РОЗДІЛ II
АПАРАТУРНО-МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
У відповідності із поставленими задачами дана дисертаційна робота складалась із двох пошукових частин:
- теоретичного обґрунтування механізму впливу стисненого повітря на вихід піскового продукту в гідроциклоні і, відповідно, створення математичної моделі пневматичного регулювання роботи напірного гідроциклона;
- експериментального визначення основних конструктивно-технологічних параметрів процесу пневматичного регулювання напірного гідроциклона.
Оскільки виконання обох частин роботи значною мірою базувалось на проведенні певних практичних досліджень, нижче подано інформацію про створену з цією метою експериментальну базу.
2.1. Експериментально-дослідна база
2.1.1.Експериментальний стенд
Для проведення досліджень пневматичного регулювального органа гідроциклона розроблено і виготовлено спеціальний експериментальний стенд (рис. 2.1), технологічна схема якого показана на рис. 2.2.
Стенд обладнаний двома магістралями: повітряною (12) і живлення гідроциклона (6).
До складу стенду входять: гідроциклон (3), у якості якого використано фізичну модель промислового гідроциклона ГЦ350, виконану в масштабі М1:10. Гідроциклон обладнаний універсальним пневматичним регулювальним органом (8). Під гідроциклоном установлений збірник (13) об'ємом 80 л. Живлення в гідроциклон подається по магістралі (6) відцентровим насосом (16) типу НБЦМ- 1м. Регулювання навантаження на гідроциклон здійснюється за
Рис. 2.1. Експериментальний стенд. Модель гідроциклона ГЦ35
допомогою скидного крана (11) і запірної арматури (9). Тиск в магістралі живлення контролюється манометром (5) типу ЦО1. Для управління системою живлення гідроциклона використовується запірна арматура (17) і дренажний кран (18).
Як джерело стисненого повітря використано компресор (15) марки СОЗ7А, який з'єднаний з регулювальним органом шлангом (12). Для регулювання витрати стисненого повітря, яке подається в регулювальний орган, використаний спеціальний регулюючий кран (14). Контроль тиску стисненого повітря здійснюється манометром (4) типу ЦО1, установленим на ресивері (7), а витрата стисненого повітря в регуляторі виміряються ротаметром (10) марки РМ-1ГУЗ.
2.1.2. Регулювальний орган
Для проведення досліджень розроблений і виготовлений універсальний регулювальний орган (рис. 2.3). В якому передбачена зміна досліджуваних конструктивних параметрів: кута подачі повітря - , ширини - і форми щілинного отвору. Регулювальний орган складається з корпуса (1), кришки (2), змінних вкладишів (3,4) з різним кутом і формою щілинного отвору. Ширина щілинного отвору змінюється за допомогою співвісного переміщення кришки стосовно корпуса. На рис. 2.4 показана конструкція пневматичного регулюючого органа.
Внутрішній і зовнішній діаметри отвору насадки ( і ) і розміри регулювального органа визначалися з урахуванням максимального кута розбіжності потоку (віяла розвантаження) на виході гідроциклона. Максимальний кут віяла розвантаження визначався експериментально на чистій воді. Вказані особливості конструкції виключають контакт регулювального органа з регульованим середовищем, а отже його зашламовку при відсутності повітря і зношування в процесі експлуатації.
2.1.3. Прозора модель гідроциклона і методика вивчення характеру потоків
Для вивчення руху потоків усередині гідроциклона при використанні спрямованого струменя стисненого повітря як регулюючого впливу було виготовлено прозору модель гідроциклона (рис. 2.5).
Для експериментального дослідження характеру руху потоків усередині гідроциклона використовувся метод візуалізації потоків шляхом їх підфарбовування і реєстрації за допомогою фотозйомки [10].
У бічній стінці моделі гідроциклона передбачено отвори, через які за допомогою голки вводилася фарба у внутрішній і зовнішній потоки в гідроциклоні.
Використовував метод "шифт-фотографії". При проведенні фотозйомки і фотохімічній обробці матеріалу враховувалася основна вимога до якості матеріалу- фотонегатив повинен бути малоконтрастним і мати велику фотографічну широту [41].
При формуванні фотозображення з необхідними параметрами враховується вся послідовність процесів, що впливають на характеристики фотозображення:
- особливість висвітлення об'єкта;
- експонування;
- негативний процес;
- технологія і устаткування для одержання позитивного зображення.
Тільки в цьому випадку можливе одержання максимального обсягу інформації про досліджуване явище.
Висвітлення задньобоковим світлом за допомогою фотоламп дозволяє контролювати розподіл густини у тілі гідроциклона, який працює на чистій воді. Розташування джерела світла потужністю 300 вт на відстані 0.7 м дозволяє створити рівномірну освітленість об'єкта, що дуже важливо для виключення впливу "паразитних" відблисків. Фотографування проводилося телеоб'єктивом. Це дозволяє вивести апарат із зони інтенсивного висвітлення, виключає паразитні відбиття в оптику, підвищує мікроконтраст зображення. За допомогою спеціальних тестових зйомок стандартних штрихових мір визначена діафрагма 5.6 при якій тестовий об'єктив має найвищу амплітудно-частотну характеристику (передача мікроконтрастів) і максимальну розрізнювальну здатність на зафіксованій відстані зйомки. Зйомка проводилася об'єктивом "Юпітер-9" зі штатива з експозицією 5.6/60. Така величина витримки затвору дозволяє одержати усереднене фотографічне зображення взаємодії потоків барвника і води, згладити нерівномірність витікання потоку барвника з голки і спрощує синхронізацію процесу фотозйомки.
Обробка негативного матеріалу проводилася до градієнта контрастності 0.6 проявником ОМЗ. У результаті отримані м'які негативи, які друкувалися на особливо контрастному папері. Таке співвідношення негативно-позитивного процесу дозволило одержати максимальну кількість інформації на границях характеристичної кривої.
2.2. Методика проведення експ