Установление закономерностей изменения потребляемой мощности от основных параметров устройства
На основании результатов экспериментов приведенных в таблице 4. 2 получено уравнение регрессии в кодированном виде (4.5), характеризующее зависимость мощности, от факторов варьирования X1, X2, X3, X4.
Для оценки воспроизводимости и адекватности для значений мощности, получено расчетное значение , что меньше табличного значения 0,235,
величина расчетного значения критерия Фишера, составляет Fp= 2,5 4, табличное Fτ= 2,6 4 это говорит об адекватности и воспроизводимости полученного уравнения. Коэффициент (-0,375 X1∙X4) определен как пренебрежимо малый и не показан в уравнении (4.5).
P = 485,587 - 7,907∙X1 + 5,765∙X2 + 1,277∙X3 + 20,828∙X4 + 0,783∙X12+ 1,558∙X22+ +7,135∙X32+ 7,260∙X42- 2,462∙X1∙X2- 3,175∙X1∙X3- 1,775∙X2∙X3- 0,675∙X2∙X4 + + 1,487∙X3∙X4 (4.5)
Величины коэффициентов уравнения (4.5) показывают, что наибольшее воздействие на значение мощности оказывает фактор X4. Также значимыми являются X1 и X2, значение этих коэффициентов - 7,907 и 5,765 соответственно. С увеличением значения факторов X2, X4значение функции отклика P увеличивается. Это обусловлено тем, что при увеличении высоты установки устройства и ширины лент устройства возрастает сопротивление газовому потоку создаваемому вентилятором и крыльчаткой. Коэффициенты при квадратичных факторах X3 и X4, также значимы. Среди парных факторов можно выделить только произведения X1∙X2 и X1∙X3, как наиболее значимые из парных факторов имеющих соответственно значения коэффициентов -2,462 и -3,175.
Переход к уравнению в натуральном виде был выполнен при помощи выражения (4.3), в результате было получено выражение (4.6). Значения факторов варьирования и шага варьирования для (4.3), представлены в таблице 3.4.
P = 531,320- 0,316∙Ω + 537,432∙Hh- 20,479Th- 2610,988∙BZD + 0,008∙Ω2 + + 769,629∙(Hh)2+ 7,135∙(T7h)2+ 72602,000∙(BXD)2- 5,472∙Ω∙Hh- 0,317∙Ω∙TXh- - 39,444∙ H/h-T/h- 1500,000∙ H/h-B/D + 148,750H/hB/D (4.6)
Степень влияния факторов представленных в уравнении регрессии (4. 6) можно проанализировать на графиках. На рисунке 4. 10 а) и б) представлены графики зависимости мощности динамического сепаратора от факторов B/Dи T/h, H/hи B/Dсоответственно. Функция зависимости на рисунке 4.10 а) изменяется в диапазоне значений от 471 до 539 Вт. Мощность достигает максимального значения при наибольших значениях факторов B/Dи T/h. При фиксированном B/D=0,044 и изменении T/hмощность меняется в пределах от 523 до 539 Вт, в то
время как при значении T/h=4,409 и изменении фактора B/D, мощность возрастает с 485 до 539 Вт. Из этого можно сделать вывод о значительном воздействии на мощность параметра B/D. Минимального значения функция Pдостигает при значении T/h=3,1 и минимальном B/D. Возрастание Pнаблюдается при увеличении значения B/Dна протяжении всего исследуемого диапазона. Снижение значения P можно получить при уменьшении B/Dи при приближении к значению T/h=3,1. Данные зависимости можно объяснить тем, что при увеличении B/D(ширины лент) происходит сужение проходного сечения сепарационной камеры и возрастание нагрузки на привод вентилятора и крыльчатки. Соответственно уменьшение ширины ленты снижает нагрузку, при этом уменьшается P. Что касается параметра T/h(шаг лент), то чем ближе шаг лент к шагу винтовой восходящего в сепарационной камере потока создаваемого
вентилятором и крыльчаткой, тем меньшее сопротивление и ниже мощность.
Рисунок 4.10 Зависимости потребляемой мощности сепаратора от параметров
устройства: а) B/Dи T/h,б) B/Dи H/h
На рисунке 4.10 б) мощность меняется от 464 до 531 Вт. Максимума функция отклика Pдостигает при B/D=0,044 и H/h=0,155. Минимальное значение мощности соответствует минимальному значению факторов B/Dи H/h, следовательно, мощность растет при увеличении значений этих факторов. Необходимо сказать, что при B/D=0,019 функция изменяется от 464 до 485 Вт,
когда при H∕h=0,027изменение Pлежит в диапазоне от 464 до 517 Вт, что существенно больше. Это показывает, что фактор B∕Dвлияет на Pбольше чем H∕h.Влияние фактора H∕hобусловлено тем, что с увеличением H∕h(высоты установки устройства) происходит смещение лент дезагрегирующего устройства из зоны формирования потока крыльчаткой, соответственно происходит уменьшение сопротивления потоку и снижение мощности.
На рисунке 4.11 представлен график функций изменения мощности от параметров устройства, выраженных через факторы а) B/Dи Ω, б) T∕hи H∕h.На рисунке 4.11 а) функция мощности изменяется в пределах от 462 до 534 Вт. Значение в 534 Вт соответствует углу наклона лент 56 градусов и наибольшей ширине лент устройства при B∕D=0,019. Минимальное значение P, когда ленты практически прижаты к стенке сепарационной камеры, а их ширина минимальна.
Рисунок 4.11 Зависимости потребляемой мощности сепаратора от параметров устройства: а) B/Dи Ω, б) T∕hи H∕h
Рост мощности происходит при уменьшении угла Ωна всем рассматриваемом диапазоне, при этом функция Pимеет линейный характер роста. Мощность растет более сильными темпами при увеличении параметра B∕D, так при максимальном Ωона увеличивается с 462 до 510 Вт. Такое поведение функции объясняется, воздействием конструктивных параметров на газовый поток, при изменении угла установки лент меняется проходное сечение и сопротивление.
В дополнение к
этому изменение B/D(ширины лент) также меняет проходное сечение и оказывает существенное сопротивление газовому потоку.
На рисунке 4.11 б) мощность меняется в пределах от минимального значения 480 до 513 Вт. Функция возрастает при увеличении фактора H/hна всем диапазоне исследования, но при увеличении T/hот минимального 1,591 до 2,700 происходит снижение, а свыше 2,700 начинается рост мощности. В изменении функции есть особенность, так рост мощности в диапазоне значений H/h максимальный при минимальном значении T/h,составляет 24 Вт, а при T/h= 4,409 мощность прирастает на 10 Вт. Из этого следует, что T/hи H/hоказывая воздействие на газовый поток в сепарационной камере влияют на мощность. Так, чем больше значение H/hтем большая часть дезагрегирующего устройства находится в зоне создания потока крыльчаткой при этом мощность возрастает с одновременным ростом сопротивления.
На рисунке 4.12 представлен график функций изменения мощности от факторов а) T/hи Ω, б) H/hи Ω. Рисунок 4.12 б) имеет функцию, которая меняется в диапазоне 475 - 521 Вт. Максимального значения Pдостигает при T/h=4,409 и Ω=56 градусов. Минимум мощности соответствует значению Ω=84 градуса при T/h=3,3. Мощность возрастает на всем рассматриваемом диапазоне при изменении Ω, так при фиксированном T/h=4,409 мощность меняется от 486 до 521 Вт, при T/h=1,591 функция Pизменяется от 493 до 505 Вт, для значения T/h=3,3 мощность меняется в пределах от 475 до 498 Вт. Таким образом, наименьшие значения мощности достигаются при T/h=3,3. При этом наименьший диапазон изменения функции достигается при фиксированном T/h=1,591. Такое поведение функции P можно объяснить тем, что уменьшение угла Ωприводит к росту мощности вследствие увеличения сопротивления потоку. При увеличении T/hмощность уменьшается вплоть до T/h=3,3, затем происходит рост. Такая зависимость обусловлена приближением и отдалением шага лент к шагу восходящего по спирали газового потока в сепарационной камере.На рисунке 4.12 б) мощность имеет максимальное значение P=514 Вт, а минимальное P=475 Вт. Функция достигает наибольшего значения, когда H/h=0,155 и Ω=56 градусов.
Минимальной мощность становится практически при наименьшем значении
H/h=0,052 и Ω=84 градуса.
Рисунок 4.12 Зависимости потребляемой мощности сепаратора от параметров устройства: а) T/hи Ω, б) H/hи Ω
Мощность возрастает при увеличении H/hи при уменьшении Ω, причем наиболее значимое увеличение Pпри H/hсвыше 0,1 и Ωменее 67 градусов. Степень воздействия факторов на Pпрактически одинакова. Это можно объяснить тем, что уменьшение Ωи рост H/hвсегда приводит к росту мощности, так как увеличивается сопротивление газовому потоку создаваемому вентилятором и крыльчаткой.
4.4.3