Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

Рис. 2. Модель для исследования радиальной и окружной скорости

Для получения радиальной скорости, в ходе расчета требовалось получить скорость в направлении оси X (рис. 3), для окружной скорости – вдоль оси Y (рис. 4), полученные данные внесены в табл. 1.

При сравнении полученных экспериментальных замеров 1 и 2 критерий Кохрена для окружной составляющей скорости Gp = 0,33 <G = 0,541, для радиальной составляющей скорости Gp = 0,32 < G = 0,541. Так как в обоих случаях G > Gp эксперимент считается воспроизводимым. Оказывается воспроизводимым и вычислительный эксперимент относительно натурного эксперимента. Так, при сравнении средних значений экспериментально замеренной скорости и расчетных ее значений: для окружной составляющей скорости критерий Кохрена Gp = 0,240 < G = 0,541, для радиальной составляющей скорости Gp = 0,244 < G = 0,541. Для радиальной составляющей скорости при уровне значимости

- 40 -

ISSN 2541-9110 Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. № 3(18). 2021

= 0,025 критерий Стьюдента t = 2,131 <t(0,025;10) = 2,22814 и критерий Фишера F = 1,8097 <F(0,025; 11) = 3,4296. Критерий линейной корреляции Пирсона r = 0,835 0,088. Таким образом, расчетные величины радиальной составляющей скорости достоверны и адекватны с вероятностью 0,975. Степень связи расчета и эксперимента высокие. Для окружной составляющей скорости при уровне значимости = 0,025 критерий Стьюдента t

= 1,417 < t(0,025; 10) = 2,22814 и критерий Фишера F = =1,003 <F(0,025; 11) = 3,4296. Кри-

терий линейной корреляции Пирсона r = 0,956 0,025. Таким образом, расчетные величины окружной составляющей скорости достоверны и адекватны с вероятностью 0,975. Степень связи расчета и эксперимента очень высокие.

Рис. 3. Радиальная составляющая скорости при dсв=10 мм, h=10 мм

Рис. 4. Окружная скорость при диаметре сверла dсв=10 мм, h=10 мм

Результаты вычислительных экспериментов

Произведены расчёты изменения dmax в зависимости от угловой скорости развиваемой вращающимся сверлом на холостом ходу (рис. 5); при различных диаметрах насадка, для возможности использования оборудования с коронками подрозетника до 72 мм; а также при расположении канала сбоку.

Сверление пола, как показано в [12], является самым неблагоприятным для улавливания пыли вариантом. Поэтому для выбора необходимого расхода для локализации пылевыделений логично рассматривать именно этот случай.

- 41 -

При увеличении скорости вращения сверла dmax снижается (рис. 6), что свидетельствует о снижении эффективности улавливания пылевых частиц отсосом. Данное обстоятельство связано с образующимся вокруг сверла циркуляционным течением, способствующим выносу пылевых частиц из области их улавливания вытяжным каналом. Наибольшая скорость вращения сверла на холостом ходу в перфораторе не превышают 146 рад/с. Более высокие скорости вращения могут наблюдаться только при работе сверлильных станков. В случае не учёта воздействия вращающегося сверла, величина dmax составляет 480 мкм [12], что приводит к погрешностям определения dmax на величину (480 - 230)/480 100 % = 52 %.

Рис. 5. Компьютерная модель для расчета dmax при сверлении вертикальной стены при расположении всасывающего патрубка сбоку (а) и снизу (б)

Рис. 6. Зависимость dmax от угловой скорости сверла при Q = 0,01 кг/с, h = 95 мм, r = 10 мм

В последующих расчетах угловая скорость вращения сверла составляет 146 рад/с, диаметр сверла в модели 10 мм. Следующий расчет направлен на установление возможности применения разработанного насадка, при использовании наиболее распространенного подрозетника диаметром 68 мм (рис. 7).

Рис. 7. Конструкция насадка с изменяемым диаметром

- 42 -

При фиксированных значениях расхода отсасываемого воздуха Q = 0,01 кг/с и радиуса вытяжного канала r = 10 мм величина dmax достигает максимального значения при диаметре насадка 40 мм. Потому применение увеличенных диаметров насадка, предназначенных для использования коронок подрозетников требуют увеличение расхода воздуха, необходимого для улавливания пылевых частиц (рис. 8…9).

Рис. 9. Результаты определения dmax при диаметре насадка: а) d = 30 мм; б) d= 64 мм

Смещение всасывающего патрубка по поверхности не существенно, но влияет на величину dmax при сверлении вертикальной стенки. При расположении всасывающего патрубка сбоку при r = 10 мм, h = 95 мм (рис. 5б) величина dmax=330 мкм достигается при расходе 0,01 кг/с (табл. 2). При расположении патрубка снизу (рис. 5а) и при тех же значениях Q и r величина dmax увеличивается на 6 % до 350 мкм. При сверлении потолка или пола, очевидно, расположение всасывающего патрубка не влияет на dmax.

Представленные расчёты, отражающие изменения dmax, при изменении радиуса всасывающего отверстия r (рис. 10) и изменения его удаленности от края насадка h (рис. 11) показывает, что не учёт воздушного потока, возникающего вследствие вращения сверла,

- 43 -

приводит к значительным погрешностям. Значения максимального диаметра dmax могут расходится более чем в два раза. Наиболее эффективное улавливание пылевых частиц осуществляется при радиусе всасывающего канала от 9,5 мм до 12,5 мм. Расстояние всасывающего канала необходимо удалять от плоской поверхности на расстояние не менее 85 мм.

Рис. 10. Результаты расчета dmax, мкм при изменении r, мм с переменными значениями Q, кг/с и постоянным N = 146 рад/с

Рис. 11. Расчет dmax, мкм при изменении h, мм с переменными значениями r, мм

ипостоянным N=146, рад/с

-44 -