CC BY
9
The necessity of elaborating the methods of valuation of charge efficiency of automated lines in production process is substantiated. Mathematical dependences for calculation the coefficient of using and coefficient of the waste of time by the system that consists of two machine-tools and by the hardly connected machines with the same and different productivities are built.
Keywords: automated line, mathematical dependences, methods of valuation, efficiency of charge, coefficient of using work time, the system with two machine-tools, hard connection.
УДК 674:621.928.93 Викл. А.В. Ляшеник1, канд. техн. наук;
доц. Л.О. Тисовський2, канд. фЬ.-мат. наук; викл. Л.М. Дорундяк1; ст. викл. Ю.Р. Дадак2, канд. техн. наук; викл. В.М. Крупа1
про вплив геометричних розм1р1в циклона на його г1дравл1чний оп1р
Досдщжено вплив геометричних розмiрiв окремих частин циклона на пдрав-лiчний ошр апарата. Проаналiзовано результати, отримаш внаслщок математичного моделювання руху пов^яного потоку в сепараторь Визначено рекомендован вщно-шення параметрiв окремих елеменпв циклона.
Аеродинам1чш процеси, що вщбуваються у циклонах, дослщжуе бага-то науковщв. Однак питаниям впливу геометричних розм1р1в окремих частин циклона на його пдравл1чний ошр у лггератур1 придшено мало уваги. Це пов'язано з тим, що юнуюч1 донедавна шдходи до математичного моделювання не давали змоги точно описати процес руху запилених потоюв, а ек-спериментальш дослщження е дорогими. У цш робот зроблено спробу здшснити анал1з впливу змши геометричних розм1р1в окремих частин циклона на його пдравл1чний ошр.
Побудова математичноУ моделi. Анал1з руху пов1тряних потоюв у циклош будемо проводити на основ1 такого шдходу [1]. Припустимо, що запилена газова сумш у циклош е гомогенним середовищем, поведшку якого можна описати моделлю в'язко! стискувано! рщини (газу). Тод1 повна система р1внянь для анал1зу аеродинам1чних процеЫв у сепаратор1 складаеться з р1внянь Нав'е-Стокса, р1вняння нерозривност^ р1внянь стану i р1вняння балансу тепла, як можна представити таким чином.
1. Р1вняння Нав'е-Стокса е основним рiвияииям дииамiки в'язкого газу й у
векторному запис мае такий вигляд:
р-= рР - grad(р + — /Ж1уУ) + 201у(л&), (1)
Ж 3
де: У - вектор швидкост точки суцшьного середовища з координатами х, у, х у момент часу 1 (змшт Ейлера); р- густина середовища в точщ з координатами (х, у, х) у момент часу 1;; Р - вектор густини масово! сили; Ж1уУ - дивер-генщя вектора швидкостi У; / - динамiчний коефщент в'язкостi; £ - тензор швидкост деформацн;
1 Коломийський полiтехнiчний коледж;
2 НЛТУ Украни, м. Львiв
2. Рiвняння нерозривностi, яке е математичним записом закону збереження маси певного об'ему суцiльного середовища i у векторному представлен-нi мае вигляд
^р + Лу(рУ) = 0 (2)
от
3. Рiвняння стану:
—
Р = рЯТ (3)
( т V
V т0 )
(4)
де: Я - газова постшна, яка для р1зних газ1в набувае р1зних значень; Т0 { -вщповщно абсолютна температура 1 коефщент в'язкосп, що вщповщають де-якому початковому стану газу. 4. Рiвняння балансу тепла:
а (, V2 ^
р—
ж
н+— 2
рР ■ V +др + - - + — Н) (5)
д/ 3 а
Таким чином, для визначення семи невщомих и, V, w, р, р, ^, Т отрима-ли систему семи (1-5), як складають замкнену систему р1внянь руху в'язкого газу.
Зазначимо при цьому, що для в'язкого газу повинш також виконувати-ся таю припущення:
а) газ е "ньютотвським" середовищем;
б) коефщенти теплоемност ср i су, а значить i !х вiдношення к не залежать
вiд абсолютно! температури газу i е фiзичними константами газу;
в) коефщент теплопровiдностi газу X пропорцшний динамiчному коефь
щенту в'язкостi ц, так що число Прандтля а = —р розглядаеться як фь
Л
зична постшна газу, тобто а=еоп81.
Для того, щоб розв'язок отримано! системи диференщальних р1внянь у частинних похщних був единим, потр1бно задати початков! та граничш умови, яю, своею чергою, визначаються формою 1 конструктивними особли-востями циклона та умовами його роботи, тобто для кожного типу циклона юнуе свш наб1р початкових 1 граничних умов.
Пщ початковими умовами при цьому розумдать задавання в початко-вий момент часу поля швидкостей 1 температур, !, кр1м того, тиску в довшь-нш точщ циклона.
Граничш умови задати важче, оскшьки вони залежать як вщ форми циклона, так { вщ особливостей його функцюнування. Граничш умови залежать { вщ густини газу. Газ велико! густини "прилипае" до стшок сепаратора, в той час, як розрщжений газ ковзае по граничних поверхнях. Проте, незва-жаючи на особливосп, е певш законом!рносл задавання граничних умов при рус запиленого повггря в пилоочищувач1, а саме: 1) р1вшсть нулю швидкосл на нерухомш твердш границ!; 2) швидк!сть наб!гаючого пилопов!тряного потоку на вход! в сепаратор е вщомою.
Граничш умови для температури також мо-жуть бути р1зномаштними. Найпростше задавати розподш температури на поверхш циклона в початко-вий момент часу { температуру набшаючого пилопо-вггряного потоку. В деяких випадках можна задавати розподш тепловщдач1, тобто закон змши кшькосп тепла, що проходить за одиницю часу через одиницю плошд поверхш робочого органу. Як правило, при цьому припускають, що мае мюце закон Фур'е.
У число граничних умов входять також зада-вання тиску набшаючого потоку пилоповггряно! су-м1ш1 в деякш точщ у вхщному патрубку.
Числовий аналiз задачi. На основ! наведених р1внянь проведемо вивчення впливу форми циклона на його пдравл1чний отр. Для числового анал1зу бу-ло обрано циклон ЦН-15 (рис. 1) з такими розм1рами:
• д1аметр циклона, Б - 400 мм;
• висота цилщдрично! частини циклона, Нц - змь нювалась у межах 250-850 мм за рекомендованого значення 650 мм;
• висота кошчно! частини циклона, НК - 800 мм;
• д1аметр вихлопно! труби, д - 240 мм;
• глибина занурення вихлоино! труби, Из - зм1нюва-лась у межах 56-716 мм за рекомендованого зна-чення 316 мм;
• д1аметр пиловипускного патрубка, д0-150 мм.
Швидюсть потоку повггря у вхщному патрубку приймали р1вною У=20 м/с. Густина повггря рп=1,3 кг/м3, густина матер1алу твердо! частинки рч=700 кг/м3; температура повггряного потоку Т0 = 20°С; статичний тиск на виход1 з вихлопно! труби циклона дор1внюе атмосферному.
На рис. 2 зображено залежшсть пдравл1чного опору циклона вщ гли-бини занурення вихлопно! труби для р1зних значень висоти цилшдрично! частини Нц. У раз1 збшьшення значення Из пдравл1чний ошр сепаратора зрос-тае. Характер залежносп АР вщ Из може бути як лшшним, так { нелшшним { визначаеться висотою цилшдрично! частини. Для значень Нц, як е меншими вщ 400-450 мм (рис. 2, крив1 1-3) характер залежносп е лшшним. За подаль-шого збшьшення висоти цилшдрично! частини (рис. 2, крив1 3-7) вш буде квадратичним.
На рис. 3 показано вплив висоти цилшдрично! частини циклона на його пдравл1чний ошр за р1зних значень глибини занурення вихлопно! труби.
Збшьшення значення Нц приводить до зменшення його пдравл1чного опору. З одного боку, збшьшення значення Нц приводить до збшьшення аеро-динам1чного шляху, який проходить повггряний потж у циклош, а значить пдравл1чний ошр апарата мав би зростати. Причини зниження пдравл1чного опору циклона можна пояснити змшою напряму руху повггря та наявшстю вторинних потоюв у циклош. Перехщ зовшшнього вихору в циклош у внут-ршнш вщбуваеться не тшьки у кошчнш частиш циклона, але й у цилшдрич-
-
Г ! Фё й
->
\ 00 1
\ Фёо /
Рис. 1. Сема циклона ЦН-15
нiй. Зменшення простору, в якому вщбуваеться такий поворот, приводить до зростання гiдравлiчного опору апарата. Можна вважати, що за значення Нц = 700 мм подальше зростання висоти цилшдрично! частини не приводить до зниження гiдравлiчного опору циклона. Отримаш результати дають змогу пiтвердити тезу про те, що основну частину гiдравлiчного опору циклона ста-новлять втрати в серединi нього на енергетичне розсдавання у в'язкому турбулентному обертальному потоцi, подолання турбулентних завихрень, i тшь-ки незначна частина втрат пов'язана з розширенням потоку на вход^ розсь юванням на виходi i тертям до стшок циклона [2].
Рис. 2. Залежшсть гiдравлiчного опору циклона вiд глибини занурення вихлопноИ труби (Нц): крива 1-200 мм; 2-250 мм; 3-300 мм; 4-350 мм; 5-400 мм;
6-450 мм; 5-500 мм
Рис. 3. Залежшсть гiдравлiчного опору циклона вiд висоти цилшдрично'1 частини при значеннях глибини занурення вихлопноИ труби 116 мм (крива 1) та 316 мм (крива2)
Аналопчним чином збшьшення простору для здшснення повороту по-вггряного потоку можна здшснити шляхом збшьшення висоти котчно! частини НК, або збшьшенням дiаметра ё0 пиловипускного отвору. На рис. 4 по-
казано залежшсть гiдравлiчного опору вщ дiаметра пиловипускного отвору. 3i збiльшенням значення do гiдравлiчний опiр знижуеться. Графiк залежност гiдравлiчного опору циклона вiд висоти його котчно1 частини наведено на рис. 5. Якщо порiвняти результати, представлен на рис. 3 та 5, то можна зро-бити висновок, що змша значення висоти цилшдрично1 частини (рис. 3) мае бшьший вплив на гiдравлiчний ошр циклона, анiж змiна висоти котчно1 частини апарата (рис. 5). Так, у разi збiльшення значення Нц на 20 % порiвняно з рекомендованим значенням (650 мм), гiдравлiчний опiр у циклонi знизиться на 13 %. Зростання НК на 20 % знизить значення АР лише на 3,6 %. З практики [3] вщомо, що збшьшення висоти кошчно1 частини призводить до шдви-щення ефективност процесу очищення повiтряних потокiв у циклош. З шшо-го боку, збшьшення значення НК та Нц спричиняе пiдвищення металомюткос-тi конструкци апарата i збiльшення його габаритних розмiрiв.
640 ¿2 620
■g 600
0
580
X
1 560 га
S 540 iZ
520
500
0 50 100 150 200 250
Дiаметр пиловипускного отвору, мм
Рис. 4. Залежшсть гiдравлiчного опору циклона eid diaMempa пиловипускного отвору
660
640
я 620 с
■Ц 600
о >s
= 580 х ш
" 560
Q. Ч!
540 520 500
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Висота конино! частини, мм
Рис. 5. Залежшсть гiдpaвлiчного опору eid висоти кошчно'1 частини
Значний вплив на гiдравлiчний ошр циклона мае дiаметр його вихлоп-но1 труби. У разi зменшення значення d, гiдравлiчний опiр циклона зростае (рис. 6). Зауважуемо, що зi збiльшенням дiаметра вiд 90 до 150 мм спостерь гаемо рiзке зниження гiдравлiчного опору циклона. За значень дiаметра вих-лопно1 труби 200-260 мм гiдравлiчний опiр циклона практично не знижуеться. З експериментальних дослщжень вiдомо, що надмiрне збiльшення значення d може призводити до того, що на ос вихлопно1 труби будуть вини-кати потоки, як будуть спрямованi до середини апарата, що значно знижуе
ефективнiсть процесу очищення запиленого повiтря у циклош. Проведенi дослiдження впливу значення дiаметра вихлопно! труби на гiдравлiчний отр циклона для конструкци циклона ЦН-15 рiзних дiаметрiв дав змогу визначи-ти рекомендований дiапазон значень d= 0,4-0,6D. Розробники циклона ЦН-15 рекомендують значення d=0,59D.
Гiдравлiчний onip, Па
Рис. 6. Залежшсть гiдравлiчного опору eid diaMempa вихлопноИ труби
Висновки:
1. Таю параметри, як дiаметр вихлопно! труби та глибина !! занурення, мають чiтко виражене граничне значення, у разi перевищення якого пдрав-лiчний опiр циклона починае рiзко зростати.
2. Визначальний вплив на гiдравлiчний опiр циклона мае його об'ем, який розмщений нижче вiд вихлопно! труби i складаеться з об'ему цилш-дрично! частини (нижче вихлопно! труби) та об'ему кошчно! частини апарата.
3. Збшьшення значень Нц та Нк позитивно впливае на процес сепара-цп. При цьому змiна значення висоти Нц мае бшьший вплив на гiдравлiчний опiр циклона, ашж змiна Нк.
4. Рекомендоване значення дiаметра вихлопно! труби потрiбно виби-рати з дiапазону d=0,4-0,6D.
Лггература
1. Тисовский Л.О. Математическое моделирование аэродинамических процессов в циклоне / Л.О. Тисовский, Л.М. Дорундяк, А.В. Ляшеник, Ю.Р. Дадак // Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов и перспективы их развития : матер. Междунар. научн.-техн. конф. - В 2-х част. - Минск, 25-27 ноября 2009 г. - МН БГТУ, 2009. - Ч. 2. - С. 177-182.
2. Лютий С.М. Циклони в деревообробнш промисловосп : монографiя / Лютий С.М., Тисовський Л.О., Дадак Ю.Р., Ляшеник А.В. - Львiв : Редакщя журналу "Укра!нський паач-ник", 2009. - 148 с.
3. Гордон Г.М. Пылеулавливание и очистка газов / Г.М. Гордон, И. А. Пейсахов. - М. : Изд-во "Металлургия", 1978.
Ляшеник А.В., Тисовский Л.О., Дорундяк Л.М., Дадак Ю.Р., Крупа В.М. О влиянии геометрических размеров циклона на его гидравлическое сопротивление
Исследовано влияние геометрических размеров отдельных частей циклона на гидравлическое сопротивление аппарата. Проанализированы результаты, полученные в результате математического моделирования движения запыленного воздуха в
сепараторе. Определены рациональные соотношения параметров отдельных элементов циклона.
Lyashenyk A.V., Tysovskyy L.O., Dorundyak L.M., Dadak Yu.R., Kru-pa V.M. About influence of geometrical sizes of ciklona on his hydraulic resistance
Geometric dimensions influence of certain parts of cyclone on hydraulic resistance machine described in this paper. The results from mathematical modeling of air flow in the separator are obtained. Recommended ratio of parameters of separate elements cyclone is determined.
УДК 674.58 Проф. Н.П. Супрун1, д-р техн. наук;
доц. Н.1. Осипенко2, д-р техн. наук; асист Г.В. Озимок3, канд. техн. наук
визначення впливу шсоляцп на як1сть
портьсрних тканин
Розглянуто вплив шсоляцп як важливого чинника формування споживних властивостей та якост портьерних тканин рiзних виробниюв. Здшснеш дослщження засвщчили, що бшьша частина зразюв портьерних тканин мають висок! показники мщносп на розрив.
Меблево-декоративш тканини завжди були i залишаються вагомою складовою часткою асортименту продукцп легко! промисловость Останшми роками значно розширився асортимент так званого "home 1ех1у1е" - матерь алiв для внутршнього оздоблення штер'еру. Вони належать до предме^в де-коративно-ужиткового мистецтва, мають високу художню цштсть i призна-ченi для оргашзацн навколишнього середовища за естетичними канонами, практичного використання чи оформлення iнтер,ерiв шдивщуального та гро-мадського призначення.
Вагому частку серед меблево-декоративних тканин посщають портьерш тканини. 1х зовнiшнiй вигляд та яюсть е одним iз визначальних чинникiв, який створюе iмiдж та атмосферу затишку як у домашньому ш-тер'ер^ так i в готельних та ресторанних закладах [1, 2].
Провщш виробники текстилю з США, 1талй, Туреччини та шших кра-!н поставляють на св^овий ринок та ринок Укра!ни тканини для оформлення штер'еру зi специфiчними властивостями. Кожний вид таких тканин мае сво!' особливостi, що дае змогу формувати вимоги до матерiалу, з якого вш виго-товлений. Збшьшення i розширення використання хiмiчних волокон i ниток, а також нових барвниюв i текстильно-допомiжних речовин у виробнищш портьерних тканин призводить до ютотних змiн !х якосп, що не завжди дек-ларуеться, або передбачаеться виробниками [3, 6].
Серед рiзних чинниюв зношування портьерних тканин велике значення мае зношування шд дiею клiматичних чинниюв навколишнього середовища: температури, вологи повггря, сонячно!' раддаци, дощу, виру тощо. Пiд
1 Кшвський НУ ушверситет технологiй та дизайну;
2 Донецький НУ економiки i торгiвлi îm. М. Туган-Барановського;
3 Львiвський iнститут економiки i туризму
