Прогнозирование пылеобразования при различных способах перегрузки пылящих навалочных материалов в морских и речных портах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 628.511.001.57:656.62.073.28:689.46.

Н. С. Отделкин, к. т. доцент, ВГАВТ.

603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПЕРЕГРУЗКИ ПЫЛЯЩИХ НАВАЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МОРСКИХ И РЕЧНЫХ ПОРТАХ

Статья посвящена прогнозированию пылевых выбросов при перегрузке пылящих навалочных материалов грейферными кранами и пневматическими и конвейерными установками на, основе подобия и моделирования процессов пылеобразования.

Морские и речные порты, являясь крупными транспортными узлами по перегрузке различных грузов с одного вида транспорта на другой, своей эксплуатационной деятельностью оказывают отрицательное воздействие на атмосферный воздух, почву и акваторию порта. Наиболее ощутимо это влияние проявляется вследствие пыления при перегрузочных операциях с пылящими навалочными грузами.

В настоящее время в морских и речных портах перегрузка пылящих навалочных грузов в основном осуществляется:

с использованием грейферных кранов и перегружателей; с помощью пневмоустановок и конвейерным транспортом.

Для оценки технологий и эффективности технических средств пылезащиты при перегрузке пылящих навалочных материалов (апатит, минеральные удобрения, уголь, рудный и нифелиносый концентраты и т д.) большое значение имеет прогнозирование пылевых выбросов на ггредпроектной стадии обоснования способа перегрузки и норм технологического процесса перегрузки.

Прогнозирование пылевых выбросов яри работе различного перегрузочного оборудования с пылящими материалами, основанное на методах подобия и моделирования, требует, прежде всего, разработки физической модели, подобной конкретному объекту натуры.

Методы физического моделирования, основанные на теории подобия и размерностей, рассматриваются как приближенные методы анализа процессов при замещении реального объекта подобной ему моделью. Значимость этих методов возрастает при решении поисковых и прогнозных задач, когда структура и состав уравнений, описывающих процесс, не полны или недостаточно надежны. К числу таких задач относится образование пылевоздушных потоков при перегрузке пылящих навалочных грузов.

Воспроизведение процесса в уменьшенных размерах по существу является физическим моделированием. Однако необходимо установить признаки, которые позволяют утверждать подобие процессов, протекающих в условиях разных масштабов системы. Качественные и количественные связи подобных явлений процесса ггылеоб-разования можно установить в виде критериальных соотношений, называемых критериями подобия.

В соответствии с первой теоремой подобия инвариантность критериев подобия является признаком подобия объектов [1].

Процесс пылеобразования при способе перегрузки пылящих навалочных грузов с использованием грейферных кранов и перегружателей следует рассматривать как многоэлементную систему, включающую в себя следующие процессы:

- зачерпывания пылящего материала грейфером;

- разгрузки грейфера или истечение пылящего материала из грейфера при его раскрытии;

- удара о преграду падающего материала и взвешивание частиц пыли;

- сдувание пылящего материала во время грузовой обработки транспортных средств при открытых трюме судна или кузове полувагона;

- сдувание пылящего материала с поверхности штабеля открытого склада во время грузовой обработке транспортных средств;

- распространения взвешенных частиц пыли воздушными потоками.

В общем случае эти процессы не могут рассматриваться как независимые, но решение задачи в таком виде является сложным и трудоемким. Поэтому будем считать, что указанные процессы многоэлементной системы независимы друг от друга, то есть решение задачи пылеобразования при работе грейферных механизмов будем основывать на раздельном моделировании, которое апробировано в работе [2].

Для определения критериев подобия необходимо выявить все параметры, характеризующие изучаемые процессы. Совокупность определяющих параметров, характеризующих процесс зачерпывания пылящего материала грейфером, представлена в табл. 1.

Таблица 1

Совокупность определяющих параметров процесса зачерпывания пылящего материала грейфером

Наименование параметров Обозначение величин Единица измерения Формула размерности Обозначение масштабов подобия

Определяющий линейный размер системы (грейфера) 1 м 1 к.

Массовые характеристики (масса грейфера и материала) т кг М

Насыпная плотность материала Р кг/м3 МІГ7, ■ кР

Скорость посадки грейфера на материал В м/с 1Т~Х к$

Усилие зачерпывания Р н М1Т~2 кР

Бремя смыкания челюстей і с т к,

Ускорение свободного падения % м/с2 ЬТ"2

В перечень определяющих параметров не включена дисперсность материала, так как при моделировании процесса взаимодействия рабочих органов перегрузочных машин с навалочными грузами влиянием дисперсности материала пренебрегают при отношении диспергированного элемента к исследуемому объему объекта (в даннрм случае вместимость модели грейфера) менее чем 10“4 [3].

Процесс зачерпывания пылящего материала грейфером можно описать уравнением связи между параметрами процесса и элементами системы, в которой этот процесс протекает

..П„)=0. (1)

В данном случае нас интересует усилие зачерпывания, от которого зависит плотность материала в закрытом грейфере

Р = /(/,т,р,3,^) (2)

Из совокупности «л» физических величин при «г» величинах с основными независимыми размерностями можно получить п - г критериев подобия [1].

В качестве основных единиц примем [ь\ [м\ [т]. Размерность любой величины можно выразить через эти единицы следующим образом

[¡У, ]=[£]" [М]* [Г]'.

(3)

Любой критерий подобия является некоторой комбинацией величин И в

общем виде может быть представлен как

п = и’’их22 ...и;= [и,Р [и2}” ..{и„]'" (4)

Выражая и{,и2,...,ип через основные единицы в определенных степенях, можно записать [3]

п = [и*1 м^тТх ]г’ МИгТТг \2.. .[¿а" Мм"ТТп ]*' =

(5)

Критерии подобия являются величинами с нулевой размерностью, поэтому £ЗГ[Х| + ОС 2^2 +... + ог/,Хл = 0;

р^Х{ + Мт^г + =0; (6)

"Г]Х| + Т2Х2 +... + гпХп — 0.

Система (6) имеет неизвестные величины Х,,Х2,...,Х„. Число независимых решений можно определить решая матрицу

«1 а-, ... а.

1 2 М\ М2 т2

МП

О)

Ранг матрицы равен числу величин с независимыми размерностями, а число независимых решений равно п - г. Любое (и - г +1) решение будет линейно зависимым от предыдущих.

Выберем три параметра 1,т,{ (по числу основных единиц), для которых определитель Д=0. Их размерности

/ = НМ°[г]°

»"ММ И1

г = [1]°М0И

Для выбранных величин

«1 М\ Г1 1 0 0

д = «2 М2 - 0 1 0

а3 Мъ 0 0 1

= 1*0

В соответствии с теоремой о необходимых и достаточных условиях подобия [1], уравнение (2) можно представить в виде

Ґр mbptCp

= /

g

(8)

\1артпрХср 1аэтьЧСэ 1а*тЬЧс* )

Значения ар,Ьр,ср,,..,а^,Ъ8,с^ определим из условия, что входящие в выражение (8) комплексы являются безразмерными величинами, например

И \m\l\t\-2

сі р — 1 ,Ь р — 1 ,Ср — —2.

=1,

Таким образом, критерий подобия П 3 будет иметь следующий вид

п р‘2 ■

Пп =------= inv.

ml

Аналогичным образом определяются и другие критерии подобия

п Skt vt ^

щ

Р f-r • т-r

~ mv.Utі = — = i«v,n4 =-2— = ют. т1ъ 3 І I

Полученные критерии являются безразмерными образованиями, определяющими меру между физическими явлениями, существенными для процесса зачерпывания материала грейфером. На основе критериев подобия можно составить критериальное уравнение рассматриваемого процесса

РГ

ml

■ = /

( £_ *

3 ’ /

ті

І

(9)

Задачей опыта является определение вида функции из полученного критериального уравнения (9). Конкретизация связи между критериями позволит производить математическую обработку опытных данных в критериальной форме. В качестве функции для данной задачи можно принять степенную зависимость, как обладающую наибольшей простотой и гибкостью.

Полученным критериям подобия П1 ,П2,П3, П4 соответствуют следующие индикаторы подобия, которые согласно теорем подобия равны единице

Ij =—= 1,I2

kmkl

kt

U4

k k2 к Kt

= 1.

Из индикаторов подобия могут быть получены соотношения для определения параметров модели процесса зачерпывания по соответствующим параметрам натуры

I - ктк1 £ -I кЪ к к = I

КР , КтК{ , ,

К

К

Таким образом, критерии подобия накладывают определенные ограничения на условия моделирования процесса зачерпывания пылящего материала грейфером.

При выполнений требований инвариантности по каждому критерию подобия любая характеристика в модели и натуре может быть определена простым пересчетом, с учетом следующих соображений.

ПО

Первоначально необходимо определить масштабные коэффициенты величин с основными размерностями [4 МИ

Для построения модели примем отношение размеров модели и натуры, равное линейному масштабному коэффициенту к1. Тогда масштаб массы определится из 12,

а масштаб времени - из 14 с учетом незначительного влияния ускорения свободного падения на процесс зачерпывания, что позволяет принять кя -1

Любую пересчитываемую характеристику А можно представить в следующем виде [4]:

- для модели

где ам, ан - числовые значения характеристики А для модели и натуры.

Величина « а » вторична и является функцией первичных величин. Поэтому числовое значение любой физической величины можно выразить через числовые значения этой величины в модели и масштабные коэффициенты основных величин:

Пусть в натуре измерено усилие зачерпывания Р, Определим ожидаемое значе-

но показатели степени равны а ~\\ /л-\ ; г = -2 . Подставляя значения степени размерности в выражение (13) получим формулу пересчета Р с натуры на модель

Подобным образом могут быть получены формулы пересчета любого параметра с натуры на модель и наоборот. Для основных параметров процесса зачерпывания материала грейфером эти формулы приведены в табл. 2.

Таким образом, полученные условия подобия процесса зачерпывания пылящего материала грейфером позволяют использовать в модели среду оригинала, что исключает необходимость применения в модельных исследованиях эквивалентного материала, изготовление которого связано с большими трудностями.

Совокупность определяющих параметров, характеризующих процесс истечения пылящего материала при раскрытии грейфера, представлена в табл. 3,

(10)

(П)

Ад, ~ам1аМ»Г-,

- д ля натуры

Ан ~аИ1аМ^ТТ,

а н = амкТк1к1-

С учетом выражений (10) и (11) получим

(12)

(13)

ние этого параметра в модели. Параметр Р имеет размерность ЬМТ 2, следователь-

Таблица 2

Формулы пересчета от натуры к модели по ряду параметров процесса зачерпывания пылящего материала грейфером

Параметры процесса Формулы перехода от натуры к модели Формулы перехода от модели к натуре

Усилиезачерпывания />„=W = рмь!

Насыпная плотность р материала Рм = Р И р Я =Р м

Скорость & посадки грейфера на материал &Н -§Мк/2

Время í смыкания челюстей =tH^I ^ 1/ lH ~lMKl

Дисперность с1 материала = ¿н ■S3 II

Таблица 3

Совокупность определяющих параметров, характеризующих процесс истечения пылящего материала при раскрытии грейфера

Наименование параметра Обозначение величин Единица измерения Формула размерности Обозначение масштабов подобия

Средняя расходная скорость истечения V м/с LT~‘ ку

Площадь истечения S м2 L2 ks

Время раскрытия грейфера *п ■ с Т ч

Дисперсность материал d м L Ki

Ускорение свободного падения 8 м/с2 LT~2 kg

Процесс истечения пылящего материала из грейфера можно описать уравнением

= 0. (и)

Согласно к~ теореме количество критериев подобия для данного процесса будет равно

п-г = 5-2 = 3.

Критерии подобия, определенные по представленной выше методике, имеют вид

ТГ ^2 П ^

П5 = —рг = шг,П6 = —==■ = шу,П7 = —==■ - inv. gVS V5 V-S

На основе критериев подобия, из которых П 5 является определяемым и характеризует расход пылящего материала при его истечении из грейфера, можно составить критериальное уравнение

и соответствующие индикаторы подобия

к1 к1 к „к]

I - у -1Т -_^_ = 1Т ~..8 -1

5 — \/ ~ - у/ 1»а7 “ 1/~

Ь- Ь/2 Ь/2 Ь/2

Соотношения для определения параметров модели процесса истечения материала при раскрытии грейфера по соответствующим параметрам натуры будут иметь вид

ь —ь ьУг і — ьУг и _

У ~ KgKS ’*/_ “

Приняв за основу построения модели линейный масштабный коэффициент, определим формулы перехода от натуры к модели по параметрам процесса истечения пылящего материала при раскрытии грейфера, которые представлены в табл. 4.

Таблица 4

Формулы перехода от натуры к модели по ряду параметров процесса истечения пылящего материала при раскрытии грейфера

Параметры процесса Формулы перехода от натуры к модели Формулы перехода от модели к натуре

Средняя расходная скорость V истечения ~1/ *7 ун =Уикї2

Площадь 5 истечения ~8нк12 $н ~ к?

Время 1 р раскрытия грейфера Р ~ Р ! ,н ¡гУ 1р ~1р К!

Дисперсность д. материала 3М -¿нк,1 4 н - к1

Процесс удара о преграду падающего материала е натуре и модели при подобии процесса истечения (расхода материала) будет также подобен.

При ударе падающего пылящего материала о преграду образуется стелящееся облако пыли. Концентрация пыли в этом пылевом выбросе будет зависеть от расхода £) пылящего материала , его дисперсности с1 и высоты Н падения материала. Доля д материала, перешедшего во взвешенное состояние, может быть представлена следующим критериальным уравнением

(16)

где - расход взвешенной пыли, кг/с.

Формулы перехода от натуры к модели по параметрам процесса удара о преграду падающего материала и взвешивание частиц пыли для параметров 5 и (і представлены в табл. 4, а для параметров Q и Н - в табл. 5.

Полученные условия подобия для процессов истечения пылящего материала и его удара о преграду с последующим взвешиванием частиц пыли приводят к необходимости моделирования дисперсного состава натурного материала, то есть создание для модельных исследований эквивалентного материала.

Таблица 5

Формулы перехода от натуры к модели по ряду параметров процесса удара о преграду падающего материала и взвешивание частиц пыли

Параметры процесса Формулы перехода от натуры к модели Формулы перехода от модели к натуре

Расход Q пылящего материала Qm =Qnki2,5 Qh ~Qmк2'5

Высота Н падения материала Нм ~ 1 НИ - Ну к/

Сложность изготовления эквивалентных материалов привела к тому, что на практике оказалось наиболее приемлемым прогнозировать характеристики пылевых выбросов без изменения свойств пылящего материала, то есть применять, так называемое, неполное моделирование.

Подобие процесса зачерпывания пылящего материала в натурном и модельном грейферах, как уже отмечалось, будет соблюдаться при использовании в исследованиях натурного материала.

Подобие процессов истечения пылящего материала и его удара о преграду в модели и натуре достигается без использования эквивалентного материала при 1р —> гпш , так как критерий П6 становится незначимым, то есть вырождается. Следовательно, критериальное уравнение (15) при неполном моделировании примет вид

Js

= /

8

( 2 Л

Ei

Я

,t -> min. (17)

Для подобия процессов взвешивания и распространения взвешенных частиц пыли при неполном моделировании необходимо чтобы параметры воздушных потоков разносящих пыль, были одинаковы и в модели и в натуре. При подобии процессов истечения и удара о преграду пылящего материала из модельного и натурного грейферов, что достигается при выполнении условия (17), образующиеся воздушные потоки полностью определяются полем скоростей. Скорость воздушных потоков, разносящих пыль, обусловливает фракционный состав взвешенной пыли. Поэтому при равенстве скоростей воздушных потоков в модели и натуре фракционные составы взвешенной пыли будут одинаковы, а количество взвешенной пыли при подобии процесса

Н

истечения “ подобны при соблюдении критерия П8 = —= .

Vs

Критерий П8 характеризует динамику воздушных потоков (скорость и объем вытесненного воздуха из падающего пылящего материала при его ударе о преграду).

Совокупность определяющих параметров процессов сдувания пылящего материала при открытых трюме судна или кузове полувагона и с поверхности штабеля открытого склада во время грузовой обработки транспортных средств приведена в табл. 6..

Процесс сдувания пылящего материала во время грузовой обработки транспортных средств при открытых трюме судна и кузове полувагона можно соответственно описать уравнениями:

Чтр ~ filmp > &тр > ^тр > ^cm > W' Ф* ¿гр > (18)

Яв = (19)

Таблица б

Совокупность определяющих параметров процессов сдувания пылящего материала при открытых трюме судна или кузове полувагона и с поверхности штабеля открытого склада во время грузовой обработки транспортных средств

Наименование параметров Обозначение величин Единица измерения Формула размерности Обозначение масштабов подобия

Длина: открытого склада ^ск м Ь К

открытого трюма судна ^ тр к‘тр

полувагона К к, 1в

Ширина: открытого склада ^ск м 1 ч.

открытого трюма судна &тр кК,

полувагона К К

Высота открытого склада Кк м Ъ кн "с К

Расстояние от поверхности материала до: комингса люка трюма ^тр м Ь кКР

верхней кромки полувагона К

Расстояние от комингса люка трюма до верхней кромки причальной стенки 1 ст м I, К,

Скорость ветра м/с ЬТ'1

Направление ветра относительно продольной оси трюма судна, полувагона <Р рад. - К

Время грузовой обработки трюма судна, полувагона *гр с т к, гр

Вес частицы в Н ШГ2 ка

Количество унесенной пыли в единицу времени: с поверхности штабеля открытого склада Чек кг/с мт~‘ кЧск

из отхрытого трюма судна Чтр кя Чтр

из полувагона % К

Для данного процесса количество критериев подобия будет равно:

- при открытом трюме судна и-г = 9- 3 = 6;

- из кузова полувагона и-г = 8- 3 = 5, где за величины с основными независимыми размерностями приняты 1тр или 1в (м), ив (м/с) и С? (Н), для которых Д ф 0.

Критерии подобия исследуемого процесса будут иметь вид:

- при открытом трюме судна

гтр _ Ятр^в у^тр _ ^тР ут™р _ ^тР тттР _ ^ст ^тр _ тр _ ^гр^в ; >112 “ >114 'Х15

г *тр ^тр ^тр Iтр

и,р =

- из кузова полувагона

гг в _ Яв^в гт« _ гг в _ гг в гув _ ^ гр^в

‘‘8 <■в

На основе полученных критериев подобия можно составить критериальные уравнения процесса сдувания пылящего материала и соответствующие им индикаторы подобия:

- при открытом трюме судна

^ ь. и г * .1 \

= /

Ятр^в

Ьщр Ьтр Ист *грив

Iтр _ _ тр _ кьтр _ тр _ ^

1;-------- (20)

*(7 Л/ Л/

* тр * тр

ки к к. к

т тр _ "ст _ 7 Ттр _ 9н _ г ттр _ ^ /

^ “7 ^ "Т ” ' * ~"7 '

Ч» ЛФл/ %

- из кузова полувагона

Я^в А ьв Ля *грив

о Ч'«

к„ к кн ки к к1 к

Чс * * 1 в °в 1 в пв 1 в * И 1 в _ 1гр •

*>' 2 ' "I ' *> '3 ■ 1 5 " ;

(21)

кс к.

Для построения модели примем отношение модели к натуре, равным линейному масштабному коэффициенту к1. При использовании в модельных исследованиях натурного пылящего материала масштаб подобия к0 = 1, а значения масштабов подобия к^ и кр примем также равными единице. Как показали исследования, проведенные автором [5], это допустимо, если величина линейного масштабного коэффициента не превышает к1 < (20...25). Тогда процессы сдувания пылящего материала в модели и натуре во время грузовой обработки транспортных средств будут подобны при следующих значениях масштабных коэффициентов:

- при открытом трюме судна

к, = кК = кк -кг. = к,,к, = к,;

‘тр °тр птр Птр I ’ 1гр I 1

- из кузова полувагона

к, = к, =к,,к. = к,.

1» *« 4 *гр 1

Процесс сдувания пылящего материала с поверхности штабеля открытого склада во время грузовой обработки транспортных средств можно описать уравнением

Чек /^ск і ^ск ’ ^ск»1 Ф* ^гр > С?,)

(22)

Для данного процесса количество критериев подобия будет равно «-г = 8-3 = 5, где за величины с основными независимыми размерностями по аналогии с выше рассмотренным процессом приняты 1СК (м), ив (м/с) и С (Н), для которых А Ф 0 . Критерии подобия для исследуемого процесса будут иметь вид:

На основе полученных критериев подобия, из которых Появляется определяемым, можно составить критериальное уравнение процесса сдувания пылящего материала с поверхности штабеля открытого склада и соответствующие индикаторы подобия:

Для построения модели примем отношение модели к натуре, равным линейному-масштабному коэффициенту к}. При использовании в модельных исследованиях натурного пылящего материала масштаб подобия кс -1, а значения масштабов ки и к по аналогии с выше рассмотренным процессом примем также равными единице.

Тогда процессы сдувания пылящего материала с поверхности штабеля открытого склада во время обработки транспортных средств в модели и натуре будут подобны при следующих значениях масштабных коэффициентов:

Подобие процессов распространения взвешенных частиц пылящего материала воздушными потоками в модели и натуре будет достигнуто при одинаковых температуре и влажности окружающей среды и режиме перемещения окружающего воздуха.

Теперь можно сформулировать основные положения метода неполного моделирования процесса образования пылевых выбросов при перегрузке пылящих материалов грейферными кранами и перегружателями:

- выполнять модель геометрически подобной натурному объекту;

- соблюдать условия подобия процесса истечения пылящего материала из мо дельного и натурного грейфера;

- обеспечить равенство скоростей воздушных потоков вытесняемого из падающего пылящего материала воздуха в модели и натуре;

- соблюдать одинаковыми в модели и натуре температуру и влажность окружающей среды и режим перемещения окружающего воздуха.

СК

(23)

При способе перегрузки пылящих навалочных грузов с помощью пневмоустановок и конвейерного транспорта основные очаги с максимальным пылеобразованием имеют место при погрузке указанных материалов в транспортные средства. Поэтому в данной статье рассматриваются процессы:

- истечения пылящего материала из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок;

- удара о преграду струи падающего материала и взвешивание частиц пыли.

Процесс сдувание пылящего материала во время грузовой обработки судов уже

был рассмотрен выше.

Совокупность определяющих параметров, характеризующих процесс истечения пылящего материала из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок, представлена в табл. 7.

Таблица 7

Совокупность определяющих параметров, характеризующих процесс истечения пылящего материала из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок

Наименование параметров Обозначение величин Единица измерения Формула размерности Обозначение масштабов подобия

1 2 3 4 5

Высота падения материала от нижней части трубы до преграды н м 1 кн

Диаметр трубы О м 1 ко

Расход материала й кг/с МТ~1 кд

Скорость струи материала на выходе из трубы К м/с 1Т~\ к у

Вес частицы с н шт~2 кс,

Ускорение свободного падения 8 м/с"1 ьт~г 1 '"ё

Процесс истечения пылящего материала из вертикальной трубы можно описать уравнением

/(я, А ел. о, г) =0. (24)

Для данного процесса количество критериев подобия будет равно п-г = 6-3 = 3, где за величины с основными независимыми размерностями приняты О (м), Q (кг/с)

и Ус (м/с), для которых А ф 0.

Критерии подобия исследуемого процесса будут иметь вид:

а 2 у/ усд

На основе полученных критериев подобия можно составить критериальное уравнение процесса истечения пылящего материала из вертикальной трубы и соответствующие индикаторы подобия:

£1

V2

(н_ с ^

Е>'УсО>

~ _ у |-ик _ ^

к.1 к0 кук

Для построения модели примем отношение модели к натуре, равным линейному масштабному коэффициенту к{. При использовании в модельных исследованиях натурного пылящего материала масштабы подобия кс = 1, = 1, тогда процессы исте-

чения материала из вертикальной трубы в модели и натуре будут подобны при следующих значениях масштабных коэффициентах:

к о ~ к и = кус =к\->кд ~ 2 ■

Чтобы процессы удара пылящего материала о преграду и взвешивания частиц пыли в натуре и модели были подобны необходимо соблюсти равенство скоростей струи материала на выходе из трубы, то есть должно быть выполнено условие ку -1.

Формулы перехода от натуры к модели по ряду параметров процесса истечения пылящего материала из вертикальной трубы представлены в табл.8.

Таблица 8

Формулы перехода от натуры к модели по ряду параметров процесса истечения пылящего материала из вертикальной трубы

Параметры процесса Формулы перехода от натуры к модели Формулы перехода от модели к натуре

Высота Н падения материала Нм ~НИк11 НН = Нмк{

Диаметр И трубы Ом =Внк^ сэ а: II ь 5;

Расход (7 материала 0-М ~ йн к} 2 ~ £2м к]

Скорость Vс материала на выходе из трубы уЫ _уН С С Vй = V* с С

Вес О частицы ом-оИ вн = Ом

Теперь сформулируем основные положения метода неполного моделирования

Процесса образования пылевых выбросов при погрузке пылящих навалочных материалов в суда пневматическими и конвейерными установками:

- выполнять модель геометрически подобной натурному объекту;

- соблюдать условия подобия процесса истечения пыляшего материала из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок;

- соблюдать в модели и натуре равенство скоростей струи материала на выходе из трубы;

- соблюдать одинаковыми в модели и натуре температуру и влажность окружающей среды и режим перемещения окружающего воздуха.

Таким образом, предлагаемый метод неполного моделирования процессов образования пылевых выбросов при различных способах перегрузки пылящих навалочных грузов еще на предпроектной стадии разработки технологии перегрузочных роцессов по результатам модельных исследований позволит:

- спрогнозировать количественные характеристики пылевых выбросов;

- оценить отрицательное воздействие перегрузочного процесса на окружающую среду, то есть выполнить его экологическую экспертизу;

- определить экономические параметры перегрузочного процесса, связанные с потерями пылящего материала от распыления и пылеуноса и отрицательного воздействия пыли на человека, перегрузочную технику, почву и водную акваторию порта;

- обосновывать способы перегрузки пылящих материалов и оптимальные нормы технологических процессов их перегрузки с учетом экологических требований и экономических аспектов.

Список литературы

[1] Гухман А.А. Введение в теорию подобия. — М.: Высшая школа, 1963.

[2] Самсонов В.Т. Об изучении на моделях пылеобразования при падении измельченных материалов /В сб.: Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. - Вып. 32. - 1964. - С. 89-96.

[3] Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов строительно-дорожных машин.-М.: Высшая школа, 1981.

[4] Моисеенко В.Г. Прогнозирование рабочих нагрузок землеройных машин в особых условиях. - К.: Высшая школа, 1987.

[5] Отделкин Н.С., Отделкин М.С. Теоретические основы прогнозирования пылевых выбросов при работе грейферных механизмов с пылящими материалами на основе подобия и моделирования // Строительно-дорожные машины: Материалы международной научно-практической конференции. - Н. Новгород: 1997. - С. 237-249.

FORECASTING OF THE DUST FORMATION AT VARIOUS WAIS AT AN OVERLOAD OF DUST FORMING BULK MATERIALS IN SEA AND RIVER PORTS

N. Otdelkin

Clause is devoted to forecasting emissions of dust at an overload of dust- forming materials cranes with grabs and pneumatics and conveyors by installations on the basis similarity and modeling ofprocesses dust formation.

УДК 621.65.001.5

Г. В. Русецкая, к. m. м., доцент, ВГАВТ.

603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5. E-mail: der@aqua~sci.nnov.ru ■

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛОПАСТНОГО РАДИАЛЬНОГО НАСОСА

Анализируются различные подходы к созданию теории лопастных радиальных насосов. Формулируются общие положения теории и математической модели насоса, позволяющие проводить исследования общих закономерностей гидродинамических процессов в насосах и включающих их гидросистемах в различных режимах численными и аналитическими методами, решать общие задачи по расчету насоса и ставить задачи оптимального проектирования насоса и напорной системы в целом.

Гидравлические системы играют важную роль во многих ответственных инженерных объектах различного назначения (энергетические установки, предприятия нефтехимического производства и т. д.). Надежная работа гидравлических систем во многом определяет надежность этих объектов в целом. В гидравлических системах при штатных и нештатных режимах эксплуатации происходят сложные процессы теплообмена, температурного и механического взаимодействия рабочей среды с конструктивными элементам оборудования. Возникающие при этом вибрационные нагруз-