + 2.9) <<И
®0 сер.= И-И"-И-• (7)
Внаслiдок штегрування рiвняння (7) отримаемо:
^0 = 2МН2 - И)-09И2 - И) = 2.9 -0.9 -(И2 + И1). (8)
СеР' И2 - И1
Для розрахунку середнього значення кшетичного коефщенту асер в
умовах змшно! висоти шару, шдставимо у рiвняння (5) значення середньо! швидкостi руху теплоноЫя, розрахованою за формулою (8). Тодi
асер. = 1.7-10 -6- ^97 -[2.9 - 0.9- (И 2 + И, )]113. (9)
Рiвняння справедливе в межах швидкостей руху теплоносiя 2-3 м/с.
Висновок. Отримане на основi експериментальних дослiджень кше-тики фшьтрацшного сушiння кавового шламу в умовах змшно! висоти шару рiвняння (9) дозволяе розрахувати середне значення кшетичного коефщента асер i прогнозувати енергетичш затрати на процес сушiння.
Лггература
1. Ханык Я.Н. Фильтрационная сушка плоских проницаемых материалов. - Диссертация доктора техн. наук. Львов, 1992. - 401 с.
2. Декларацшний патент Украши на винахщ № 37729 А Б26В3/06. Спос1б фшьтрацшного сушшня сипких матер1ашв// Ханик Я.М., Гузьова 1.О., Атаманюк В.М., Бшецька Л.З./ Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4.
3. Гузьова 1.О., Атаманюк В.М., Ханик Я.М. 1нтенсиф1кащя фшьтрацшного сушш-ня сипких зернистих матер1ашв. ж. Х1м1чна промисловють Украши. №4, 2001, С. 17-19.
4. Гузьова 1.О., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Математична модель процесу сушш-ня дисперсного матер1алу у щшьному шар1// Зб1рник науково-техтчних праць. - Льв1в: УкрДЛТУ, 2001, вип. 11.1. - С. 104-11._
УДК 621.924.93 Доц. В.С. Джус, канд. техн. наук; доц. А.Я. Кулiченко,
канд. техн. наук; доц. 1.П. Лаушник, канд. фiз.-мат. наук; магктр А.Р. Мтянич - Львiв. ф-тет Днтропетровського Нащонального ун-ту залiзничного транспорту
ПАРАМЕТРИ Г1ДРОАБРАЗИВНО1 ОБРОБКИ ВЕЛИКОГАБАРИТНИХ ЦИЛ1НДРИЧНИХ РЕЗЕРВУАР1В
Наведеш теоретичш рекомендацп ефективно! ндроабразивно! очистки зов-шшньо'1 поверхш котлiв залiзничних цистерн за KprnepieM продуктивностi процесу та якюно! пiдготовки поверхневого шару металу перед нанесенням нового антикоро-зшного покриття.
V.S. Djus, A.Ya. Kulichenko, I.P. Laushnyk, A.R. Milyanych
The parameters of hidropneumatic treatment of the great overall sitheted
cylindrical reservoirs
The theoretical recommendations of the effective hidropneumatic cleaning of the outside surface of tank wagons for the criterion of the productive process and the qualitative preparation of the metal surface layer before covering the new anti-corrosive coating are suggested in this article.
На зовтшт поверхш великогабаритних цилшдричних pe3epByapiB, як здебшьшого експлуатуються на вщкритому noBiTpi, суттевий вплив чи-нять pi3Hi за характером атмосферш опади, що з часом проявляються у вигля-дi нагромадженого бруду, вiдшарування старо1 фарби, утворених шарiв iржi тощо. Особливе мiсце серед великогабаритних резервуарiв займають зашз-ничш цистерни, якi експлуатуються в умовах, наближених до екстремальних, оскiльки ^м впливу атмосфери ще й шдлягають значним динамiчним на-вантаженням, що також впливають на збереження зовшшнього шару антико-розiйного покриття. Тому питанню очистки котлiв цистерн перед нанесенням нового антикорозшного i декоративного лакофарбового покриття в даний час придшяеться значна увага, оскшьки зростанням вантажоперевезень зашзнич-ним транспортом iз крашами Захiдноï Свропи вимагае дотримування евро-пейського стандарту стосовно зовшшнього вигляду транспортних засобiв, де колiр, наприклад цистерни, вказуе на призначення i характер транспортова-ного вантажу.
У даний час на бшьшосл локомотиво-ремонтних депо Украши тради-цшно процес поверхневоï очистки проводиться iз застосовуванням xiмреак-тивiв, якi певною мiрою негативно впливають на еколопчну ситуацiю навко-лишнього середовища. К^м того, необхiдно передбачувати споруджування вузлiв очистки i регенерацiï використаних вiдходiв, що пов'язано iз значними фшансовими витратами як на ïx спорудження, так i в процес експлуатаци. Цi обставини змусили на ремонтних шдприемствах залiзничного транспорту, а саме, у вагонному депо станци Клепарiв (Львiв. залiзниця) звернути увагу на мехашчш методи очистки поверxнi цистерн, звернувшись за порадами i прак-тичними рекомендацiями до науковцiв Львiвського факультету Дншропет-ровського iнституту iнженерiв транспорту (Д11Ту).
Одним iз запропонованих виробничникам методiв поверxневоï оброб-ки е струменево-абразивна очистка, суть я^ полягае в тому, що на сферичну поверхню цистерни направляеться iз значною швидкiстю струмiнь абразив-них зерен, яю, маючи певну кшетичну енергiю, при спiвударi iз даною повер-хнею здiйснюють роботу, яюсно змiнюючи ïï стан i мжропрофшь. Найбiльша ефективнiсть процесу вiдбуваеться, коли елементи абразивних матерiалiв змiшують iз рiдиною i розганяють стисненим повоям. У такому технолопч-ному варiантi поверхневу обробку називають гiдроабразивною (рис. 1).
Потж струменя суспензи надае кожному елементу абразиву такий запас кiнетичноï енерги, яка перетворюючись в роботу рiзання, достатня для вь докремлення вiд поверxнi котла мжростружки, що пiсля обробки надае по-
верхш цистерни характерного металевого блиску, з одночасним отримуван-ням необхщно! для надшно! адгези iз шаром лако-фарбового покриття 11 шорсткостi.
цистерни
Рис. 1. Схема гiдроабразивноi обробки поверхт залiзничних цистерн
Основними технолопчними чинниками процесу були: кут зустрiчi струменю пульпи iз поверхнею; довжиною струменя; твердють поверхневого шару матерiалу цистерни; характер нашарування, що видаляеться; кшьюсть, швидкiсть та консистенцiя пульпи; зернислсть абразиву тощо [1]. У бшьшос-тi публiкацiй, де розглядаеться процес пдроабразивно! обробки, автори зде-бшьшого торкаються питання особливостей контактно! взаемоди абразиву iз поверхнею, дослiджують явища його проникнення в поверхневi шари металу, процеси мiкрорiзання, формування шорсткост поверхнi тощо. У цiй публжа-ци автори поставили за мету навести суто прикладний характер процесу, взявши за основу продуктившсть пдроабразивно! обробки, а саме - кшьюсть видаленого iз поверхнi зайвого нашарування залежно вiд окремих факторiв процесу.
У загальному вигляд кшьюсть видаленого металу, а вш е домiнуючим серед шших видав поверхневого нашарування, визначаеться такою залежнютю [2]:
О = е-к-Л, (1)
де: с i к - коефiцiенти, що вказують вiдповiдно на кшьюсть видаленого металу, що приходиться на 1 кгс роботи струменя пульпи, та умов мiкрорiзання; А - витрачена робота, Н м. Витрачена робота А пропорцшна живш сил^ тому для N абразивних елемен^в становитиме
А = 0,5 • N • т • V2, (2)
де т i V - вiдповiдно маса i швидкiсть абразивних елементiв.
Коефiцiент к виражаеться таким чином:
к = кб • к • к^ • к2 ,
де: к^, к1 i - коефщенти, що враховують вiдповiдно кут нахилу абразивного струменя до поверхт обробки, довжину струменя вщ сопла до ще! по-верхнi та шорстюсть оброблено! поверхнi; к2 - розмiри абразивних елементiв.
На рис. 2 наведений графш залежностi юлькост видаленого iз повер-хнi металу вщ кута нахилу струменя пульпи, побудованого за результатами
експериментальних досл1джень, причому у процес1 проведення експеримен-т1в змшювався кут 1 зернистють абразиву, а решта параметр1в залишались незмшними.
ka = та / m а тах,
де: та 1 та тах - вщповщно маса видаленого металу при даному кут а { максимально можливе видалення за тих самих умов нахилу струменя.
1з графжа (рис. 2) видно, що зона найбшьш ефективних кут1в нахилу струменя при обробцшеребувае в межах 25... 50° незалежно вщ зернистост абразиву. Рашше було встановлено [2], що видалення матер1алу максимальне при кут атаки 45°. Вщхилення максимуму видалення при кут 45° пояс-нюеться руйнуванням поверхш переважно внаслщок процесу мжрор1зання, але сили р1зання будуть зростати за умови, що кут атаки буде меншим 45°.
Рис. 2. Вплив кута струменя пульпи на масу видаленого металу при рЬшй зер-нистостi абразиву: 1 - абразив 80 мкм; 2 - абразив 60 мкм; 3 - абразив 40 мкм.
Довжина струменя пдроабразивно! пульпи вщ сопла до сферично! поверхш суттево впливае на ефектившсть обробки. Зпдно з результатами сери експериментальних дослщжень встановлено, що максимальне видалення мж-ростружки досягаеться при вщсташ, яка перебувае в межах (650.. .1400) мм за умови обробки крупнозернистими -7 = (100.160) мкм абразивними еле-ментами.
Зпдно з графжом, наведеним на рис. 3, встановлюемо: к2 = т2 / т2 тах.
т2гг
о 20 40 60 80 100 120 Z Рис. 3. Графш залeжностi видалення маси металу eid 3epHucmocmi абразиву при отриманш поверхш Í3 рiзною шорстшстю: 1 - Ra =15 мкм; 2 - Ra =12,5 мкм;
3 - Ra =5,0 мкм; 4 - Ra =2,5 мкм
Кшьюсть контактувань абразивних елементв N Í3 сферичною повер-хнею цистерни встановлюеться на основi об'ему пульпи, що подаеться протя-гом часу t:
Уп = Qn t = Уа + Ув, (3)
де: Qп - кшьюсть витрачено! пульпи, л/с; Va i Vв - вщповщно об'ем у пульпi абразиву i води.
Якщо об'емне сшввщношення води та абразиву (абсолютна консис-тенцiя) виразити у виглядi во = Va / Vв, то шдставляючи Vв у формулу (3), от-римуемо
Vа = Qп 1 [ во /( во + 1)]. (4)
З шшого боку,
Vа = (Ра 10-3) / Га = (Ра.ср. N 10-3) / у а, (5)
де: Ра. ср. - середня маса елементарно! частинки абразиву, г; у а - питома вага
3
матерiалу абразиву [уа = (3,13...3,15) кг/м ].
1з наведених залежностей (4) i (5) отримаемо:
N = [во / (во + 1)] [(0п 1 Га) / Раср. 10-3] (6)
Струменевий процес пдроабразивно! обробки характерний найбшьш повною вiддачею енерги абразивних елемент1в, i визначена згiдно з формулою (6) кшьюсть !х ударiв по поверхнi цистерни за 1 секунду придатна для практичних розрахунюв, оскшьки за своею сутнiстю вона е мшмальною.
Пiдставляючи значення N i к у розрахунковi формули (1) та (2), отри-
маемо:
О = 103 е ка к2 [ во /(во + 1)] [(0п 1 У а) / Раср] 0,5 т V2. (7)
Осюльки для струменевого процесу пдроабразивно! обробки витрати пульпи встановлюються за залежшстю:
Qп = (п ёе2 V) / 4,
де: ёе - дiаметр сопла форсунки; Ра. ср. = g т, то формула (7) матиме такий вигляд:
С = ^ С • ка-К --в- • ^ • Г .Га * ^ (8)
8 8 во +1
Швидюсть абразивного струменя можна виразити через величину тис-ку на форсунщ Нф, значення якого встановлюеться експериментально, методом замiру манометром [1]
V = Нф)0,5,
де / - коефщент, що вказуе на кiлькiсть пульпи, яка проходить через сопло. Значення даного коефщенту розраховуеться за такою формулою:
/ = Qф [Б (2g Нф) 0 5] -1,
де: Б - площа поперечного перерiзу форсунки, мм ; Qф - фактичш витрати витжаючо! крiзь форсунку пульпи ^ф = Vп / 1).
Виразивши л через дiаметр сопла форсунки, отримуемо
4 • V V Л = ^-т^-г" = 1274
п] • г • (28Нф )5 <С • г •(8Нф
Експериментальш дослщження проводились з форсунками д1аметра-ми 6 { 8 мм на вод1 та пульт р1зно! консистенци. Анашз результалв дослав вказав на те, що розхщ пульпи на форсунках пропорцшний !х перер1зу { не залежить вщ 11 консистенци, тобто Q = к1 Б, де к1 - коефщ1ент питомих втрат.
При Б = (25... 105) мм залежшсть Q=f (Б) лшшна, а при Б > 105 мм во-на переходить в область квадратично! залежност [2].
Поставивши вирази для розрахунюв V { ¡и у формулу (8), остаточно отриманий вираз для визначення ефективно! продуктивност пдроабразивно! обробки зовшшньо! цилшдрично! поверхш зашзничних цистерн:
О = 82,213■-■ . У"2 ■ с■ ка-к2 -уа. (9)
в +1 ((с2 ■ $ а 2
Експериментально встановлено числове значення коефщента с, який за
3
даних умов роботи для обробки стально! поверхш дор1внюе с=
0,846 • 10-3 г/Н м.
Лiтература
1. Проволоцкий А.Е. Струйно-абразивная обработка деталей машин. - К.: Техтка, 1989. - 177 с.
2. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. - М.: Машиностроение, 1960. - 198 с.
УДК 66.045 Acnip. Д.ПКтдзера; проф. Я.М. Ханик, д-р техн. наук;
доц. В.М. Атаманюк, канд. техн. наук - НУ "Львiвcька nолiтехнiка"
Г1ДРОДИНАМ1ЧН1 ОСОБЛИВОСТ1 ПРИ СУШ1НН1 ДИСПЕРСНИХ МАТЕР1АЛ1В У Щ1ЛЬНОМУ ШАР1
Представлено експериментальнi i теоретичнi дослщження гiдродинамiки фiльтрування теплоносiя Kpi3b вологий шар торфу при фшьтрацшному сушшш.
Doctorate D. Kidzera, prof. Ya. Khanyk, doc. V. Atamanuk-NU "Lvivs'skaPolitekhnika"
The hydrodynamic peculiarities of drying disperse materials
in the dense layer
In this work are represented experimental and theoretical investigations of the hydrodynamics of hot air filtration through the wet layer of the peat during filtration drying.
У захщних регюнах Укра!ни сконцентроваш значш запаси торфу, теплота згорання якого е достатньо високою i становить 18900-27300 кДж/кг. У зв'язку з цим е актуальною проблема застосування торфу, як палива, у народному господарств1. Це дозволить частково розв'язати енергетичну проблему Украши та зменшити !! залежшсть вщ кра!н експортер1в енергоносив.
Постановка проблеми. Для використання торфу я паливо його необ-хщно попередньо висушити до вологост 10-12 % i спресувати у так зваш торфобрикети. З усiх вщомих методiв сушiння найбiльш екологiчно чистим i
