CC BY
17
дак // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра1ни. -2011. - Вип. 21.9. - С. 119-125.
4. Ляшеник А.В. Вплив висоти цилвдрично! частини та глибини занурення вихлопно! труби на характеристики циклона / А.В. Ляшеник, Л.О. Тисовський, Л.М. Дорундяк, Ю.Р. Да-дак // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. -2011. - Вип. 21.3. - С. 101-106.
5. SolidWorks. Компьютерное моделирование в современной практике / А.А. Алямов-ский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов и др. - СПб. : Изд-во БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.
6. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха / А.И. Пирумов. - М. : Стройиздат, 1981. - 296 с.
7. Кирсанова Н.С. Новые исследования в области центробежной сепарации пыли : обзорная информация / Н.С. Кирсанова. - М. : Изд-во НИИгаз, 1989. - 57 с.
8. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов / под ред. Л.В. Чекалова. - Ярославль : Изд-во "Русь". - 424 с.
Ляшенык А.В., Тысовский Л.О., Дорундяк Л.М., Дадак Ю.Р. Исследование влияния бункера на аэродинамику циклона путем моделирования процессов средствами Cosmos Floworks
С помощью пакета Cosmos Floworks проанализировано влияние бункера циклона на аэродинамику воздушных потоков в аппарате. Приведены рекомендации относительно улучшения конструкции пылеуловителя, снижения его гидравлического сопротивления и повышения эффективности процесса очистки древесной пыли.
Lyashenyk A.V., Tysovskiy L.O., Dorundyak L.M., Dadak Yu.R. Cosmos Floworks application to study the impact of the bunker on the aerodynamics of cyclone
With package Cosmos Floworks done analysis of the impact of cyclone bunker aerodynamics of air flow in the apparatus. The following recommendations for improving the design of cyclone, reducing its hydraulic resistance and strengthening the treatment of wood dust.
УДК 628.21 Асист. 1.1. Матлай; доц. В.М. Жук, канд. техн. наук;
проф. МА. Саницький, д-р техн. наук - НУ "Львгвська полтехтка "
РОЗРАХУНКОВА ВИТРАТА ТА ЧАС КОНЦЕНТРАЦИ ДОЩОВОГО СТОКУ З РАД1АЛЬНИХ У ПЛАН1 БАСЕЙН1В З ПОСТ1ЙНИМ ПОЗДОВЖН1М ПОХИЛОМ
Отримано анал™чш залежност для визначення тривалост поверхнево! концентраци та розрахунково! витрати для радiальних у плат басейшв стоку з пос-тшним поздовжшм похилом для дощiв постшно! в чаш штенсивносп з урахуванням змшно! швидкосп течп поверхневого потоку та зворотного зв'язку мiж часом концентраци i розрахунковою штенсившстю дощу.
Ключовг слова: дощовий стж, розрахункова витрата, час концентраци, радiаль-ний басейн стоку.
Постановка проблеми. Зростакт вимоги до надшносп роботи 1 до еколопчно! безпеки систем водовщведення в Украш та в свт обумовлюють пошук нових науково обгрунтованих метод1в проектування мереж 1 споруд дощового водовщведення. Стшюсть 1 надшнють роботи систем дощового во-довщведення мют, шших населених пункпв та промислових тдприемств е важливою складовою забезпечення !х нормально! д1яльносп, а також ютотно впливае на еколопчний стан довкшля. Найважлив1шими кшьюсними параметрами поверхневого стоку е його розрахункова витрата та час концентраци.
Анал1з останшх досл1джень i публ1кац1й. Визначення часу концентрацп та розрахунково! витрати поверхневого стоку виконуегься за допомо-гою методiв, розроблених вiтчизняними та закордонними науковцями [1-7]. У бшьшосп з проан^зованих методiв пiд час визначення цих показниюв не враховуеться зворотнiй вплив часу концентрацп на розрахункову штенсив-нiсть дощу, а також конф^ращя басейну стоку в плат.
Мета роботи - отримати аналггачш залежносп для визначення часу поверхнево! концентрацп та розрахунково! витрати поверхневого стоку з ра-дiальних у планi басейнiв стоку з постшним поздовжнiм похилом для дощiв постшно! в часi штенсивносп, враховуючи змiнну швидкiсть течп поверхневого потоку та взаемозв'язок мiж часом концентрацп поверхневого стоку та розрахунковою штенсивнютю випадання дощу.
1. Сучасш методи визначення часу поверхневоУ концентращУ та розрахунковоУ витрати. У вичизнянш iнженернiй практицi для визначення часу поверхнево! концентрацп запропоновано використовувати формулу Аб-рамова-Шигорша [2]
1
. _(1,5n(1'6L0cQ„166,70'5>-0,5n)
Icon _1 ^0,3 ,-0,3 A0,5 I , хв, (1)
V Zmid,o A J
де: n1, Lcon, io - вщповщно коефiцiент шорсткосп, довжина шляху концентрацп i поздовжнiй похил басейна стоку; zmid - коефщент, який характеризуе по-верхню басейна стоку; A i n - параметри, як залежать вiд кшматичних особ-ливостей регiону та вщ перiоду одноразового перевищення розрахунково! ш-тенсивностi дощу P [1].
Для визначення розрахунково! витрати на територп Укра!ни згiдно з [1] використовуеться метод граничних iнтенсивностей. В основi цього методу лежить припущення, що залежнiсть iнтенсивностi випадання дощу qd вiд його тривалостi td описуеться спадним степеневим законом
qd _ A . (2) td
Розрахункова (максимальна секундна) витрата поверхневого стоку за методом граничних штенсивностей [1]
е_ ZmidA ' F (3)
r _ t1,2n-0,1 ' (3)
lr
де: F - загальна площа басейну стоку, га; tr - час концентрацп поверхневого стоку, хв.
A _ q20• 20n-(1 + -^1 , (4)
V !g mp J
де: q20 - розрахункова штенсившсть дощу для ще! мюцевосп тривалiстю 20 хв при Р=1 рiк, л/(с-га); mr, у - ктматичш коефiцiенти [1].
Вадами цього методу е те, що тд час визначення часу поверхнево! концентрацп i розрахунково! витрати не враховуеться форма басейну стоку в
плат, а коефщент стоку, який виражае взаемозв'язок мiж витратою опадiв та поверхневого стоку, незалежно вщ характеристик басейну, визначаеться за единою залежнютю, отриманою на основi дослiдiв, виконаних у 19321934 рр. пiд керiвництвом проф. Белова:
(5)
Зважаючи також на те, що формула (1) не враховуе зворотного впливу часу концентрацп на розрахункову штенсившсть дощу, цей метод може дава-ти значну похибку, особливо на початкових дшянках закрито! водовщвщно! мережi. У закордоннш iнженернiй практицi найпоширенiшим е так званий ращональний метод [8]. Витрата дощового стоку за цим методом
= , (6)
де: С/- коефщент водонасичення Грунту басейну стоку; С - безрозмiрний ко-ефщент стоку рацiонального методу, який виражае вщношення об'ему стоку до об'ему опадiв (тобто С=уты); - розрахункова штенсившсть дощу трива-лютю, що дорiвнюе часу концентрацп поверхневого стоку /г.
Перевагою рацiонального методу тд час обчислення розрахунково! витрати е врахування зворотного взаемозв'язку мiж iнтенсивнiстю дощу та часом поверхнево! концентрацп. Задаючись певним значенням штенсивносп випадання дощу, характерним для цього регюну, за методом кшематично! хвилi знаходять час поверхнево! концентрацп:
J n0-6
(Wmid^d )
(7)
де qd - штенсившсть дощу, м/с.
Для отриманого значення часу концентрацп за спещальними дiаrpама-ми для ще! мюцевосп знаходять вiдповiдну розрахункову iнтенсивнiсть дощу. Шдставляючи ii у вираз (7), знаходять нове значення часу концентрацп. Таким чином, поступовим наближенням знаходять дшсш значення часу концентрацп та витрати дощового стоку. Проте цей метод також не враховуе вплив форми басейну стоку в плаш на основш характеристики дощового стоку.
На кафедрi пдравлжи та сантехшки Нащонального ушверситету "Львiвська полiтехнiка" розроблено вдосконалений метод розрахунку часу поверхнево! концентрацп tcon i розрахунково! витрати Qr для лшшних у планi басейнiв стоку з урахуванням взаемозв'язку мiж часом концентрацп та штен-сивнiстю дощу [9]:
п
„ ( f 3600i00-3 Т0^ „ в, (8)
Qr,ли = \Wmid q20)l-0,4n I _ 06 I • F , м /с, (8)
v 5 n1' Lcon J
5(Lcon • ni)'
,0,6
i
i-0,4n
, с. (9)
_ 3(1200n^mla q2o)0'4i0'B
2. Визначення часу поверхневоТ концентрацп та розрахунково'! витрати для рад1альни\ у план1 басейн1в стоку. У роботi [5] отримано, що
t
с
con, лги
час поверхнево! концентрацп з радiальних у плат басейшв стоку за умов нез-мшно! в часi iнтенсивностi дощу та постiйного поздовжнього похилу басейну стоку (при г=2/3 за Манншгом):
. _1 41 (пЯсопГ (10)
1соп, рад-1,41 , ^ )04,0з , и V)
(УтыЧд) годе Ксоп - радiус концентрацп стоку.
Згiдно з методом граничних штенсивностей, з (2) i (4) випливае, що розрахункова штенсивнють випадання дощу тривалiстю гд при Р=1 рiк:
(60•20Г .
Чд _ 4201—~д— I , м/с, (11)
Приймаючи розрахункову тривалiсть дощу рiвною часовi поверхнево! концентрацп (1д=1соп рад), отримуемо
Чд, рад - Ч20
(1200 -у^и ^ Л
1 Л 1 „0,6 п0,6 1,41 Щ' Rcon
звщки можна отримати загальний розв'язок
, м/с, (12)
1 , . n (1200 -WmUT 0Ъ >-0,4n
„ __1-0,4n TmidHд 'o Г " /
Чд,рад =420 [ 1,41 n^Ron j , М/С' (13)
У загальному випадку розрахункова витрата дощових спчних вод:
Qr-Wmidqd F. (14)
Поставивши (13) в (14), отримаемо вираз для обчислення розрахунко-во! витрати дощових стiчних вод з радiальних у планi басейшв стоку з пос-тiйним поздовжшм похилом
1 I 1200 -г0,3 |1-0,4n 3
Qr,рад -(ymidq20)1-0,4n I , 41 0 6r 0 6 I - F, м /с. (15)
^ 1, 4 1 - n1 ' R con j
Систему рiвнянь (10) i (11) можна розв'язати також вщносно часу поверхнево! концентрацп tcon¡ рад:
1
tc
соп, рад '
1,41 - (Rcon - n1)0
1-0,4n
, с. (16)
_ (1200УтйЫ0'4^3
3. Пор1вмяммя результатiв визначення часу концентрацп та розра-хунковоТ витрати за рiзними методами. Ми отримали залежносп часу поверхнево! концентрацп та розрахунково! витрати поверхневого стоку залеж-но вщ площi радiальних у планi басейнiв стоку та !х протяжностi за трьома рiзними методами: методом СНиП 2.04.03-85 з використанням формули Аб-рамова-Шигорiна для обчислення часу поверхнево! концентрацп 1соп (далi метод № 1), рацюнальним методом з використанням методу кшематично! хвилi (метод № 2) та описаним вище методом кафедри ГС Нащонального ушверси-тету "Львiвська полiтехнiка" (метод № 3). Для адекватного порiвняння ре-зультатiв за рiзними методами пiд час використання рацюнального методу
n
взаемозв'язок мiж тривалiстю випадання та iнтенсивнiстю дощу враховувався залежнiстю (2). Розглядали схеми радiальних басейнiв стоку з рiзними зна-ченнями центрального кута ф. На рис. 1 подано графiчне порiвняння резуль-татiв чисельного розрахунку максимально! витрати дощових стiчних вод за трьома описаними вище методами. Для методiв № 2 i № 3 коефiцieнт стоку приймався постшним i рiвним ^mid=0,95 як для удосконалених водонепроник-них поверхонь [4]. Значення показника степеня n прийнято рiвним n=0,71 як для рiвнинних областей Укра!ни, а базова штенсивнють дощу q2o=100 л/(с-га), як для м. Киева [1]. Значення коефщента шорсткосп повер-хнi приймалося в межах n1=0,013-0,016 як для асфальтних покриттiв [8].
250
200
^ 150
ч
О)
100
50
0
-1 -2
-3 -4 5
6
F га
0
0,1
0,2 0,3 0,4 0,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
а) б)
Рис. 1. Залежност1 максимальноТ витрати дощового стоку Qr вид площ рад1ального в план1 басейну стоку Г; а) при п!=0,013; б) при п1=0,016;1, 2 - за методом № 1 при ф=90 о i ф=180 о вiдповiдно; 3, 4 - за запропонованим методом № 3 при ф=90 о i ф=180 о вiдповiдно; 5, 6 - за методом № 2 ф=90 о i ф=180 о вiдповiдно (ц20=100 л/(с-га); щт^=0,95; п=0,71; г0=0,02; Р=1 рж)
На рис. 2 представлен залежносп часу поверхнево! концентрацп гсп рад вщ протяжносп басейну стоку Ясоп при рiзних значеннях центрального кута радiального басейну стоку ф та штенсивносп випадання дощу д20.
300 О 250 J 200 150 100 50 0
250 200 150 100 50 0
1
-
L,o,, м
0
25
50
75
75
а) б)
Рис. 2. Залежност1 часу поверхневоЧ концентраци дощового стоку tcon, рад протяжност1 басейну стоку Rcon за запропонованим методом: а) при ф=90 o; б) при ф=180 о: 1 - q20=80 л/(сга); 2 - q20=90 л/(сга); 3 - q20=100 л/(сга); 4 - q20=110 л/(сга); 5 - q20=120 л/(сга) (щтШ=0,95; n=0,71; io=0,02; n1=0,013; Р=1 рж)
д did
Нацюнальний лкотехшчний yHÍBepcHTeT Украши
100
0
Дослiджено вплив центрального кута ф та похилу io на витрату Qr (рис. 3). 160 140 120 100 > 80 О? 60 f 40 20 i-0
<N > 1 - 1 1 1 ^ ^ lit
Mil lili lili F, га
0
0,1
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0,2 0,3 0,4 0,5
а) б)
Рис. 3. ЗалежностiрозрахунковоТ витрати дощового стоку Qr eid rnow,i басейну стоку F за запропонованим методом: а) при io=0,02 залежно eid ф: 1 -30 о; 2 -
60 о;3 -90 о; 4 -120 о; 5 -150 о; 6 -180 о; б) при ф=90 о залежно eid io: 1 -0,01; 2 -0,02; 3 -0,03; 4 -0,04; 5 -0,05 (q20=100л/(сга); щтц=0,95; n=0,71; n=0,013; Р=1 piK)
Висновки. Отримано аналгтичш залежносп (15) i (16) для обчислення розрахунково! витрати та часу поверхнево! концентрацп дощових спчних вод з радiальних у плат басейшв стоку з урахуванням змшно! швидкост те-чп поверхневого потоку та взаемозв'язку мiж часом концентрацп дощового стоку та розрахунковою штенсившстю випадання дощу.
Лтратура
1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 26 с.
2. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения : учебн. пособ. / В.И. Калицун. - М. : Стройиздат, 1987. - 336 с.
3. Дикаревский В.С. Отведение и очистка поверхностных сточных вод : учебн. пособ. [для студ. ВУЗов] / В.С. Дикаревский. - Л. : Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 224 с.
4. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. - М. : ВНИИ "ВОДГЕО" Госстроя СССР, 1982. - 50 с.
5. Жук В.М. Пдрографи притоку дощових спчних вод з радiальних у плаш басейшв стоку при рiзнiй штенсивносп дощу / В.М. Жук, 1.Ю. Попадюк, I.I. Матлай // Вюник Нащ-онального ушверситету "Львiвська полгтехшка". - Сер.: Теорiя i практика будiвництва. -Львiв : Вид-во НУ "Льв1вська полгтехшка". - 2008. - № 627. - С. 90-96.
6. Mays L.W. Stormwater collection systems design handbook / L.W. Mays. - McGraw-Hill Professional, 2001. - 1008 p.
7. Chow V.T. Open channel hydraulics / V.T. Chow. - New York : McGraw-Hill, 1959. -
680 p.
8. Жук В.М. Теоретичш пдрографи притоку для дощГв постшно! в час штенсивносп при змшнш швидкосп течи / В.М. Жук // Проблеми водопостачання, водовщведення та гщ-равлки : наук.-техн. зб. - К. : Вид-во КНУБА, 2010. - Вип. 15. - С. 119-130.
Матлай И.И., Жук В.М., Саницкий МА. Расчетный расход и время концентрации дождевого стока из радиальных в плане бассейнов с постоянным продольным уклоном
Получены зависимости для определения времени поверхностной концентрации и расчетного расхода для радиальных в плане бассейнов стока с постоянным продольным уклоном для дождей постоянной во времени интенсивности с учетом ре-
ально переменной скорости течения поверхностного потока и обратной связи между временем концентрации и расчетной интенсивностью дождя.
Ключевые слова: дождевой сток, расчетный расход, время концентрации, радиальный бассейн.
Matlay I.I., Zhuk V.M., Sanytsky МА. Stormwater peak discharge and time of concentration for the radial watersheds with a constant longitudinal slope
Obtained formulas for the peak discharge and time of concentration calculation which can be applied for radial watersheds with the constant longitudinal slope for the constant rainfall intensity. These formulas taking into account the variable overland flow velocity and cross-dependence of the time of concentration and rainfall intensity.
Keywords: stormwater, peak discharge, time of concentration, radial watershed.
УДК 674.093.26 Ст. викл. Г.В. Нощенко, канд. хгм. наук;
астр. Д.В. Тимик - НЛТУ УкраТни, м. Льв1в
ВПЛИВ МОДИФ1КУВАННЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНУ НА рН ЙОГО ПОВЕРХН1
Дослщжено вплив модифжування лущеного шпону на рН його поверхш. Вста-новлено можливють змши кислотност поверхш лущеного шпону його активуванням рiзними хiмiчними модиф1каторами.
Ключовг слова: адгезiя, шактивований шар, активування модиф1кування, рН поверхш.
Актуальшсть теми. Одна з умов отримання мщного клейового з'еднання - наявнють у клею добрих адгезшних властивостей до склеюваного матер1алу. Для досягнення цього необхщно забезпечити належну якють поверхш шпону. Оскшьки необхщною умовою склеювання е забезпечення фор-мування молекулярного контакту рщкого адгезиву 1 субстрату, то одним !з важливих фактор1в, що впливатиме на цей процес, е стан склеюваних повер-хонь. Адже вщомо, що у деревин!, кр1м вуглеводно! та ароматично! частини, мютяться екстрактивн! речовини: ефiрнi ол!!, смолян! та жирш кислоти, ду-6ильн! речовини [1]. Ц речовини можуть !стотно впливати на процес пол1ме-ризацп та адгезшну здатнють клею, оск!льки вони проявляють себе як шпбь тори реакцп пол!меризацп. Зокрема, тд час сушшня шпону тд впливом тд-вищено! температури екстрактивн! речовини м1грують на його поверхню, де вони концентруються ! блокують утворення можливого адгезшного контакту з деревиною. Кр1м цього, смолист! та жирш екстрактивн! речовини г!дрофоб-ш, тобто вщштовхують воду. Бшьшють кле!в, що використовуються у проце-сах склеювання деревини, мютять воду як розчинник, тому проникна здатнють та змочування р1дким клеем тако! поверхн! не буде вщбуватися належ-ним чином. Тобто в1д моменту виходу шпону з1 сушарки до моменту нане-сення на нього клею ! формування пакета минае деякий час, за який на поверхню шпону, що вже мае певну шорсткють ! пористють, ос1дае пил, порох та р1зш забруднення. Утворюеться так званий !нактивований шар. Наявнють цього шару перешкоджае утворенню необх!дного адгез!йного контакту м!ж клеем ! деревиною, !, як насл!док, значно понижуеться м!цн!сть склеювання фанери. Значно тдвищити мщнють клейового з'еднання можна шляхом усу-
