CC BY
28
Доцiльно було б створити спещашзоваш шдприемства, як б мали у своему арсеналi вiдповiдну сучасну лiсозаготiвельну техшку, лщензда на ви-конання вiдповiдних робгг i займалися винятково лiсозаготiвлями у певному регюш на договiрнiй основг, оскiльки придбання та експлуатацiя сучасних ль созаготiвельних машин е не тд силу переважнiй бiльшостi державних лгсогос-подарських пiдприемств, однак, контроль за виконанням робгг повинен бути обов'язковим з боку шдприемства на територи якого ведуться люорозробки.
Пгдчас вибору технологи розроблення лгсосгки необхгдно вгддавати перевагу питанням збереження довкглля, життездатного шдросту тощо. Це вимагае використання сучасно! лгсозаготгвельно1 технгки на колгсному ходу. Подальше застосування морально застаргло!, гусенично! технгки на лгсороз-робках Укра!ни, призведе до тдвищення собгвартостг заготовленого 1 м де-ревини, хоч би за рахунок перевитрат паливно-мастильних матергалгв та 1х постгйно! тенденцп до подорожчання, а основне - до руйнування неповторно! природи Укра1ни.
Лiтература
1. Андрушко Л.В. Екодого-економгниг проблеми лгсокористування i удосконалення форм оргашзацп лгсогосподарського виробництва// Наук. вгсник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львгв: УкрДЛТУ. - 1998, вип. 8. - С. 175-179.
2. Шкчря Т.М. Технология i машини шсоачних робгт. - Львгв: Тргада плюс, 2003. - 352 с.
3. Библюк Н.1. Еколопчна сумюнють наявних технологий дiсозаготiвдi з природнгм се-редовищем: Свропейський досвщ i украшсью реали// Науковi працi: Зб. наук. роб^ ЛАН Ук-ра'1ни. - Львгв: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 3. - С. 118-132.
4. УкраТна у цифрах у 2004 р.: Статистичний довщник/ За ред. В. А. Осауленка. - К.: ТОВ Вид-во "Консультант" , 2004. - 264 с._
УДК 628.511 Доц. В.П. Куц, канд. техн. наук.; доц. В.Б. Каспрук,
канд. техн. наук; тж. О.М. Марщяш, канд. техн. наук -
Терноптьський ДТУ iM. 1вана Пулюя
РОЗРАХУНОК ЕФЕКТИВНОСТ1 ПИЛОВЛОВЛЮВАННЯ У ЖАЛЮЗ1ЙНО-ВИХРОВОМУ АПАРАТ1
На 0CH0Bi математично! моделi процесу сепарацп пилогазових потоюв у ство-реному авторами пиловловлювачi оцiнюють його роздшьну здатнiсть.
Assist. prof. V.P. Kuts; assist. prof. V.B. Kaspruk; eng. O.M. Martsiyash -Ternopil state technical university named after Ivan Pulyui
The calculating of effectiveness of dustcatching in the venetian
blind vortex device
Separating property in the authors-created dustcatcher is evaluated on the basis of mathematical model of the separation process of the dustgas flows.
Для будь-якого нового обладнання наявшсть зручно! методики розра-хунку його конструктивних розм1р1в i техшчних показниюв роботи е запору-кою прискореного переходу вщ стадп лабораторних дослщжень до промис-лового використання.
Основою тако! методики служать результати експериментальних дос-лiджень цього обладнання, проведених вщповщно до вимог, рекомендовани-ми для обладнання такого класу, i оформленi згiдно з рекомендованими нормами. Ц результати е критерiем достовiрностi результатiв теоретичних роз-рахунюв цих показникiв на основi математичних моделей процеЫв, що проть кають у цьому обладнаннi.
Для рiзних видiв пилоочисного обладнання також розроблено матема-тичнi моделi процесу сепараци в ньому. Для одного виду апара^в таких моделей розроблено бшьше, для iнших - небагато.
Що стосуеться математичних моделей, як описують гiдродинамiку закручених потокiв i процеси пиловловлювання в апаратах iз зустрiчними закрученими потоками (вихрових пиловловлювачах), то 1х умовно подiляють на два класи: спрощеш моделi i моделi, якi випливають iз загальних рiвнянь гiдродинамiки [1].
У випадку iз спрощеними моделями задаеться геометрiя потокiв i ро-биться ряд припущень вiдносно руху газово! та твердо! фаз. Ц моделi дають змогу отримати простi формули для розрахунку ефективност вловлювання пилу апаратом i часу перебування в ньому дисперсного матерiалу.
Однак застосування цих моделей для опису процешв у вихрових пиловловлювачах iз жалюзшним вiдводом повiтря, на наш погляд, малопридат-не, тому що в цих апаратах поеднано два принципи роздшення: за рахунок вщцентрових сил i сил шерци при проходженш через жалюзiйну решiтку. А вказаш вище моделi враховують тiльки очищення пiд дiею вiдцентрових сил.
Математичних моделей, яю описували б процес очищення в жалю-зiйних пиловловлювачах, на жаль, практично не розроблено.
Математична модель процесу сепараци пилу у вщцентрово-шерцшних пиловловлювачах iз жалюзшним вщводом повiтря, що поеднують у собi принципи дД1" циклонних i жалюзiйних пиловловлювачiв, застосована в [2]. Вона дае змогу оцшити роздiляючi властивостi жалюзшних решiток, як в них встановлеш.
Виходячи iз подiбностi принципiв ди вiдцентрово-iнерцiйних пилов-ловлювачiв iз жалюзiйним вiдводом повiтря i жалюзiйно-вихрових пиловлов-лювачiв, вирiшено було застосувати для опису процесу сепараци пилу в цих апаратах математичну модель, що описуе процес сепараци у вщцентро-во-шерцшних пиловловлювачах з жалюзшним вщводом повггря, з врахуван-ням особливостей жалюзшно-вихрового апарата.
Вихщним рiвнянням для опису процесу сепараци, який протшае у вщ-центрово-iнерцiйних пиловловлювачах з жалюзшним вщводом повггря, е вь доме рГвняння руху частинок у криволшшному потощ [3]:
т = Ъпцп(м - У)с1 V - V)
(1)
Ш т
Якщо розглядати рух частинок у рухомш системi координат, коли швидюсть частинки рiвна V = Ж + Vc, а 11 прискорення визначаеться теоремою Корюлюа, то у векторнш формГ це рГвняння мае вигляд:
m-
V dt
+ тё(ёК) + m
da dt
R
+ 2m(aVc) = -3njunVcd,
(2)
де: т - маса пилово! частинки, кг; Ус - швидкiсть пилово! частинки, м/с; t -час, с; со - кутова швидюсть обертання, с-1; Я - радiус, м; Ж - швидюсть по-вггряного потоку, м/с; /лп - динамiчна в,язкiсть повiтря, Пас; d - дiаметр ку-леподiбноl пилово! частинки, м.
Тут кожний iз члешв лiвоl частини рiвняння е компонентом сили т • dV / dt, з якою частинка дiе на повiтряний потiк, що хоче скривити траекторiю частинки i змiнити 11 швидкiсть. У правш частинi рiвняння показано аеродинамiчну силу, дiею яко! пояснюеться вказаний ефект, тобто сила
опору середовища. У
Рис. 1. Схема сил взаемоди частинки i середовища в криволтшному потощ
ть)'(ь)'Я)
На рис. 1 показано схему сил, що ддать на частинку у криволшшному
потощ.
Перший член piB^HM (2) пов'язаний з прискоренням сепарацшного руху i може доpiвнювати нулю тшьки при V = const, що зазвичай, неможливо. Напрямок ще! сили залежить вiд початкових умов входу частинки у криволь нiйну частинку потоку.
Другий член piвняння (2) виражае вiдцентpову силу ma2R. Вектор, визначений тре^м членом piвняння (2), завжди зб^аеться у напрямку з w. Вiн показуе pеакцiю частинки, яка переходить у бшьш повшь-нiшi шари, на сповiльнювальний вплив середовища.
Четвертий член piвняння (2) визначае силу Корюлюа. У проекщях на осi координат вихiдне piвняння (2) мае вигляд:
У
d x 1 dx k
—T +--+ — 2 2
dt t dt t x + y
d2 y + 1 dy dt2 t dt
k
x
2 2 t x + y
0
0
(3)
Шсля переходу вiд декартових координат до полярних i ряду перетво-рень рiвняння сепарацiйного руху на початковш дiльницi у криволiнiйному потоцi мае вигляд:
п2
= 0, (4)
ЖЯ __1
Ж2 т Ж Я
г
к + (&>оЯо - к)е т
де: т - час релаксацй пилово! частинки, тобто час, протягом якого частинка рухаеться, прискорено щодо вщношення до повiтряного потоку:
т Ж2
т =-=-р; к - величина розподшення швидкостей у криволшшному
3яцпЖ 18цп
потощ, яку описують законом площ wR = к.
Початковою длянкою потоку вважають пiвоберту повiтряного потоку [4-7].
За межами початково! дiльницi руху у криволшшному потощ, коли час 1 досить великий, рiвняння буде мати вигляд:
Ж2Я 1 ЖЯ к2 л
—;т +----г = 0. (5)
Жг2 т Жг Я3
Проте в рiвняннях (4) i (5) не враховано дй радiального стоку. Якщо для циклонiв це деколи припустимо, то для апарата з жалюзшним вщводом повiтря, в якому вся маса пилоповггряного потоку, що надходить в апарат у виглядi очищеного повггря, вiдводиться через жалюзiйну решiтку, яка розмь щена концентрично до корпуса пиловловлювача, необхщно обов'язково вра-хувати вплив цього чинника.
Аеродинамiчна сила, яка прикладена до частинки, що знаходиться на вщсташ х вщ осi апарата, внаслiдок наявного постшного щодо висоти стоку, дорiвнюе:
Ф
^ = впг^п—, (6)
де Ф - стж на одиницю висоти Н апарата, тобто
Ф = , (7)
2пН
де Q - продуктившсть пиловловлювача, м /с.
Шд впливом ще! сили частинки одержують деяке прискорення. Практично вс вказаш сили дiють i в жалюзiйно-вихрових пиловловлювачах. У цих апаратах досягнуто рiвномiрного на всю висоту жалюзшно! решiтки перепаду тиску, а отже, i рiвномiрним буде радiальний стiк. Тому математична модель процесу сепарацй у вщцентрово-шерцшних пиловловлювачах з жа-люзiйним вщводом повiтря з повним правом може бути застосована для опи-су процесу сепарацй у жалюзшно-вихрових апаратах.
Для розрахунково! схеми жалюзiйно-вихрового пиловловлювача, що зображено на рис. 2, рiвняння руху частинки у криволшшному потощ з вра-хуванням радiального стоку мае вигляд:
• на початковш долянщ руху (д1лянщ нестационарного руху):
Ж 2Я 1 ЖЯ —— +---
Жг т Жг • за межами початково! дшянки:
(к + Сое т)2 + ф
Я3
тЯ
0;
Ж 2Я +1 Жг Жг2 т Жг
к2 Ф Я3 тЯ
---Г + - = 0.
(8)
(9)
Рис. 2. Розрахункова схема для визначення траектори руху частиноку апаратi
Рiвняння (8) i (9) розв'язаш на ЕОМ методом Рунге-Кутта 4-го порядку точность Суть розрахунюв полягае у визначенш траектори руху частинок заданих розмiрiв, якi входять до пиловловлювача на рiзнiй вщдаш вiд осi. Так були визначеш траектори руху частин розмiром вщ 1,0 до 63 мкм, як входили до пиловловлювача безпосередньо бшя жалюзшно! решiтки (Я = 0,04 м), на вщдаш вщ жалюзшно! решiтки, рiвнiй 0,25 ширини кiльцевого каналу (Я = 0,048 м) i на вiддiлi 0,5 ширини каналу, тобто в його цен^ (Я = 0,057 м). Розрахунки проводилися при середнш швидкост повiтря у кiльцевому каналi в границях вщ 16,0 до 30,0 м/с. Для кожного штервалу часу Аг визначалися координати частинок Я i р, а також швидюсть ЖЯ / Жг. Отримаш внаслiдок розв'язування рiвнянь (8) i (9) руху частинок у криволшшному потоцi з вра-хуванням основних чинниюв, якi мають вплив на цей рух, траектори руху частинок у пиловловлювач^ дають можливють наочно зобразити картинку, яка вщбуваеться у пиловловлювачь
Траектори руху дають змогу визначити, частинки яких розмiрiв за час перебування у пиловловлювачi можуть потрапити на жалюзiйну реш^ку, а яких рухаються до периферп апарата. 1ншими словами, можна визначити ефектившсть вiддiлення у пиловловлювачi, яка може бути досягнуто тшьки за рахунок вщцентрово! сепараци, тобто без врахування роздшюючих власти-востей жалюзшно! решiтки. Вона може бути визначена як
/вх
Пв =
100
(10)
де: Т]в - ефектившсть вщцентрово! сепараци; цФв - фракцшний коефiцiент вщцентрово! сепараци; /вх - вмют фракцп у початковому пилу.
Фракцшна ефективнiсть визначалась так: виходячи iз припущення, що у вхщному перерiзi пиловловлювача частинки пилу рiзних розмiрiв розподь ленi рiвномiрно по всьому перерiзу, з рiвнянь (8) i (9) розраховувався критич-ний радiус перерiзу Якр.в, при якому частинки заданого розмiру за час перебу-
г
вання у пиловловлювачi не можуть потрапити на жалюзшну решiтку. Знаючи розмiри пиловловлювача, розрахункову схему якого показано на рис. 2, фрак-цшний коефiцiент вiдцентрового очищення можна визначити за формулою:
ЯК Якр,в /1 1\
ПФв = . , (11)
Як - Яр
де: Як - радiус внутршньо! поверхш корпуса пиловловлювача, м; Яр - радiус зовшшньо! поверхнi жалюзшно! решггки, м.
Значення Якрв знаходиться в межах Як < Якрв < Яр.
Таким шляхом було визначено фракцшш коефiцiенти вщцентрово! сепараци пилу для фракцiй з е^валентними дiаметрами 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 6,3; 8,0; 10,0; 16,0; 20,0; 25,0; 40,0; 63,0 мкм, i за виразом (10) визначено за-гальну ефектившсть вщцентрово! сепараци, яка може бути досягнута у пи-ловловлювачi з вказаними параметрами.
Повну ефектившсть, яка досягаеться у пиловловлювачах, що досль джувались як за рахунок вщцентрово! сепараци, так i за рахунок роздiляючих властивостей жалюзшно! решiтки, теоретично розрахувати поки що не вдало-ся. Для ощнки роздшено! здатностi жалюзшно! решггки можна зробити так: у процес випробування експериментально визначити загальний стушнь влов-лювання заданого початкового пилу в тих умовах, параметри яких закладено в рiвняннях (8) i (9), теоретично визначити за цими рiвняннями i за рiвняння-ми (10) i (11) ступiнь вловлювання за рахунок вщцентрово! сепараци. Рiзниця мiж цими двома показниками ефективност може характеризувати роздiляючi властивостi жалюзшно! решiтки.
Максимальне значення ефективностi пиловловлювання в жалюзшно-вихровому пиловловлювачi, коефщент живого перерiзу жалюзшно! решiтки якого кр= 0,4, експериментального кварцового типу з медiанним дiаметром ё50 = 8 мкм сягае 96 %. Теоретичш розрахунки за описаною вище методикою показують, що за цих умов проведення експериментальних дослщжень за рахунок вщцентрово! сепараци в цьому апарат вiддiляеться 87 % пилу. Рiзниця мiж повною ефектившстю, досягнутою в тих умовах, параметри яких закладено в рiвняння теоретичних розрахунюв, i теоретично визначеною ефектившстю вщцентрово! сепараци становить 9 %. Ця рiзниця може розщнюватись як показник роздшьно! здатност жалюзшно! решiтки.
При цьому необхщно вiдзначити, що на жалюзiйну реш^ку потрапля-ють, здебiльшого, частинки найменших розмiрiв, для яких ступiнь роздшення в жалюзiйних вловлювачах невисокий.
Очевидно, що при вщсутност жалюзшно! решпки ефективнiсть пиловловлювача була б нижчою, близькою до значення вщцентрово! сепараци, яка досягаеться в цьому апарат^ тому застосування жалюзшно! реш^ки у вихрових пиловловлювачах оправдане i ефективне.
Лiтература
1. Сажин Б.С., Гудим Л.И. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. - М.: НИИТЭХИМ. - 1982, вып. 1(3 8) - 47 с.
2. Куц В.П. Повышение эффективности пылеулавливания в центробежно-инерционных пылеотделителях с жалюзийным отводом воздуха// Дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08. -Львов, 1986. - 221 с.
3. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 296 с.
4. Батлук В.А. Исследование процесса пылеулавливания с помощью жалюзийного инерционного пылеуловителя нового типа// Дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08. - Львов, 1973. - 143 с.
5. Буров А.И., Николаев А.М. Исследование сухого пылеуловителя// Труды Казанского хим.-технол. ин-та им. С.М. Кирова. - Казань: КХТИ. - 1965, вып. 35. - С. 116-123.
6. Буров А.И., Жолос А.И., Лысенко А.С. Эффективность разделения двухфазного потока, вращающегося вокруг вертикальной оси// Труды Алтайского политехн. ин-та им. И.И. Ползунова. - Барнаул: АПТИ. - 1974, вып. 28. - С. 47-55.
7. Буров А.И., Жолос А.И., Лысенко А.С. Промышленное испытание разделителя аэрозоля с подводом воздушного потока на 180° вокруг вертикальной оси// Труды Алтайского политехн. ин-та им. И.И. Ползунова. - Барнаул: АПТИ. - 1974, вып. 28. - С. 55-63.
УКД674.05.055 Магктрант С.П. Степанчук; доц. М.1. Пилипчук,
канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
МЕТОДИКА ВИМ1РЮВАННЯ ВЕЛИЧИНИ ХВИЛЯСТОСТ1 ПРОПИЛУ ВНАСЛ1ДОК РОЗПИЛЮВАННЯ КОЛОД НА ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СТР1ЧКОПИЛКОВИХ ВЕРСТАТАХ
Розроблено методику експериментального вимipювання хвилястосп пропилу тд час пиляння на горизонтальних с^чкопилкових верстатах. Описано конструк-щю спещального давача для проведення вимipювання хвилястосп та прикладну програму для оброблення результат вимipювання.
Ключов1 слова: методика, експеримент, пропил, хвилястють, давач, точнють, прог-рама ЕОМ.
Undergraduate S.P. Stepanchuk; assist. prof. M.I. Pylypchuk -
NUFWT of Ukraine, L'viv
Method of measuring of size of waviness of saw during sawing of logs on
horizontal band machine-tools
The method of the experimental measuring of waviness of saw is developed during that saws on horizontal band machine-tools. The construction of the special sensor is described for the lead through of measuring of waviness and application program for treatment of measuring results.
Keywords: method, experiment, saw, waviness, sensor, exactness, computer program.
У результат теоретичних дослщжень точност процесу пиляння дере-вини вузькими с^чковими пилками [1] визначено таю основш критери ощн-ки точносп, як хвилястють пропилу за екстремумами та середня хвилястють. Для проведення експериментальних дослщжень виникла необхщшсть роз-робити методику вимipювання хвилястосп пропилу, яка б забезпечила отри-мання результату з достатньою точшстю (до 0,01 мм) та його реестращю у форм^ зручнш для подальшого оброблення за допомогою ЕОМ.
Розроблена методика забезпечуе вимipювання величини середньо! хвилястосп та хвилястосп за екстремумами, а також отримання гpафiчного вь дображення хвилястосп по довжиш пропилу. Вона передбачае здшснення за-мipiв в автоматичному режим^ реестращю результат на магштну плiвку та 1х подальшу обробку за допомогою ЕОМ.
