І Г Дейнека - Аналіз теоретичних основ про вивчення впливу агресивних середовищ на матеріали з полімерним покриттям - страница 16

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93 

 

 

Л

 

 

 

/4

 

x 4 4

 

/5

 

 

\#

 

1

 

 

 

\

100

200

300

400 t,c

Рис. 2. - Зміна середнього діаметру dt в часі: 1 - n=16,6 с-1; 2 - n=33,3 с-1; 3 - n=50 с-1; 4 - n=66,6 с-1; 5 - n=83,3 с-1; 6 - n=100 с-1

На наступному етапі встановлювали середню площу поверхні масообміну і за рівнянням (4) розраховували усереднений коефіцієнт масовіддачі.

Р = -

F ,(4)

де Cк - кінцеве значення концентрації солі у воді, кг/м3; C0 - початкове значен­ня концентрації солі у воді, кг/м3; Cs - концентрація насичення, кг/м3.

Значення середньої площі поверхні розчинення визначали шляхом побудо­ви графічної залежності F = f (т), при цьому поверхню F у різні проміжки часу

визначали на основі рівняння матеріального балансу, виразивши масу твердої фази через її об'єм.

t

j F (т)сіт

.(5)

За значенням середньої площі поверхні знаходили усереднене значення концентрації C що відповідало значенню тср .

Ці значення залежно від режиму роботи установки представлені в табл. 1.

Таблиця 1

Значення коефіцієнта масовіддачі при розчиненні полідисперсної суміші NaCI у воді при різних значеннях енергії

Є, Вт/дм3

5,8

7,2

11,2

23,4

36,3

38,6

в, м/с

3,4710-5

4,24-10-5

8,051-10-5

2,3-10-4

2,291-10-4

2,47-10-4

Аналізуючи їх, стає очевидним, що коефіцієнт масовіддачі істотно зростає у кавітаційних режимах роботи установки. Цей факт може бути фізично пояснений за допомогою аналізу процесів, що відбуваються в умовах гідродинамічної каві­тації. Явище кавітації виникає тільки при значеннях енергії, що вводиться в сис­тему, яке перевищує деякі порогові значення [7,8]. При кавітації виникають зриви струменів рідини і виникають парові порожнини, які швидко руйнуються, що при­водить до переміщення рідини з великими швидкостями. Виникаючі в рідині бу­льбашки пари на короткий проміжок часу взаємодіють з поверхнею твердих час­тинок, після чого відбувається їх руйнування. Крім того, зародження парової фа­зи може відбуватися на твердій поверхні, оскільки цей процес вимагає менше енергії, ніж гомогенне паротворення [9].

Коефіцієнти масовіддачі для монодисперсних сумішей визначали за рівнян­ням (4).

Цікаво порівняти значення коефіцієнтів масовіддачі для монодисперсних (табл. 2.) і полідисперсних ансамблів частинок.

У сфері низьких значень споживаємої енергії для монодисперсних частинок розміром 1,5 мм коефіцієнт масовіддачі нижчий, ніж для великих фракцій. В цьо­му діапазоні значення бульбашок пари dп приблизно однакові з діаметром час­тинок, що створює умови повної екранізації на нетривалий час. В той же час така екранізація неможлива для частинок великих діаметрів. Тому максимальні зна­

тчення коефіцієнтів для низьких енергій переміщається до діаметра 2,5мм, де умови перемішування і екранування сприяють отриманню максимальних значень

в.

Таблиця 2

Значення коефіцієнта масовіддачі при розчиненні монодисперсних сумішей NaCI у воді при різних значеннях енергії

Є, Вт/дм3

5,8

7,2

11,2

23,4

36,3

38,6

в, м/с (сІ=0-1мм)

4.810-5

5.6810-5

6.0310-5

7.7110-5

8.9510-5

6.6210-5

в, м/с (сІ=1-2мм)

8.6510-5

9.1510-5

1.6510-4

2.4710-4

3.4610-4

3.7910-4

в, м/с (сІ=2-3мм)

1.3310-4

1.3510-4

1.5310-4

1.7810-4

2.210-4

2.310-4

в, м/с (сІ=3-4мм)

8.9810-5

9.5710-5

1.5610-4

1.6510-4

2.1210-4

2.2910-4

Для частинок Сч=3.5мм кількість бульбашок по відношенню до одиниці по­верхні розчинення буде менше і відповідно значення в менше.

Таким чином, одержані експериментальні дослідження фізичного розчинен­ня моно- і полідисперсних твердих тіл в дистильованій воді дозволили підтвер­дити можливість інтенсифікації масообміну і дослідити механізм розчинення в умовах кавітаційного режиму перемішування. Встановлені кінетичні закономірно­сті процесу розчинення будуть корисними у прогнозуванні і визначенні основних параметрів процесу. Загалом приведені результати досліджень також свідчать про доцільність використання кавітаційних апаратів для інтенсифікації процесів розчинення речовин, які мають дифузійну природу розчинення.

Література

1. Федоткин И.М. Физические явления и эффекты в жидких средах, предсказание меха­низма их влияния на технологические процессы, применение в технике // Сб.: Химиче­ское машиностроение. Вып.41. - К.: Техника, 1985. - С. 10-16.

2. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. - М.: Химия.

3. Гумницкий Я.М. Массообмен в системе твердое тело-жидкость в условиях газоподво­да и газовыделения. Автореф. дис. докт. техн. наук. - М.: МИТХТ, 1986.

4. Гумницкий Я.М., Майструк И.М. Растворение твердых частиц при кипении под вакуу­мом. Аналогия процесса с теплообменом при кипении // ТОХТ. - Т. 36. - №2. - М., 2002. - С. 156-160.

5. Промтов М.А., Червяков В.М. Кинетика растворения NaCI в воде при обработке в ро-торно-импульсном аппарате // Химия и химическая технология. - Т. 43. - Вып. 6. -2000. - С. 133-135.

6. Вітенько Т.М., Волікова Н.М. Дослідження процесу розчинення сухого молока в умо­вах гідродинамічної кавітації // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. Технічні науки. - 2005. - №11(93). - С.113-118.

7. Витенько Т.Н., Гумницкий Я.М. Массообмен при растворении твердых тел с исполь­зованием гидродинамических кавитационных устройств // ТОХТ - Т. 40. - №6. - М.,

2006. - С. 639-344.

8. Вітенько Т.М. Розподіл енергії при активації води в умовах кавітаційного перемішу­вання // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Т. 11. - № 4. -Тернопіль, 2006. - С. 214-219.

9. Кутепов А.М., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парооб­разовании. - М.: Высш. школа., 1977.

УДК 621.924

Власов В.А., Пешкова С.Е., Русаковский Э.Г., Калашникова О.В.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШЛИФОВАЛЬНЫХ ТЕЛ И ДЕТАЛЕЙ ПРИ ВИБРООБРАБОТКЕ

В статье приведены результаты прямых измерений сил резания при виброобразивной обработке. Табл. 1. Ист. 2.

Исследования вибрационной обработки показывают, что процесс съема ме­талла и образование шероховатости поверхности определяются усилиями взаимодействия отдельных абразивных частиц с обрабатываемой деталью. Од­нако соответствующие зависимости пока не выведены[1].

Для регистрации усилий взаимодействия была собрана измерительная ус­тановка, состоящая из вибрационной машины с резервуаром емкостью 80 лит­ров, усилителя постоянного тока УБПІ-02, теплостанции 8АНЧ-7М и осцилло­графа Н-700. В качестве датчика-детали использовалось устройство оригиналь­ной конструкции. Этот датчик имеет контрольную шайбу площадью 446 мм2, ук­репленную со стороны чувствительного элемента. Контрольная шайба позволя­ет сопоставлять количество ударов, получаемых единицей площади за единицу времени с соответствующим съемом металла.

Перед началом измерений производилась тарировка датчика-детали путем имитации прямого удара абразивной частицы о чувствительный элемент. Уси­лия тарировки определялись тремя различными методами: расчетом по теории Герца-Штаемрама; по измерению электрического потенциала, вызываемого ударом, при известных других электрических параметрах датчика и, наконец, расчетам по измеренному на осциллограммах времени взаимодействия частиц с датчиком-деталью при прямом ударе. Во всех трех случаях расхождение соста­вило не более 15%.

Первой партии опытов вес датчика с контрольной пластиной составлял 105 г, в последующих 210 г и 315 г. Вес изменялся путем навески специальных шайб.

Исследования взаимодействия производились при датчике-детали, прохо­дящем резервуар от одного до трех оборотов за счет циркуляции совместно со средой. Для уточнения сил ударов в зависимости от положения обрабатываемой плоскости относительно стенок резервуара в одном из опытов чувствительный элемент и контрольная шайба были направлены к стенке резервуара, в другом -перпендикулярно к ней и в третьем - к середине резервуара. Во всех этих ис­следованиях плоскость колебаний совпадала с сечением резервуара, перпенди­кулярного к его продольной оси.

Во время работы амплитуда колебаний менялась от 0,8 до 3 мм, частота колебаний устанавливалась в 1750; 2050 и 2550 циклов в минуту. Траектория движения резервуара имела коэффициент эллипсности 1,5.

Предварительные эксперименты с измерением сил ударов абразивных час­тиц показали, что соединительный кабель может вносить некоторые искажения в общую картину опыта. Для ее оценки в работающую виброустановку забрасы­вался датчик-деталь с соединительным кабелем и деталь-образец по размерам и весу соответствующая датчику. Они совершали до 10 оборотов совместно со средой. При этом измерялось время их циркуляции. Опыты показали, что в пре­делах от 1 до 5 оборотов расположение датчика-детали и датчика-образца поотношению к стенкам резервуара остается практически неизменным. Расхожде­ние времени циркуляции у датчика и детали в этом случае не превышало 8%. При большем числе оборотов (от 10 до 15) расхождение во времени их циркуля­ции достигает 20%.

Число прямых и косых ударов на одно колебание резервуара, а также сред­нее усилие взаимодействия абразивной частицы и чувствительного элемента датчика-детали в табл. 1.

Таблица 1

Результаты взаимодействия абразивной частицы и чувствительного элемента датчика

Амплитуда, мм

 

А=0,8

 

 

А=1,5

 

 

А=3,0

 

 

Частота, кол/мин

 

2050

 

 

2050

 

 

2050

 

п/

Наименование

Положение

Положение

Положение

п

 

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

Число ударов на 1 колебание резер­вуара:

а) прямых

б) косых

0,06 1,08

0,01 0,78

0,03

0,89

0,07

1,22

0,01 1,19

0,18 1,29

0,04

1,31

0,08 1,11

0,03 0,96

2

Среднее усилие взаимодействия при прямом ударе, Н

6,7

2,5

4,7

12,6

8,7

6,9

9,1

15,7

14,7

3

Нормальная со­ставляющая сред­него усилия взаи­модействия при косом ударе, Н

2,2

1,3

1,1

6,0

1,6

1,9

2,1

1,7

2,0

Как видно из табл. 1 в первом положении наблюдалось сравнительно большое количество прямых ударов из-за близости вибрирующей стенки резер­вуара к чувствительному элементу; во втором преобладали косые удары, в третьем была получена картина, аналогичная наблюдавшейся в первом поло­жении, но сила ударов была в этом случае меньшей, так как взаимодействие осуществлялось на обратном ходе абразива.

Съем металла с контрольной шайбы датчика-детали также зависит от его расположения по отношению к плоскости вибрации. Эксперименты позволили установить, что наибольший съем металла наблюдается для второго положения датчика. Он колеблется от 5,5*10-3 до 25,6*10-3 мг/сек при изменении амплитуды колебаний от 0,8 до 3 мм. Это объясняется тем, что при косом ударе нормаль­ная составляющая усилия взаимодействия вызывает врезание частицы в обра­батываемую поверхность, а касательная - срезание слоя на определенной дли­не. При прямом же ударе частица внедряется в обрабатываемую поверхность на большую глубину. При этом происходят микроразрывы поверхности и выдавли­вание металла из-под частицы. Съем металла падает, а чистота поверхности ухудшается.

Эксперименты позволили установить, что оптимальный съем металла зави­сит от соотношения масс абразивной частицы и детали и от частоты колебаний резервуара. Так для соотношения масс 1: 15 наибольший объем металла на­блюдается при частоте равной 2050 кол/мм на всех исследованных амплитудах.

Выводы

1. При виброобработке наблюдаются прямые и косые удары абразивных частиц и деталей. Количество косых ударов значительно превышает количество прямых;

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93 


Похожие статьи

І Г Дейнека - Дослідження ступеня надійності кислотозахисних костюмів від волокнистого складу текстильних матеріалів

І Г Дейнека - Аналіз теоретичних основ про вивчення впливу агресивних середовищ на матеріали з полімерним покриттям