Раздел 2
Экспериментальные исследования процесса затухания пламени в электрическом поле
2.1. Разработка методики планирования и проведения исследований
Основываясь на анализе выше изложенных исследований в области воздействия
электрического поля на пламя и проведя несколько пробных экспериментов, было
установлено, что при планировании эксперимента необходимо учитывать такие
определяющие факторы, как вид электрического поля (постоянное или переменное),
форму электродов, величину напряжения, приложенного к электродам и расстояние
от электродов до пламени. Из выше перечисленных факторов такие, как вид
электрического поля и форма электродов, являются величинами безразмерными.
Необходимое количество экспериментальных данных n для установления в дальнейшем
достоверной регрессионной зависимости определяется из выражения
где — дисперсия значений результативного признака для генеральной совокупности.
При определении n значение дисперсии факторного признака определяют при
ограниченном числе наблюдений n? < n по формуле
где yi — значение результативного признака в наблюдении,
— математическое ожидание значений результативного признака, определяемое из
выражения
t – стандартизованная случайная величина (параметр функции Лапласа),
определяемая от доверительной вероятности: t=1,96 при доверительной вероятности
0,95;
?y — величина ошибки в определении величины результативного признака по
уравнению регрессии, которая может быть допущена из-за недостаточного числа
статистических данных.
Вначале следует определиться с видом электрического поля: постоянное или
переменное. Для этого, варьируя таким фактором, как форма электродов,
производится несколько опытов, результатом которых будет измеренная величина
напряжения подаваемого на электроды, при которой происходит подавление пламени
в начальной стадии возгорания. Расстояние от электродов до пламени остается при
этом величиной постоянной и составляет 5 см. Форма первого электрода тоже
остается без изменения. В данной серии опытов выбрана остро заточенная
иглообразная форма первого электрода, поскольку, согласно наблюдений [55, 73],
чем меньше площадь коронирующей поверхности электрода, тем эффективней
происходит процесс гашения пламени. Для перебора всех возможных сочетаний
определяющих факторов по известной методике [76], составляется матрица
планирования эксперимента, пример которой представлен в таблице 2.1.
Кодированные значения нижних и верхних уровней факторов, а для данных факторов,
не имеющих размерности, промежуточных значений не может существовать, будет
соответственно -1 и +1.
Таблица 2.1.
Матрица планирования эксперимента
Номер опыта в матрице
Порядок реализации опыта
Вид поля
Форма левого электрода
Значение напряжения-гашения, кВ
Код
значение
код
значение
по опытам
среднее
12
-1
постоян.
-1
острый электрод
43
41
42
42
+1
перемен.
-1
острый электрод
39
41
38
39
11
-1
постоян.
+1
пластина
51
53
52
52
10
+1
перемен.
+1
пластина
48
46
48
47
Подобные матрицы планирования составляются и для других варьируемых факторов,
таких как материал электродов, расстояние от электродов до пламени и т. д.
Каждый опыт повторяется по три раза, но не подряд, а в случайной
последовательности, чтобы избежать систематических ошибок. Выполнив по три
замера для каждого опыта, находится математическое ожидание .
При определении оценок необходимо использовать распределение Стьюдента.
Найденное значение математического ожидания должно попадать в доверительный
интервал
где – критерий Стьюдента,
– мера точности результата всех опытов, определяемая по формуле
где – оценка генерального среднеквадратичного отклонения при равновероятных
измерениях, определяемая по формуле
Электрическая схема испытательной установки, собранной на основе аппарата
АИИ-70, представлена на рисунке 2.1. С целью обеспечения техники безопасности
при проведении экспериментов, во избежание травмирования людей электрическим
током и повреждения оборудования, все работы на экспериментальной установке
следует проводить по следующей методике.
Рис. 2.1. Электрическая схема испытательной установки
Работы должны вестись с ведома заведующего лабораторией высоковольтных
установок и в присутствие лица, имеющего 5-ю группу по электробезопасности.
Работы должны вестись строго по составленной заранее программе экспериментов и
только лицами, внесенными в список лиц допущенных к этой работе. Этот список
должен быть приведен в программе экспериментов.
Все лица, выполняющие исследования на установке должны знать и соблюдать
технику безопасности при работе с электроустановками, уметь оказывать первую
помощь пострадавшему при поражении электрическим током.
Перед началом работ следует убедиться в том, что выключатель, подающий
напряжение на установку выключен. Также следует снимать напряжение и на
промежуточных этапах работы, перед тем, как человек войдет за ограждение в зону
действия установки.
Запрещается включать напряжение при нахождении людей внутри ограждения
установки.
Установка должна быть надежно заземлена.
Дверца входа в ограждение должна быть оборудована механической блокировкой,
которая отключает напряжение при открывании дверцы.
Не должно быть никаких посторонних предметов, через которые может произойти
замыкание между электродами или электродами и землей.
Перед началом работ следует измерить давление, температуру и относительную
влажность воздуха. Относительная влажность в помещении при проведении
экспериментов не должна превышать 85 %.
При снятом напряжении следует приве
- Київ+380960830922