Гидравлическое обоснование проточных частей - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов... 1 309.83kb.
Христианство и женщина 1 104.2kb.
Методика обучения сочинению по исходному тексту 1 46.26kb.
Агрегат посевной ап-421 "Берегиня" 1 78.86kb.
Отчет гаук «Кузбасскино» 1 22.27kb.
Отчет гаук «Кузбасскино» 1 22.61kb.
Аннотации, ключевые слова, литература 6 899.53kb.
Инструкция по эксплуатации. Санкт- петербург 2012 1 195.19kb.
Технико-экономическое обоснование автоматизированных информационных... 1 151.9kb.
Статья «Логическое обоснование…» 1 263.89kb.
Гидравлическое оптимирование трубопроводов под давлением 1 24.75kb.
Методические рекомендации по выполнению семестрового задания. 7 813.98kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Гидравлическое обоснование проточных частей - страница №1/1

УДК 532.5,621.224

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МЕЛЬНИЦЫ
А.В. Дубровин

Российская академия естественных наук, г. Москва, Россия
В последние десятилетия в российской промышленности повысился интерес к проблеме применения гидродинамической кавитации для интенсификации различных технологических процессов, например, дробления и измельчения твердых материалов при обогащении минералов, в энергетике, производстве строительных материалов, металлургии, химической промышленности и переработке вторичного сырья. Новым техническим направлением, позволяющим существенно снизить энергоёмкость процесса измельчения, является селективная дезинтеграция горных пород, которая в наиболее полной мере может быть реализована в гидродинамических излучающих системах с использованием кавитации в потоке.

Цель настоящей работы заключается в экспериментальном исследовании осесимметричных гидродинамических излучающих систем (на примере гидродинамической мельницы ГМ-1), обеспечивающих селективное измельчение минерального сырья при низких энергозатратах. Гидродинамическая мельница является гидродинамическим излучателем роторного типа с простейшей конфигурацией проточной части, состоящей из быстросменных кавитаторов, изготовленных из износостойкого сплава.

Испытания работы гидродинамической мельницы проводились в лаборатории № 26 ФГУП «ВНИПИИстром-сырьё». Вследствие ограниченного финансирования гидравлические характеристики струйного излучателя были исследованы только на воде, а стендовая апробация процесса измельчения выполнялась на кузнецком каменном угле зольностью 19,57%.

Водоугольное топливо представляет собой гомогенную суспензию мелких (менее 100 мкм) частиц угля в воде. Поэтому расчет давлений торможения в роторе гидродинамической мельницы при различных соотношениях пространственной плотности твердой и жидкой фаз суспензии должен выполняться для двух случаев.

Для режима работы гидродинамической мельницы при соотношении пространственной плотности твердой δ и жидкой фаз суспензии много меньше единицы (низкая концентрация частиц), когда влияние твердой фазы на движение жидкости пренебрежимо мало, получено давление торможения

; (1)

при ,

где - угловая скорость вращения ротора; R – внешний радиус ротора; P0 – давление на внешнем срезе канала между кавитаторами; P1 – давление в подводящем патрубке ротора; r1 – радиус подводящего патрубка цилиндрического ротора; N – частота вращения ротора; S – площадь сечения канала между кавитаторами; h – высота подводящего патрубка цилиндрического ротора.

В случае высокой концентрации частиц в уравнениях движения следует учитывать взаимное влияние твёрдой и жидкой фракций. Для упрощения расчета частицы считались монодисперсными и сферическими, их взаимодействие с потоком – стоксовое, а картина течения – центрально-симметричная. Для этого случая давление торможения при внезапном перекрытии канала между кавитаторами будет определяться как



(2)

где - коэффициент вязкости; m – масса частиц твёрдой фракции; q - массовый расход гидродинамической мельницы.



Исследовались две конструкции гидродинамической мельницы – с 2- и 4-насос-ными лопастями, показатели которых представлены в таблице. Соотношения выходного сечения к входному составляли для 2-лопастей 1,4 …8, для 4-лопастей - 0,8…2,8.
Показатели гидродинамических мельниц


Показатель


Максимальная величина

Минимальная величина

2 лопатки

4 лопатки

2 лопатки

4 лопатки

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

6/27

6/9

21/47

27/54

Напор, м

23

11

0,3

0,25

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

21/32 -47

37/23-41

27/42-58

6/8 – 23

Потребляемая мощность, кВт

75

75

36

15

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

21/32-47

32/33-52

11/15-36

6/8-23

Расход, м3

75

75

42

5

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

21/32

37/27

11/36

6/2

Вакуум, м вод.ст.

8

7

4

0,25

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

6/27

17/13

11/36

6/2

Давление, м вод.ст

4,1

11

0,5

0

Площадь входного/выход-ного сечения, см2

11/28

17/10

11/36

17/29

Для варьирования величины вакуума на входе в гидродинамическую мельницу и давления на выходе из нее на каждом из трубопроводов устанавливались задвижки диаметром 100 и 80 мм, соответственно.

Испытание работы гидродинамической мельницы было основано на выборочном исследовании, поэтому вопрос об объеме наблюдений решался, исходя из предварительно заданной предельной ошибки выборки, определяемой по формуле

 = t, (3)

где t – коэффициент доверия, определяемый по таблице значений интегральной функции Лапласа при заданной доверительной вероятности; - средняя ошибка выборочной доли.

Комбинационный квадрат, составленный при планировании эксперимента, содержал комбинации для гидродинамической мельницы с 2-насосными лопастями при 5 значениях вакуума и 35 значениях напора и мельницы с 4-насосными лопастями 17 значений вакуума и 76 значений напора.

Данные экспериментальных исследований получены в виде зависимостей напора от расхода; потребляемой мощности от расхода; КПД напора от расхода; КПД измельчения от расхода; энергоемкости измельчения от сечения на выходе; давления и расхода от сечения на входе и выходе.

Достоверность различий между экспериментальными данными при различных числах лопастей проверялась с помощью критерия Стьюдента, тип которого (парный, двупарный с равными дисперсиями либо с различными дисперсиями) определялся на основании описательной статистики каждой из выборок замеров.

Для оценки влияния каждого из изменяемых факторов на изучаемый (выходной) параметр был произведен множественный корреляционный анализ, в котором на основании рассмотрения корреляционной матрицы были отброшены автокоррелированные факторы и выведены регрессионные уравнения. Оценка адекватности уравнений происходила по критерию Фишера, значимости коэффициентов – по критерию Стьюдента, оценка точности – по коэффициенту детерминации.

Выполненные исследования гидродинамической мельницы позволили сформулировать следующие основные выводы и рекомендации.

1. В пределах возможности установленного электродвигателя (75 кВт, частота вращения приводного вала 3000 мин-1) подача мельницы не должна превышать 75 м3/ч.

2. С увеличением сечения на входе расходная характеристика H = f(Q) ГМ-1 становится более крутой. Напор на выходе из гидродинамической мельницы падает с увеличением выходного сечения, а вакуум на входе в мельницу не зависит от размеров выходного сечения.

3. С увеличением расхода гидродинамической мельницы растет потребляемая мощность, которая в основном приходится на работу лопаток (измельчение), что и соответствует назначению мельницы. С возрастанием расхода пропорционально его квадрату растет и КПД измельчения. Максимальное значение КПД измельчения соответствует 85% как для 2-, так и для 4-лопастной конструкции гидродинамической мельницы.

4. Создаваемый гидродинамической мельницей напор недостаточен для транспортирования смеси, о чем говорят низкие значения КПД 3…4%. Увеличение числа лопастей мельницы приводит к более быстрому падению напора при малых входных сечениях, но практически не изменяет КПД.

5. Для любой из конструкций мельницы общая энергоемкость всегда больше энергоемкости измельчения, а значения энергоемкости убывают при увеличении выходного сечения.

Рекомендации по выбору числа насосных лопастей гидродинамической мельницы основаны на статистической обработке данных эксперимента. Достоверность различий между выборочными характеристиками 2- и 4-лопастных конструкций проверялась с помощью критерия Стьюдента. Расчетные регрессионные уравнения были получены на основании анализа корреляционной матрицы экспериментальных данных.

Сравнение конструкций гидродинамических мельниц с различным числом насосных лопастей позволило сформулировать следующее:

две насосные лопасти более эффективно влияют на рост напора ГМ-1, чем четыре;

количество насосных лопастей не влияет на КПД напора;

две насосные лопасти дают более высокий КПД измельчения, чем четыре, особенно это прослеживается на малых (меньше 60 м3/ч) расходах;

двухлопастная гидродинамическая мельница потребляет достоверно большую мощность, чем 4-лопастная в пределах допустимого расхода (75 м3/ч);

энергоемкость конструкции, имеющей две насосные лопасти, достоверно больше, чем энергоемкость 4-лопастной конструкции.



УДК 62




Мы не так домогались бы всеобщего уважения, когда бы твердо знали, что достойны его. Люк де Вовенарг
ещё >>