Технические науки/10. Горное дело

Д.т.н. Левицкий Ж. Г., к.т.н. Аманжолов Ж.К., аспирант Шевцов А. А.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

 

Результаты теоретических и экспериментальных

исследований по оценке влияния активного регулятора на изменение давления в воздухопроводе

 

В статье [1] дана оценка влияния эжекторной установки на величину изменения давления в воздухопроводе.

Установлено, что величина этого изменения при совместной работе вентилятора и эжекторной  установки определяется выражением

 

                ,                         (1)

 

где     hф – величина изменения давления в воздухопроводе, Па;

uф – средняя скорость потока воздуха на выходе из сопла форсунки, м/с; 

r – плотность воздуха, кг/м3;    

dф  – диаметр сопла форсунки, м;

dT  – диаметр трубопровода, м;

u 1  и  u 2 – средняя скорость потока воздуха соответственно до форсунки и после нее, м/с;

a – угол, учитывающий поворот форсунки или активного регулятора вокруг своей оси в вертикальной или горизонтальной плоскости по отношению к направлению воздушного потока, град.

b и k – поправочные энергетические коэффициенты Кориолиса  и Буссинеска, связь между которыми определяется зависимостью k = 3b -2.

Если на момент включения в работу эжекторной установки отсутствует движение воздуха в вентиляционном ставе (u 1 = u 2 = 0), то формула (1) упрощается и принимает вид

 

                                   .                                             (2)

 

Экспериментальная проверка  формулы (2) была проведена на специальной модели, сконструированной в натуральную величину. Вентиляционная установка представляла собой воздухопровода длиной l = 7 м, диаметром dТ = 0,25 м. В качестве активного регулятора, моделирующего работу вентилятора, работающего без перемычки, использовалась форсунка со съемными насадками диаметром dф= 0,015; 0,02; 0,025 м. Подача воздуха в форсунку осуществлялось с помощью воздуходувки ВПП-4/1. 

Основными силами, которые действуют при движении воздуха в воздухопроводе, являются силы внутреннего трения. Подобие системы, находящейся под взаимодействием такого рода сил, определяется условием тождественности чисел Рейнольдса Reн=Reм.

Анализ литературных данных [2] показывает, что в большинстве практических случаев даже и это условие, т.е. условие равенства чисел Re, не обязательно, так как влияние числа  Re на характер потока существенно лишь при небольших его значениях. С увеличением числа Re его влияние падает и при Re = 10000 ÷ 50000 влияние настолько мало, что им практически можно пренебречь.

Исследования проводились на модели при скоростях движения воздушного потока в диапазоне от 0,68 до 7,8 м/с, что соответствовало числу Re от 11333 до 130000, т.е. течение находилось в автомодельной области.

Сравнительные результаты теоретических и экспериментальных результатов по определению величины изменения давления в воздухопроводе приведены в табл. 1 и представлены на графике (рис.1).

Табл. 1 Результаты влияния активного регулятора на величину изменения давления в воздухопроводе

Угол поворо-та фор-сунки, град

Величина изменения давление, Па

Расхождение, %

Величина изменения давление, Па

Расхождение, %

Величина изменения давление, Па

Расхождение, %

теорет.

экспер.

теорет.

экспер.

теорет.

экспер.

dф/dТ = 0,015/0,25

dф/dТ =

 0,02/0,25

dф/dТ = 0,025/0,25

0

11,24

11,73

4,2

9,56

9,73

1,7

6,03

6,37

5,3

15

10,8

10,06

6,8

9,19

8,72

5,1

5,8

5,85

0,9

30

9,73

9,22

5,2

8,27

7,95

3,9

5,22

5,03

3,6

45

7,95

7,54

5,2

6,75

6,2

8,1

4,26

4,19

1,6

60

5,62

5,03

10,5

4,78

4,52

5,4

3,02

2,85

5,6

75

2,9

2,51

13,4

2,47

2,38

3,6

1,56

1,51

3,2

90

0

0

0

0

0

0

0

0

0

            


Рис.1. Изменение давления в воздухопроводе

в зависимости от угла поворота форсунки

           

Сравнение полученных экспериментальных результатов с теоретическими расчетами указывает на их удовлетворительную сходимость.

         Из представленных данных видно, что при углах поворота форсунки до    a = 45º погрешность не превышает 10 %. При приближении к углу a = 90º, давление, развиваемое активным регулятором уменьшается и при a = 90º        hф = 0. Уменьшение влияния регулятора на величину изменения давления связано с изменением структуры потока. В этом случае в зоне работы форсунки в результате реакции стенок происходит разделение воздушного потока на противоположные направления, что соответствует увеличению сопротивления воздухопровода.

 

Литература:

 

1. Левицкий Ж.Г., Аманжолов Ж.К., Шевцов А. А. Оценка влияния эжекторной установки на вентиляционный поток в воздухопроводе // Труды университета, 2006. -№2. –С. 49-51.

2.  Левицкий Ж.Г. Аэромеханика вентиляционных потоков. – Караганда: КарГТУ, 2003. – 228с.