Розвиток теорії вібропневмотранспортування закладальних матеріалів - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня доктора технічних наукТак до теперішнього часу відсутні теоретично обґрунтовані критерії визначення критичної швидкості повітряного потоку в горизонтальному трубопроводі, при якій відбувається зважування часток сипкого матеріалу; невизначено характер сил опору при русі часток; недостатньо досліджена кінематика руху полідисперсного закладального матеріалу у виробленому просторі шахти; відсутні теоретично обґрунтовані методи та алгоритми розрахунку усього пневмотранспортного комплексу, у тому числі з урахуванням впливу компресора. Основна ідея роботи полягає у виявленні та використанні ефекту зважування часток сипкого матеріалу, що обертаються і рухаються в потоці повітря вздовж магістрального трубопроводу та ефекту аеровіброзважування часток на розгінній ділянці трубопроводу для забезпечення переміщення сипкого матеріалу на значні відстані без закупорок трубопроводу. Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані та вирішені наступні задачі: 1) розробити математичну модель руху часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря по вібруючій поверхні робочого органу вібропневмотранспортної машини (ВПМ) і на її основі одержати залежності продуктивності машини від вібраційних та інших параметрів - технологічні характеристики, а також на основі математичної моделі самої машини провести оцінку пружних та інерційних параметрів ВПМ за умовами міцності і стаціонарності роботи для машин з ексцентриковим та інерційним приводом і одержати динамічні характеристики; 2) розробити математичну модель руху часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря по нижній стінці магістрального трубопроводу і визначити мінімальну (критичну) швидкість зважування часток у потоці, а також одержати залежності сили опору від параметрів процесу при котінні вздовж нижньої стінки; 6) використовуючи закономірності, отримані на основі математичної моделі одновимірного двофазного потоку “газ - тверді частки”, розробити інженерні методи розрахунку для визначення основних параметрів пневмотраси (довжина, тиск, витрата й ін.) і створити єдиний алгоритм розрахунку транспортного ланцюжка “компресор - воздухопровід - пневмотранспортна машина - транспортний трубопровід - закладальний масив”, що включає кінематику вильоту полідисперсного матеріалу в замкнутий вироблений простір шахти;Частки, що рухаються над похилою поверхнею робочого органу, що коливається, знаходяться під дією сил аеродинамічного тиску та вязкого тертя. За результатами розвязання диференційних рівнянь руху часток визначаються нормальні і дотичні складові швидкості до і після удару, а також відстань (L), яку проходить частка уздовж поверхні робочого органу між послідовними ударами у періодичному режимі руху. Параметр рівня вібрації (Г = Aw2 sinb/g cosa) обирається як середнє з інтервалу, у якому ліве значення відповідає нижній границі існування режиму з підкиданням, а праве - верхній границі стійких режимів з підкиданням і це співвідношення є функцією кратності (q) періоду робочого органу та коефіцієнта відновлення при ударі (R) так, що визначаючи кратність польоту (q) можна визначити рівень вібрації (Г) та необхідну амплітуду коливань робочого органу (А). На площині параметрів “частота (w) - амплітуда (А)” робочого органу виявлено область існування періодичних режимів руху частки. Виявлено, що для часток, які розганяються у потоці газу, після закінчення декількох секунд руху і протягом декількох метрів шляху, показник зваженості дуже швидко зростає і стає близьким до одиниці, тобто практично частка внаслідок її розкручування і виникаючої піднімальній силі Магнуса-Жуковського, зважується в потоці газу (див. рис.На основі положень механіки гетерогенних середовищ раніше в роботах Волошина О.І. була створена теорія руху сипкого матеріалу в пневмотранспортних системах, оснащених вібро-пневмотранспортними машинами циклічної (ВПМЦ) і безупинної (ВПМН) дії. На фазовій площині виявлена область для пневмотранспортних систем низького тиску з високою початковою швидкістю повітря, до яких відносяться наприклад малогабаритні ежекторні установки безупинної дії малої дальності (ВПМН), і область, що відповідає пристроям середнього і високого тиску з початковою швидкістю повітря меншої на порядок, таким як важкі двокамерні вібропневмотранспортні машини циклічної дії (ВПМЦ), що транспортують на значні відстані (рис. Для різних інтегральних кривих з початковою швидкістю газу <0,55 при вході в транспортний трубопровід як для активного, так і пасивного початку руху, кінцеві точки дуже близькі, тобто відношення кінцевих швидкостей часток і газу практично постійно (~ 0,6) і не залежить від початкових умов. Для побудови інженерного алгоритму розрахунку ПТС у вихідних диференціальних рівняннях математичної моделі зроблена заміна перемінних: від швидкостей фаз зроблений перехід до тиску і повного імпульсу, де під повним імпульсом розуміється сума імпульсів газу, часток і тиску.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ