Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин

Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень впливу на відносні втрати кінетичної енергії кута взаємодії потоків повітря при їх змішуванні в транспортному трубопроводі вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Встановлені закономірності зміни втрат енергії від довжини т...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехническая механика
Дата:2012
Автор: Пономаренко, С.Н.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2012
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54015
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 192-197. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859799964989784064
author Пономаренко, С.Н.
author_facet Пономаренко, С.Н.
citation_txt Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 192-197. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Геотехническая механика
description Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень впливу на відносні втрати кінетичної енергії кута взаємодії потоків повітря при їх змішуванні в транспортному трубопроводі вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Встановлені закономірності зміни втрат енергії від довжини транспортного трубопроводу та співвідношення площ транспортного трубопроводу та зрізу кільцевої щілини ежектора. Results over of theoretical and experimental researches of influence on the relative losses of kinetic energy of corner of co-operation of blasts are brought at their mixing in a transport pipeline of vibro-pneumonic-transport machines with circular ejector. Conformities to law of change of losses of energy are set from length of transport pipeline and correlation of areas of a transport pipeline and cut of circular crack of ejector.
first_indexed 2025-12-07T15:12:12Z
format Article
fulltext 192 хим.-техн. спец. вузов]/ Ю.Г. Фролов– М.: Химия, 1982. – 400 с. 4. Levine S. Theory of electrokinetic flow in fine cylindrical capillaries at high zeta-potentials/ S. Levine, J.R. Marriott, G. Neale, N. Epstein / Journal of Colloid and Interface Science. – Vol. 52, No. 1, 1975. – P. 136 – 149. 5. Семененко Е.В. Влияние электрокинетических явлений на фильтрацию жидкости в горных породах / Е.В. Семененко, Н.А. Никифорова, О.В. Витушко, Л.Ю. Колодяжная // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. нау- кових праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. –Дніпропетровськ, 2011. – Вип. 92. – С. 78 – 84. 6. Титов К.В. О влиянии поверхностной проводимости на электропроводность горных пород / К.В. Титов // «Электронный научный журнал "Исследовано в России".– 2003. – C.1013-1026. 7. Титов К.В., Коносавский П.К., Ильин Ю.Т. Становление потенциала течения в пористой среде: числен- ные эксперименты / К.В. Титов, П.К. Коносавский, Ю.Т. Ильин / Электронный научный журнал "Исследовано в России", 2007. – С. 139–149. УДК 622.647.7+622.648.004.3:622.023.65 Канд. техн. наук С.Н. Пономаренко (ИГТМ НАН Украины) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА СМЕШИВАНИЕ ПОТОКОВ ВОЗДУХА В ТРАНСПОРТНОМ ТРУБОПРОВОДЕ ВИБРОПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень впливу на відносні втрати кінетичної енергії кута взаємодії потоків повітря при їх змішуванні в транспортному трубопроводі вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Встановлені законо- мірності зміни втрат енергії від довжини транспортного трубопроводу та співвідношення площ транспортного трубопроводу та зрізу кільцевої щілини ежектора. DETERMINATION OF LOSSES OF ENERGY ON MIXING OF BLASTS IN A TRANSPORT PIPELINE OF VIBRO-PNEUMONIC-TRANSPORT MACHINES Results over of theoretical and experimental researches of influence on the relative losses of kinetic energy of corner of co-operation of blasts are brought at their mixing in a transport pipeline of vibro-pneumonic-transport machines with circular ejector. Conformities to law of change of losses of energy are set from length of transport pipeline and correlation of areas of a transport pipe- line and cut of circular crack of ejector. Кольцевое эжекторное устройство вибропневмотранспортных машин (ВПМ) представляет собой аппарат, в котором высоконапорный (эжектирую- щий) поток воздуха, вытекающий из эжектора в смесительную камеру в виде несвободной турбулентной струи, создает в ней зону разрежения, в которую под действием разности давлений устремляется низконапорный (эжектируе- мый) поток воздуха. При этом, происходит передача энергии одного потока другому путем их турбулентного смешения, которое происходит из-за наличия поперечных составляющих пульсационных компонентов скорости потоков. В результате этого процесса полное давление эжектируемого потока воздуха под действием эжектирующего потока воздуха увеличивается, а профили скорос- тей выравниваются. Однако выравнивание этих профилей происходит с поте- рями кинетической энергии, обусловленными смешиванием эжектирующего и эжектируемого потоков воздуха [1, 2]. Как было показано в работах [3, 4], на величину относительных потерь ки- нетической энергии на смешивание эжектирующего и эжектируемого потоков 193 воздуха существенное влияние оказывает величина угла их взаимодействия. При отсутствии в ВПМ частиц перемещаемого закладочного материала теоре- тическое значение относительных потерь энергии Е на смешивание воздуш- ных потоков в кольцевом эжекторе ВПМ рассчитывается по формулам, приве- денных в этой работе, а именно: 2 срc, 2 срэ, срc, срэ, 2 р сc, 2 срэ, 1 121 u u nnсоs u u u u nЕ / , (1) где n–коэффициент эжекции, определяемый как n=( эuэ,срSэ)/( сuс,срSс); э и с– соответственно плотности эжектируемого и эжектирующего потоков возду- ха; uэ,ср и uс,ср–соответственно осредненные по площади поперечного сечения потока скорость движения эжектируемого и эжектирующего потоков воздуха; Sэ и Sс–соответственно площадь проходного сечения эжектора в зоне эжектиро- вания и среза кольцевой щели эжектора; –угол взаимодействия эжектируемого и эжектирующего потоков воздуха (см. рис. 1). 1– загрузочная воронка; 2 – кольцевой эжектор; 3 – транспортный трубопровод; 4 – воздухоподводящий трубопровод. Рис. 1 – Принципиальная схема распределения воздушных потоков в ВПМ с кольцевым ежектором. Входящее в равенство (1) значение скорости эжектируемого потока воздуха рассчитывается по формуле, приведенной в работах [3, 4] и записанной для случая отсутствия в ВПМ транспортируемого закладочного материала: 1/3 ээ 3 срс,сс 3/2 тр тр 0 ээ тр срэ, 2 S иS D L f рр S S u L , (2) где –плотность смешанного потока воздуха; Sтр– площадь сечения тран- спортного трубопровода ВПМ; р0–полное давление воздуха в начале транспор- 194 тного трубопровода ВПМ, равное 2 2 ср,ст 0 u pp ; р ст –статическое давление воздуха в начале транспортного трубопровода ВПМ; cp,u –скорость воздуха в начале транспортного трубопровода ВПМ; рL–полное давление воздуха в конце транспортного трубопровода ВПМ; f –интегральный коэффициент сопротивле- ния, равный при отсутствии перемещаемого закладочного материала коэффи- циенту турбулентного трения воздуха о стенки транспортного трубопровода; Lтр и Dтр –соответственно длина и диаметр транспортного трубопровода ВПМ; – коэффициент местных сопротивлений. Угол взаимодействия между эжектируемым и эжектирующим потоками воздуха в общем случае определяется в зависимости от угла расширения эжектирующего потока и угла наклона оси кольцевой щели эжектора к оси транспортного трубопровода . В соответствии со схемой распределения воз- душных потоков в ВПМ с кольцевым эжектором, приведенной на рис. 1, угол взаимодействия эжектируемого и эжектирующего потоков воздуха равен = + . Под углом наклона оси кольцевой щели эжектора к направлению транспор- тирования подразумевается угол между осью кольцевой щели эжектора и осью транспортного трубопровода, отсчитываемый по часовой стрелке от оси транспортного трубопровода в направлении движения (см. рис. 1). Угол расширения эжектирующего потока , согласно теории турбулентных струй [1, 2], это угол между поверхностью тангенциального разрыва и осью ап- парата, из которого происходит истечение потока газа (см. рис. 1). Его чис- ленное значение постоянно и равно 15 0 , поэтому, = +15 0 . Параметры эжектирующего потока воздуха (статическое давление воздуш- ного потока рст с и его плотность c), а также геометрические параметры ВПМ определялись рабочими характеристиками стенда для испытаний и условиями их проведения. Параметры смешанного потока воздуха в транспортном трубопроводе при условии отсутствия в ВПМ перемещаемого закладочного материала определя- лись по следующим соотношениям [3, 4]: );(ст RTp / рст = (2 рст с + c и 2 срс, ) / (2 + c и , 2 ср / рст с ); u ,ср = q и 2 с срс, qрsqрsqр с ст с 2 c ст сс ст с 4 , где R–универсальная газовая постоянная; Т –температура смешанного по- тока воздуха; также приняты обозначения qс = c u 2 с,ср / 2 и s = Sтр /Sc–. При выполнении расчетов использовались следующие значения: f =0,014; =0,05; R=287,14 Дж/(кг град). Полное давление (рL) воздуха в конце транс- 195 портного трубопровода ВПМ принималось равным атмосферному, а темпера- тура (Т ) смешанного потока воздуха в транспортном трубопроводе– температуре окружающей среды. Экспериментальные исследования влияния на относительные потери кине- тической энергии угла взаимодействия потоков воздуха при их смешивании выполнялись на специальном стенде в условиях опытно-промышленного поли- гона ИГТМ НАН Украины. Стенд представлял собой пневмотранспортную установку, оборудованную кольцевыми эжекторным устройством с углом установки щели кольцевого эжектора относительно оси транспортирования =0; 15; 45 град и отношением площадей s=2 и s=4 при дальности транспортирования Lтр=5; 10; 20; 30; 40; 50; 60 и 70 м. Давление сжатого воздуха, подводимого к исследуемой установке, регулировалось в пределах 0 0,8 МПа при расходе воздуха до 3 000 м 3 /ч в со- ответствии с условиями эксперимента [3]. В процессе экспериментальных исследований без наличия транспортируе- мого материала при фиксированной длине транспортного трубопровода реги- стрировались следующие основные параметры: расход, полное и статическое давление сжатого воздуха, температура воздуха в транспортном и воздухопо- дающем трубопроводе. Экспериментальное значение относительных потерь энергии на смешивание воздушных потоков в кольцевом эжекторе ВПМ определялось по общеприня- тым формулам определения кинетической энергии с использованием измерен- ных при помощи анемометра значений соответствующих скоростей воздушно- го потока, уравнения непрерывности и определения коэффициента эжекции по формуле [1, 2]: m mm m m Q QQ Q Q n c c c э , где mQэ , mQс и mQ – соответственно массовые расходы эжектируемого, эжектирующего и смешанного потоков воздуха, определяемые по общеприня- тым соотношениям. Результаты расчета и экспериментальные значения зависимости относи- тельных потерь энергии на смешивание воздушных потоков в кольцевом эжек- торе ВПМ от длины транспортного трубопровода и угла установки щели коль- цевого эжектора относительно оси транспортирования при соответствующих величинах отношения площадей (s=2 и s=4) приведены на рис. 2. Как видно из представленных на рис. 2 результатов (относительная погре- шность расчета и экспериментальных значений не превышает ±10%), относи- тельные потери Е увеличиваются с ростом как угла , так и отношения площа- дей (s), линейно уменьшаясь с ростом длины транспортного трубопровода. Это обстоятельство обусловлено тем, что для большего значения Lтр необходим сжатый воздух с большим давлением и меньшей скоростью истечения. При этом, для относительно малых скоростей истечения воздуха (s=2; 196 см. рис. 2) на относительные потери Е угол взаимодействия наиболее сущес- твенно влияет для относительно коротких длин Lтр, а для относительно боль- ших длин – это влияние уменьшается. В то же время для относительно больших скоростей истечения воздуха из кольцевого эжектора (s=4; см. рис. 2) относите- льные потери Е практически прямо пропорциональны углу взаимодействия по всей длине трубопровода ВПМ. s=2 s=4 Рис. 2 – Потери кинетической энергии на смешивание в зависимости от длины транс- портного трубопровода (1,2 и 3– результаты расчета; сплошная линия – для угла =0 0 ; пунктирная линия – для угла =15 0 ; штрихпунктирная линия – для угла =45 0 ). Опыт работы с кольцевыми эжекторами ВПМ показал, что угол взаимодей- ствия эжектируемого и эжектирующего потоков газа в реальных эжекторных установках находится в пределах 0 0 90 0 и рассматривать другие варианты компоновок эжекторных устройств нецелесообразно. Кроме этого необходимо также отметить, что до настоящего времени в воп- росах турбулентного смешивания газовых потоков не рассматривались отличи- тельные особенности взаимодействия эжектирующего и эжектируемого пото- ков газа в установках с кольцевым эжектором и центральным сопловым уст- ройством. В результате теоретических и экспериментальных исследований [3, 4] впер- вые была установлена неизвестная ранее закономерность, позволяющая выя- вить характер взаимодействия эжектирующего и эжектируемого потоков газа в камере смешения кольцевого эжектора. Эта закономерность смешивания пото- ков газа в кольцевом эжекторе представляют собой научную новизну в теории смешивания турбулентных струй, дополняя описание физики процесса знания- ми того, что в кольцевом эжекторе: - истечение эжектирующего потока газа из кольцевого эжектора происхо- дит в виде несвободной турбулентной струи, имеющей форму полого цилинд- ра; - внутри этого цилиндра за счет аксиального охвата эжектируемого газового потока и эжектирующим потоком формируется турбулентный пограничный слой поверхности тангенциального разрыва в виде конической поверхности, направленной своей вершиной А (см. рис. 1) в сторону движения газовых пото- 197 ков, при этом происходит выравнивание скоростей газовых потоков, а относи- тельные потери на гидравлический удар становятся минимально возможными; - величина угла при вершине конусообразного пограничного слоя смешива- ющихся газовых потоков прямо пропорциональна потерям энергии смешанного газового потока; - выравнивание газодинамических параметров смешивающихся эжектиру- ющего и эжектируемого газовых потоков в пограничном слое происходит без наличия сечения запирания эжектора, которое существует в эжекторных уста- новках с центральным соплом. Приведенная выше особенность взаимодействия эжектирующего и эжекти- руемого потоков газа в кольцевом эжекторе позволяет увеличить полную энер- гию смешанного потока аэросмеси за счет снижения ударных потерь энергии при истечении эжектирующего потока газа из кольцевой щели эжектора и сме- шивании этого газового потока с эжектируемым потоком. Особенность взаимодействия эжектирующего и эжектируемого потоков газа в кольцевом эжекторе подтверждена материалами научного открытия «Законо- мерность взаимодействия смешивающихся эжектирующего и эжектируемого газовых потоков» Уменьшение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспорт- ном трубопроводе ВПМ дает возможность: - увеличить дальность транспортирования сыпучих материалов, в том числе горных пород, на расстояние до 120 м; - обеспечить возможность транспортирования по трубопроводу с участками подъема и поворота до 90 о ; - повысить кинетическую энергию аэросмеси на выходе из транспортного трубопровода, что позволит при использовании ВПМ с кольцевым эжектором в технологиях закладки горной породой выработанного пространства существен- но (до 0,8 0,85) увеличить относительную плотность закладочного массива. - снизить на 20 40 % энергоемкость пневмотранспортирования и тем самым уменьшить расход сжатого воздуха. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович – М.: Наука, 1969. – 324 с. 2. Соколов Е.Я. Струйные аппараты / Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер.– М.: Энергоатомиздат, 1989. – 352 с. 3. В.Н. Потураев Механика вибрационно-пневматических машин эжекторного типа / В.Н. Потураев , А.Ф. Булат, А.И. Волошин [и др.]. – Киев: Наукова думка, 2001. – 176 с. 4. Пономаренко С.Н. Исследование угла взаимодействия газовых потоков при их смешивании в кольцевом эжекторе / Пономаренко С.Н. // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії: (Зб. наук. праць). – Краматорськ, 2005. – С. 174–179. 198 УДК [622.673.1: 681.514.54] Канд. техн. наук В.В. Лопатін (ІГТМ НАН України) СХЕМИ СКОРОЧЕННЯ НЕОБХІДНОГО ОБ'ЄМУ ВИМІРЮВАНЬ У МЕТОДІ КОНТРОЛЮ СТАЦІОНАРНОЇ ПІДЙОМНОЇ УСТАНОВКИ Предлагается последовательная процедура принятия решения относительно вектора характеристик кон- тролируемой стационарной подъемной установки, которая является некоторым обобщением процедуры Вальда и позволяет получить выигрыш в среднем объеме испытаний, аналогичный обычному «вальдовскому» выиг- рышу для случая двух гипотез. Предлагаемая последовательная процедура позволяет учитывать дополнитель- ную информацию и за счет этого получить добавочный выигрыш в объеме контроля стационарной подъемной установки. REDUCTION SCHEME REQUIRED VOLUME MEASUREMENTS IN THE CONTROL METHOD OF STATIONARY HOISTING PLANT Offers a consistent decision-making procedure for the vector characteristics of the controlled stationary hoist, which is a generalization of Wald's procedure and provides a gain in the average volume of tests, similar to the usual "of Wald's" winning the case of two hypotheses. The proposed sequential procedure takes into account the additional in- formation and thereby obtain additional gains in the amount of control a stationary hoist. В даний час в Україні виникла ситуація, коли свердловинні штангові насосні установки (СШНУ) і шахтні піднімальні комплекси (ШПК) - стаціонарні підні- мальні установки (СПУ) становлять значну частку в соціальному та економіч- ному життю України. ШПК це єдина ланка з’єднання гірської виробки з по- верхнею, а СШНУ охоплює понад 65% діючого фонду свердловин на Україні. Відмінною особливістю устаткування СШНУ і ШПК – СПУ, є безперервні тех- нологічні процеси, що вимагають безперервного вимірювання аналогових па- раметрів, а також складність і вибухонебезпека устаткування (для виконання проектних робіт вимагається узгодження з Держтехнаглядохоронпраці України), основним джерелом змушених коливань у СПУ є привід головного руху. Більша частина СПУ експлуатується понад нормативний термін, мають місце численні відмови і аварії, кількість яких постійно зростає. За підсумками 2005-2010 рр. загальні збитки від аварій тільки на вугільних шахтах України складали від 5 до 33 млн. грн. у рік, а втрати видобутку складали від 10 до 100 тис. т [1-2]. За розглянутий період жоден видів аварій не удалося ліквідувати і звести до нуля окрему причину травматизму, яка пов’язана з важкими травмами і навіть людськими жертвами [3]. 29 липня 2011 року на шахті "Суходольська- Східна" (ДП "Краснодонвугілля") при вибуху метану загинули 28 шахтарів; на на шахті ім. Бажанова (ДП "Макіїввугілля") у результаті обвалення копра шахтного піднімального комплексу клітевого стовбура загинули 11 шахтарів. Таки показники є типові для гірничодобувній і нафтовидобувній галузях України. Причина цих аварій у недосконалості існуючих приладів і методів контролю. Аналіз існуючих приладів і методів контролю свідчить про великий обсяг і в теж час неповноту існуючих методів контролю, що не пояснює істотну різницю в результатах контролю та не забезпечує безаварійну експлуатацію СПУ. Контроль СПУ мобільної системою контролю (МСК) досить дорогий захід. Тому актуальною є проблема скорочення необхідного об'єму вимірювань шляхом використання послідовної схеми спостережень та враховуючи додатко- ву інформацію і за рахунок цього теж отримати додатковий виграш в обсязі
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54015
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1607-4556
language Russian
last_indexed 2025-12-07T15:12:12Z
publishDate 2012
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
record_format dspace
spelling Пономаренко, С.Н.
2014-01-29T19:56:20Z
2014-01-29T19:56:20Z
2012
Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 192-197. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54015
622.647.7+622.648.004.3:622.023.65
Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень впливу на відносні втрати кінетичної енергії кута взаємодії потоків повітря при їх змішуванні в транспортному трубопроводі вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Встановлені закономірності зміни втрат енергії від довжини транспортного трубопроводу та співвідношення площ транспортного трубопроводу та зрізу кільцевої щілини ежектора.
Results over of theoretical and experimental researches of influence on the relative losses of kinetic energy of corner of co-operation of blasts are brought at their mixing in a transport pipeline of vibro-pneumonic-transport machines with circular ejector. Conformities to law of change of losses of energy are set from length of transport pipeline and correlation of areas of a transport pipeline and cut of circular crack of ejector.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехническая механика
Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
Determination of losses of energy on mixing of blasts in a transport pipeline of vibro-pneumonic-transport machines
Article
published earlier
spellingShingle Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
Пономаренко, С.Н.
title Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
title_alt Determination of losses of energy on mixing of blasts in a transport pipeline of vibro-pneumonic-transport machines
title_full Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
title_fullStr Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
title_full_unstemmed Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
title_short Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
title_sort определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспортном трубопроводе вибропневмотранспортных машин
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54015
work_keys_str_mv AT ponomarenkosn opredeleniepoterʹénergiinasmešivaniepotokovvozduhavtransportnomtruboprovodevibropnevmotransportnyhmašin
AT ponomarenkosn determinationoflossesofenergyonmixingofblastsinatransportpipelineofvibropneumonictransportmachines