Pomiar I określenie wartości średnich I chwilowych głÓwnychoraz pomocniczych parametrów procesu dmuchowego



Pobieranie 37.92 Kb.
Data17.06.2016
Rozmiar37.92 Kb.
MATERIAŁY UZUPEŁNIAJACE DO TEMATU:


Wstęp

Masa wypływająca z komory nabojowej strzelarki ma postać dwufazowego strumienia, w którym fazę stałą stanowią cząstki masy rdzeniowej lub formierskiej, natomiast fazą gazową jest powietrze o ciśnieniu równym ciśnieniu w zbiorniku masy. We wnęce rdzennicy z mieszaniny piaskowo-powietrznej zostaje oddzielona masa, która zapełniając rdzennicę jednocześnie przyjmuje kształt jej wnęki i ulega zagęszczeniu. Osobliwością procesu jest bezprzewodowy, dwufazowy transport pneumatyczny strumienia powietrzno-piaskowego na odcinku od otworu dmuchowego do rdzennicy i związane z nim przyspieszanie ziarn masy, w którym nie występuje tarcie masy o ściany przewodu transportującego.




  1. Parametry strumienia piaskowo-powietrznego w odlewniczych maszynach dmuchowych

Do opisu procesu dmuchowego konieczne jest określenie i pomiar szeregu wielkości w nim występujących, z których jedne mają podstawowe znaczenie, natomiast inne są wielkościami pomocniczymi. Wielkości podstawowe, uzyskiwane najczęściej na drodze pomiarów doświadczalnych, integrują w sobie wpływy szeregu zmiennych wielkości procesu na jego przebieg. W procesach dmuchowych takimi wielkościami, wpływającymi na uzyskane zagęszczenie masy oraz na rzeczywisty czas procesu zapełniania wnęki technologicznej są:



  • natężenie wypływu masy z komory nabojowej,

  • wartość siły oddziaływania dynamicznego strumienia piaskowo-powietrznego na warstwy masy zawarte w rdzennicy,

Wielkości pomocnicze, to przede wszystkim te parametry strumienia piaskowo-powietrznego, które analizowane w kategoriach transportu pneumatycznego uwzględniają:

  • gęstość strumienia powietrzno-piaskowego,

  • koncentracja lub stężenie objętościowe bądź ciężarowe fazy stałej, porowatość,

  • uśrednioną prędkość obu faz składowych strumienia piaskowo-powietrznego,

2. Główne parametry robocze maszyn dmuchowych - metody ich pomiaru
2.1. Dynamiczny napór strugi piaskowo-powietrznej
Jako miarę dynamicznego oddziaływania strugi piaskowej na warstwy masy znajdujące się w rdzennicy przyjęto [1], wartość siły naporu w osi działania tej siły, prostopadle do jej wektora

, (1)

gdzie: f1 - powierzchnia otworu strzałowego; m, cm - rzeczywista prędkość strumienia w ruchu ustalonym; m/s, str - gęstość strumienia piaskowo-powietrznego; kg/m3, d1 - średnica otworu strzałowego; m.

Natężenie wypływu strumienia piaskowo-powietrznego jest równe

(2)

gdzie: m - ilość masy wypływająca z komory nabojowej w jednym cyklu roboczym maszyny; kg, : rzeczywisty czasewakuacji masy określony z wykresu siły dynamicznej; s.

Do pomiaru siły naporu strumienia piaskowo-powietrznego służy ciśnieniowy przetwornik siły, wprowadzony do układu pomiarowego strzelarki [2]. Przykładowe przebiegi czasowe siły PD w połączeniu z przebiegami ciśnienia pb w komorze nabojowej przedstawiono na rysunku 1 dla trzech badanych rodzajów masy. Z kolei na rysunku 2, przedstawione zostały dla tych samych warunków przebiegi czasowe natężenia wypływu masy M. oraz współczynnika stężenia objętościowego mv fazy stałej w strumieniu piaskowo-powietrznym.
2.2. Koncentracja strumienia piaskowo-powietrznego i jej pomiar
Adaptacja definicji koncentracji objętościowej, stosowanej w publikacjach odnoszących się do ośrodka dwufazowego gaz - ciało stale [3], pozwala w odniesieniu do strumienia piaskowo-powietrznego napisać, że

(3)

Stężenie cząstek masy w strumieniu powietrza, w inny sposób oddające sens koncentracji, wynosi



(4)

gdzie: Vm - sumaryczna, rzeczywista objętość cząstek przenoszonej masy; m, Vm - objętość unoszonej masy, Vp - objętość powietrza unoszącego masę, vz - objętość pojedynczej cząstki masy, nz - liczba cząstek masy, Vc = vz nz + Vp - całkowita (sumaryczna) objętość elementarnej porcji masy i powietrza.

Związki łączące obie zdefiniowane wielkości są następujące

(5)

Rys. 1. Przebiegi czasowe siły PD i ciśnienia pb w komorze nabojowej dla badanych rodzajów masy: Strzelarka o pojemności komory nabojowej 3 dm3, ciśnienie robocze p.r = 0,6 MPa, średnica przelotu zaworu strzałowego (d0) i otworu strzałowego (d1) równe 25 mm [2].



Rys. 2. Przebiegi czasowe natężenia wypływu masy oraz współczynnika stężenia objętościowego mv fazy stałej w strumieniu piaskowo-powietrznym. Warunki realizacji procesu jak na rysunku 1.

Wielkości występujące we można rozpatrywać jako średnie w całym okresie ewakuacji masy, lub jako wartości chwilowe, przy czym wyrażające je wzory mają następującą postać

; (wartość średnia) (6)

; (wartość chwilowa) (6a)
3.3. Gęstość strumienia powietrzno-piaskowego
Analogicznie, gęstość strumienia powietrzno-piaskowego może również być przedstawiona jako wartość średnia w czasie trwania procesu, lub jako wartość chwilowa

(wartość średnia), (wartość chwilowa) (7)

gdzietech - gęstość powietrza w warunkach technicznych; kg/m3, pstr - ciśnienie powietrza w strumieniu (statyczne); Pa,  - wykładnik adiabaty (  = 1,41).


3. Realizacja pomiaru i uzyskane wyniki badań
Chwilowe wartości natężenia wypływu masy określa się za pomocą specjalnego przyrządu, usytuowanego pod otworem wylotowym komory nabojowej na drodze strumienia piaskowo-powietrznego. Przyrząd ma postać obracającej się poziomej tarczy, na obwodzie której rozmieszczono 14 pojemników o pojemności 0,2 dm3, przechwytujących strumień masy wypływającej z głowicy strzałowej do naczyń przesuwających się wraz z kołem. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów sporządza się wykresy ilustrujące czasowe przebiegi natężenia wypływu Mi, w oparciu o wartości reprezentujące ilość masy zgromadzonej w poszczególnych pojemnikach mi i zmierzony czas ich zapełniania i.

Przykładowe dane, dotyczące wpływu średnicy otworu strzałowego na wartość siły naporu dynamicznego, natężenia wypływu dla jednego, określonego rodzaju masy i ciśnienia roboczego zostały przedstawione graficznie na rysunku 3.

Wpływ średnicy otworu strzałowego na badane wielkości w zakresie ciśnienia roboczego 0,45 – 0,7 MPa, ilustrują dane zawarte w tabeli 1.



Rys.3. Wpływ średnicy otworu strzałowego na wartości natężenia wypływu masy i siły naporu dynamicznego strumienia piaskowo powietrznego na warstwy masy w rdzennicy.


Tabela 1. Parametry strumienia piaskowo-powietrznego, uzyskane dla różnych rodzajów masy rdzeniowej w zakresie ciśnienia roboczego p.r = 0,45 – 0,7 MPa.

Parametry

(wielkości)



Masa Ol

Masa Sz

Masa B

Średnica d1; [m]

0,015

0,020

0,025

0,015

0,020

0,025

0,015

0,020

0,025

Gęstość strumienia str; [kg/m3]

580,7

367,6

188,3

448,2

284,5

172,7

224,7

205,5

141,5

Prędkość mieszaniny 2 fazowej cm.;. [m/s]

21,75

33,88

50,32

33,80

34,78

49,23

40,00

42,20

51,67

Koncentracja objęto-ściowa m.v; [m3/m3]

0,223

0,141

0,072

0,172

0,109

0,066

0,086

0,079

0,054

Jednostkowe natęże-nie q; [kg/m2s]

14966

11817

9050

10766

9616

8217

8983

8200

7283

Badania przeprowadzono dla czterech rodzajów masy rdzeniowej, przy czym masa oznaczona symbolem "Ol" zawierała olej lub pokost lniany jako spoiwo. W masie oznaczonej "Sz" spoiwem było szkło wodne, natomiast masa oznaczona "B" była masą syntetyczną, zawierającą 6 procent bentonitu i 2% wody. Masy testowe dobrano ze względu na odmienne właściwości technologiczne, fizyko-mechaniczne i różny przebieg ich ewakuacji ze strzelarki, płynięcie we wnęce rdzennicy oraz zagęszczanie.


5. Analiza przykładowych wyników badań
Zestawienie danych przytoczonych w tabeli 1 z wartościami koncentracji uzyskanymi przez Rakogona [4] i we wcześniejszych badaniach własnych, prowadzonych według metody tradycyjnej, podanej przez Aksjonowa [5] pozwala stwierdzić, że otrzymane wartości są praktycznie o jeden rząd wielkości większe. Czynnikiem weryfikującym poprawność zastosowanej metody własnej jest uzyskiwanie takich samych wartości jednostkowego natężenia wypływu masy q [kg/m.2s] oraz prędkości strumienia cm podanych przez Aksjonowa.

Zaproponowana metoda umożliwia identyfikację wpływu parametrów roboczych procesu dmuchowego na jego rzeczywisty przebieg. Określenie wartości siły naporu dynamicznego strumienia piaskowo-powietrznego w połączeniu z pomiarem natężenia wypływu masy z otworu strzałowego pozwala na znaczne uproszczenie struktury wzorów stosowanych do obliczania pneumatycznych i technologicznych parametrów procesu. Właściwości quasi hydrauliczne strumienia, reprezentowane przez prędkość, gęstość lub koncentrację fazy stałej oraz intensywność wypływu masy, określoną przez jednostkowy wydatek fazy stałej i przez siłę naporu dynamicznego strumienia, można kształtować i kontrolować w stosunkowo szerokich granicach za pomocą konstrukcji maszyny, doboru parametrów roboczych i rodzaju stosowanej masy. W pracy [2] wykazano istnienie jednoznacznych związków pomiędzy wielkościami determinującymi właściwości quasi hydrauliczne strumienia piaskowo-powietrznego, a wydatkiem masy i siłą naporu dynamicznego.


LITERATURA


  1. Pelczarski S., Dańko J.: Dynamiczne oddziaływanie strumienia piaskowo-powietrznego na warstwy masy w rdzennicy. PAN – Kraków, Metalurgia 23, 147 – 161 (1975).

  2. Dańko J.: Monografia: Proces wytwarzania rdzeni i form odlewniczych metodami dmuchowymi. Badania i teoria. Zeszyty Naukowe Metalurgia i Odlewnictwo nr 145, AGH Kraków 1992.

  3. Orzechowski Z.: Przepływy dwufazowe, jednowymiarowe, ustalone, adiabatyczne. PWN, Warszawa 1990.

  4. Rakogon W. G.: Tieoria i praktika izgotowlenija stierżniej pieskoduwnym sposobom. Maszgiz, Moskwa 1962.

  5. Aksjonow P. N.: Wybrane zagadnienia z teorii maszyn odlewniczych. Wyd. “Śląsk”, Katowice 1965.





©snauka.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna
Komunikat prasowy
przedmiotu zamówienia
najkorzystniejszej oferty
Informacja prasowa
wyborze najkorzystniejszej
warunków zamówienia
istotnych warunków
sprawie powołania
Regulamin konkursu
udzielenie zamówienia
przetargu nieograniczonego
zamówienia publicznego
Nazwa przedmiotu
Specyfikacja istotnych
modułu kształcenia
Rozporządzenie komisji
studia stacjonarne
wyborze oferty
Zapytanie ofertowe
Szkolny zestaw
Ochrony rodowiska
ramach projektu
prasowy posiedzenie
trybie przetargu
obwodowych komisji
zagospodarowania przestrzennego
komisji wyborczych
komisji wyborczej
Program konferencji
Wymagania edukacyjne
Lista kandydatów
szkoły podstawowej
która odbyła
Województwa ląskiego
Decyzja komisji
przedmiotu modułu
poszczególne oceny
Sylabus przedmiotu
szkół podstawowych
semestr letni
Postanowienia ogólne
przedsi biorców
produktu leczniczego
Karta przedmiotu
Scenariusz lekcji
Lista uczestników
Program nauczania
Projekt współfinansowany
Informacje ogólne
biblioteka wojewódzka
semestr zimowy