сотрудник
Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгородская область, Россия
студент
студент
ГРНТИ 55.39 Химическое и нефтяное машиностроение
ББК 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
Производительность пневмокамерного насоса зависит от таких факторов, как время раз-грузки, давление в камере насоса, высота расположения разгрузочной трубы от днища каме-ры, диаметр разгрузочной трубы, угол раскрытия конфузора, высота расположения аэраци-онного устройства от днища камеры, количество сопел аэрационного устройства и другие, но основными являются такие как давление в камере насоса – P, высота расположения разгрузоч-ной трубы от днища камеры – hrt, высота расположения аэрационного устройства от днища камеры – ha. В статье рассмотрено влияние основных факторов на время разгрузки камеры насоса, выбраны диапазоны их варьирования. Получены уравнения регрессии времени разгрузки камеры насоса и производительности насоса при фиксированных значениях давления в камере насоса, высоты расположения разгрузочной трубы от днища камеры, высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры.
сжатый воздух, пневмокамерный насос, сыпучий материал, мультисопловое аэрационное устройство, псевдоожижение, производительность насоса, время разгрузки камеры
В ходе реализации и обработки результатов экспериментов получено уравнение регрессии Gy (τr) = f (Ризб; hrt; ha), которое показывает изменение времени выгрузки порции материала (цемента)
Уравнение регрессии времени разгрузки τr порции материала в кодированном виде имеет вид
τr =7,5-3,3x1+3,7x2+0,8x3+0,8x1x3+0,3x2x3+1,2x12+5,6x22+1,6x32. (1)
Анализируя уравнения регрессии (1) определим значимость факторов (рис. 1): избыточное давление Ризб = 42 %; высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 47 %; высота расположения аэрационного устройства от днища камеры ha =11%.
Наибольшее влияние на величину времени разгрузки оказывает фактор (высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 47 %), а наименьшее значение фактор x3 (высота расположения аэрационного устройства от днища камеры ha = 10 %), которое почти в 5 раз меньше [1–4].
Влияние фактора x1 (избыточное давление Ризб = 42 %) примерно равно влиянию фактора x2, и примерно в 4 раза больше влияния фактора x3. Отрицательный знак при факторе х1 показывает, что с его увеличением значение времени разгрузки уменьшается. Положительный знак при коэффициентах факторов x2 и x3 показывает на то, что при их повышении время разгрузки увеличивается. Значение коэффициента при члене уравнения совместного влияния x1x2 указывает на то, что было полностью охвачено факторное пространство данных членов.
Уравнение регрессии в декодированном виде имеет вид
τr =177,5-102P-1,3hrt-2,7ha+0,4Pha +0,002 hrtha +1,2P2+5,6 hrt2+1,6 ha2. (2)
С помощью программного пакета получена поверхность, на которой любая точка показывает, при каких значениях факторов можно получить минимальное время разгрузки τr = 6 с, а именно при сочетании значений избыточного давления, высот расположения разгрузочной трубы от днища камеры и аэрационного устройства в интервалах 1,2–1,5 атм., 34–
40–
hrt ≈
Рис. 1. Значимость основных факторов при времени разгрузки
|
а) |
б) |
||
|
в) |
г) |
Рис. 2. Графические структуры, отображающие минимальную фиксированную величину времени
разгрузки τr = 6 с от основных факторов:
а) 3х мерное изображение, б) проекция на ось х1, в) проекция на ось х2, г) проекция на ось х3
Уравнение регрессии секундной производительности Gy в кодированном виде имеет вид
Gy =6,6+1,4x1-0,8x2-0,4x3-0,56x1x2-0,4x1x3+0,2x2x3+0,34x12-1,6x22-0,8x32. (3)
Анализируя уравнения регрессии (3), определим значимость факторов (рис. 3). Наибольшее влияние на величину производительности оказывает фактор x1 (избыточное давление Ризб = 54 %), а знак «+» показывает на то, что при его увеличении увеличивается функция отклика. Отрицательный знак при коэффициентах факторов x2 и x3 показывает на то, что при их повышении производительность уменьшится. Значимость факторов x2 и x3 равны 31 % и 15 %, что меньше влияния фактора x1 в 1,7 и 3,6 раз соответственно.
Рис. 3. Значимость основных факторов для секундной производительности:
- х1 (Ризб) = 54%; х2 (hrt) = 31% ; х3 (ha) = 15% ;
- х1 (Ризб) = 12%; х2 (hrt) = 58% ; х3 (ha) = 30% ;
- х1 (Ризб) = 58%; х2 (hrt) = 29% ; х3 (ha) = 13%
Так как значимость фактора х3 относительно мала, то для упрощения анализа влияния факторов на производительность принимаем значение высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры равным ha =55 мм значению основного (нулевого) уровня варьирования.
Уравнение регрессии в декодированном виде имеет вид
Gу =-65,8+3P+0,5hrt+1,2ha-0,12Phrt -0,21Pha +0,001 hrtha +7,71P2-0,004hrt2-0,01ha2. (4)
Используя аналитический пакет Maple 13, были построены трехмерные фигуры, показывающие зависимость производительности от изменения основных факторов при фиксированных значениях Gy = 8,3; 7,3; 6,3 кг/с (рис. 4).
|
1 |
|
2 |
|
3 |
Рис. 4. Графические структуры, отображающие фиксированные величины производительности в зависимости от основных факторов:
1 – Gy = 8,3 кг/с; 2 – Gy = 7,3 кг/с; 3 – Gy = 6,3 кг/с
На рис. 5 отображена поверхность, на которой любая точка показывает, при каких значениях факторов можно получить максимальную секундную производительность Gy = 8,3 кг/с, а именно при сочетании значений избыточного давления, высот расположения разгрузочной трубы от днища камеры и аэрационного устройства в интервалах 1,36–1,5 атм., 28–
|
а) |
б) |
||
|
в) |
г) |
Рис. 5. Графические структуры, отображающие максимальную фиксированную величину
производительности Gу = 8,3 кг/с от основных факторов:
а) 3х мерное изображение, б) проекция на ось х1, в) проекция на ось х2, г) проекция на ось х3
Геометрические параметры регулируются конструктивно, т.к. это заложено при конструировании и изготовлении лабораторной установки, а избыточное давление влияет на расход воздуха, а, следовательно, на энергозатраты процесса транспортирования, то можно предположить, целесообразно использовать значения факторов в точке Б (рис. 5), выбирая минимальное значение давления: Ризб = 1,36 атм., hrt ≈
ha ≈
Определено, что значимость основных факторов, влияющих на функции отклика распределяется следующим образом: времени разгрузки
τr – избыточное давление 42 %; высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры 47%; высота расположения аэрационного устройства от днища камеры 10 %; секундной производительности Gy (кг/с) – Ризб = 54 %; hrt = 31 %; ha = 15 %; расхода воздуха Qy (м3/т) – Ризб = 51 %; hrt = 41% ; ha = 8 %.
Установлено, что минимальное время разгрузки τr = 6 с при минимальном значении давления: Ризб = 1,5 атм. и расстояниях от дна камеры насоса до разгрузочной трубы hrt ≈
Установлено, что зависимости Gy от изменения избыточного давления и высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры на всем диапазоне их варьирования при фиксированных значениях высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры показал, что они не линейны и носят возрастающий характер. При высоте разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 20–
*Работа выполнена в рамках Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.
1. Богданов В.С., Лозовая С.Ю., Фадин Ю.М., Гавриленко А.В., Кулаков Л.С., Гавшин А.П. Исследование мультисоплового аэраци-онного устройства в пневмокамерном насосе // Вестник БГТУ. 2017. № 8. С. 145–148.
2. Богданов В.С., Фадин Ю.М., Шаптала В.В., Гавриленко А.В., Характеристики пото-ков цементно-воздушной смеси при пневмот-ранспортировании цемента // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 2. С. 110–112.
3. Гавриленко А.В., Определение потерь давления в установке пневматического транс-порта материалов // Вестник ИрГТУ. 2015. №4. С. 23–26.
4. Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Lozovaya S.Yu., Gavrilenko A.V. Research of influence of the main parameters on the capability of the pneumatic chamber pump with multijet aeration unit // International Journal of Pharmacy & Technology. 2016. T. 8. №. 4. C. 24669–24680
