Метод експериментального дослідження коефіцієнта тертя пневмопроводів

Simple item page
dc.citation.epage36
dc.citation.journalTitleАвтоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні : український міжвідомчий науково-технічний збірник
dc.citation.spage26
dc.citation.volume54
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorДмитрів, В. Т.
dc.contributor.authorСтоцько, З. А.
dc.contributor.authorЛанець, О. С.
dc.contributor.authorДмитрів, І. В.
dc.contributor.authorDmytriv, V. T.
dc.contributor.authorStotsko, Z. A.
dc.contributor.authorLanets, O. S.
dc.contributor.authorDmytriv, I. V.
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2023-03-22T08:47:37Z
dc.date.available2023-03-22T08:47:37Z
dc.date.created2020-12-20
dc.date.issued2020-12-20
dc.description.abstractМета. Розроблення методики експериментального дослідження коефіцієнта тертя для пневмотранспортних систем газових середовищ із застосуванням методу теорії подібності і розмірності, що уможливлює розширення числа факторів і інтервалу шляхом їх групування в безрозмірні критерії подібності. Методика. Для експериментальних досліджень коефіцієнта тертя повітря вибрано планований експеримент. Головними факторами були тиск, діаметр трубопроводу, витрата повітря. Критерій відгуку – розрахунковий коефіцієнт тертя повітря. Застосували повний факторний експеримент на трьох рівнях при трьох факторах в околі вибраної точки x01 = 0,0028 м, х02 = 1,5 кПа і х03 = 0,003504 м3/с. Як альтернативу повному факторному експерименту, транспортування повітря в трубопроводі підпорядкували методу пропорційності і комбінації чисел подібності через рівняння зв’язків. У рівнянні перша складова є величина, обернена до числа Рейнольдса(1/Re), друга складова – обернена величина критерію Галілея (1/Ga), третя складова – число Ейлера (Еu), а відношення η2/d2 має явний фізичний зміст – швидкості суміші. Застосували повний факторний експеримент на трьох рівнях при двох факторах в околі вибраної точки Re(x01) = 8532,5 і Eu(х02) = 8424. Результати. Коефіцієнт тертя повітря за збільшення діаметра умовного проходу вакуумпроводу і зменшення об'ємної витрати повітря у середовищі низького вакууму зростає, що зумовлено зменшенням середньої швидкості повітря і зниженням числа Маха. Із зменшенням числа Рейнольдса і зростанням числа Ейлера коефіцієнт тертя повітря за конструкційно-технологічних параметрів вакуумної системи технологічної установки: об'ємної витрати повітря V = 0,0015 – 0,0060 м3/с; втрати вакуумметричного тиску Δр = 0,6 – 2,2 кПа; внутрішнього діаметра вакуумпроводу D = 0,022–0,038 м – зростає нелінійно. Наукова новизна. Вперше отримано кореляційні залежності коефіцієнта тертя у функції від критеріальних залежностей і узгоджено з кореляційними залежностями за класичною методикою повного факторного експерименту. Встановлено, за заданих конструкційно-технологічних параметрів функціонування вакуумної системи технологічної установки (діаметра умовного проходу вакуумпроводу D = 0,022 – 0,038 м, вакуумметричного тиску р = 30 – 60 кПа) число Маха перебуває в межах М ≈ 0,200 – 0,003, коефіцієнт тертя повітря λ = 2–17 і втрати вакуумметричного тискуΔр = 0,6 – 2,3 кПа. Практична цінність. Застосування критеріальних залежностей як факторів у планованому експерименті розширює межі параметрів кореляційних залежностей, що описують функціонування технологічних пневмотранспортних систем.
dc.description.abstractAim. Development of a method for experimental study of the coefficient of friction for pneumotransport systems of gaseous media using the method of similarity and dimensionality theory, which allows expanding the number of factors and they intervals by grouping them into dimensionless similarity criteria. Method. The planned experiment was chosen for experimental studies of the coefficient of air friction. The main factors were pressure, diameter of the pipeline, air flow. The response criterion is the calculated coefficient of air friction. A complete factorial experiment was applied at three levels with three factors in the vicinity of the selected point x01 = 0.0028 m,х02 = 1.5 kPa and х03 = 0.003504 m3/ s. As an alternative to the full factorial experiment, the transport of air in the pipeline was subordinated to the method of proportionality and the combination of similarity numbers through the bond equations. In the equation, the first component is the size inverse of the Reynolds number (1/Re), the second component is the size inverse of the Galileo criterion (1/Ga), the third component is the Euler number (Eu), and the ratio η2/d2has a clear physical meaning - velocity mixture. Applied a complete factorial experiment at three levels with two factors in the vicinity of the selected point Re(x01) = 8532.5 and Eu(х02) = 8424. Results. The coefficient of air friction increases with increasing diameter of the conditional passage of the vacuum line and decreases the volume air flow in a low vacuum medium, due to a decrease in the average air velocity and a decrease in Mach number. With a decrease in the Reynolds number and an increase in the Euler number, the coefficient of air friction according to the design and technological parameters of the vacuum system of the technological installation: volume air flow V = 0.0015–0.0060 m3/s; loss of vacuum pressure Δр = 0.6–2.2 kPa; inner diameter of the vacuum line D = 0.022–0.038 m – increases nonlinearly. Scientific novelty. For the first time, the correlation dependences of the friction coefficient as a function on the criterion dependences were obtained and correlated with the correlation dependences according to the classical method of a complete factorial experiment. Installed, at the set structural and technological parameters of functioning of vacuum system of technological installation (diameter of the conditional passage of the vacuum line D = 0.022 – 0.038 m, vacuum pressure р = 30–60 kPa) Mach number is in the range М ≈ 0.200 – 0.003, the coefficient of air friction λ = 2–17 and the loss of vacuum pressure Δр = 0.6 – 2.3 kPa. Practical value. The use of criterion dependences as factors in the planned experiment expands the limits of the parameters of correlation dependences that describe the functioning of technological pneumotransport systems.
dc.format.extent26-36
dc.format.pages11
dc.identifier.citationМетод експериментального дослідження коефіцієнта тертя пневмопроводів / В. Т. Дмитрів, З. А. Стоцько, О. С. Ланець, І. В. Дмитрів // Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні : український міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2020. — Том 54. — С. 26–36.
dc.identifier.citationenDmytriv V. T., Stotsko Z. A., Lanets O. S., Dmytriv I. V. (2020) Metod eksperymentalnoho doslidzhennia koefitsiienta tertia pnevmoprovodiv [Method of experimental investigation of the friction facility pneumatic wires]. Industrial Process Automation In engineering and Instrumentation : Ukrainian interdepartmental scientific and technical collection (Lviv), vol. 54, pp. 26-36 [in Ukrainian].
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.23939/istcipa2020.54.026
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/57740
dc.language.isouk
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofАвтоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні : український міжвідомчий науково-технічний збірник (54), 2020
dc.relation.ispartofIndustrial Process Automation In engineering and Instrumentation : Ukrainian interdepartmental scientific and technical collection (54), 2020
dc.relation.references1. He S., Ariyaratne C. Wall shear stress in the early stage of unsteady turbulent pipe flow, Journal of Hydraulic Engineering. 2011. Vol. 137, Iss. 5. P. 606–610.
dc.relation.references2. Sundstrom, L. R. J., Cervantes, M. J. On the Similarity of Pulsating and Accelerating Turbulent Pipe Flows, Flow, Turbulence and Combustion. 2018. Vol. 100, Iss. 2. P. 417–436, doi.org/10.1007/s10494-017-9855–5.
dc.relation.references3. Kong R., Kim S. Characterization of Horizontal Air-water Two-Phase Flow, The 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16), August 30-September 4. 2015. P. 5559–5572, Chicago / USA .
dc.relation.references4. Offor U. H., Alabi S. B. An Accurate and Computationally Efficient Explicit Friction Factor Model, Advances in Chemical Engineering and Science. 2016. Vol. 6. P. 237–245, http://dx.doi.org/10.4236/aces.2016.63024.
dc.relation.references5. Tarek A. Ganat and Meftah Hrairi. Gas–Liquid Two-Phase Upward Flow through a Vertical Pipe: Influence of Pressure Drop on the Measurement of Fluid Flow Rate, Energies, MDPI, Open Access Journal. 2018. Vol. 11, Iss. 11. P. 1–23, doi:10.3390/en11112937.
dc.relation.references6. Brkic D., Praks P. Unified Friction Formulation from Laminar to Fully Rough Turbulent Flow, Applied Sciences. 2018. Vol. 8, Iss. 11. P. 2036, doi:10.3390/app8112036.
dc.relation.references7. Medina Y. C., Fonticiella O. M. C., Morales O. F.G. Design and modelation of piping systems by means of use friction factor in the transition turbulent zone, Mathematical Modelling of Engineering Problems. 2017. Vol. 4,Iss. 4. P. 162–167, doi: 10.18280/mmep.040404.
dc.relation.references8. Azizi N., Homayoon R., Hojjati M. R. Predicting the Colebrook-White friction factor in the pipe flow by new explicit correlations, Journal of Fluids Engineering. 2018. Vol. 141, No. 5, doi:10.1115/1.4041232.
dc.relation.references9. Pimenta B. D., Robaina A. D., Peiter M. X., Mezzomo W., Kirchner J. H., Ben L. H. B. Performance of explicit approximations of the coefficient of head loss for pressurized conduits, Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering (Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental). 2018. Vol. 22, No. 5. P. 301–307, http://www.agriambi.com.br.
dc.relation.references10. Ortiz-Vidal L. E., Mureithi N., Rodriguez O. M. H. Friction Factor in Two-Phase Gas-Liquid Pipe Flow, 8-th International Conference on Multiphase Flow ICMF-2013, May 26-31 Jeju / Korea. 2013. https://www.researchgate.net/publication/237079232.
dc.relation.references11. Lukman S., Oke I. A. Accurate Solutions of Colebrook- White’s Friction Factor Formulae, Nigerian Journal of Technology (NIJOTECH). 2017. Vol. 36, No. 4. P. 1039–1048, Nigeria.
dc.relation.references12. Salmasi F., Khatibi R., Ghorbani M. A. A study of friction factor formulation in pipes using artificial intelligence techniques and explicit equations, Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2012. Vol. 36, No. 2. P. 121–138, http://journals.tubitak.gov.tr/engineering/archive.htm.
dc.relation.references13. Offor U. H., Alabi S. B. Artificial Neural Network Model for Friction Factor Prediction, Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2016. Vol. 4. P. 77–83. http://www.scirp.org/journal/msce.
dc.relation.references14. Brkic D., Sojbasic C. Intelligent Flow Friction Estimation, Computational Intelligence and Neuroscience. 2016. doi.org/10.1155/2016/5242596.
dc.relation.references15. Стоцько З. А. Моделювання технологічних систем: навч. посіб. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. 188 с.
dc.relation.references16. Дмитрів І. В. Автомобільний транспорт. Теорія і практика наукових досліджень: навч. посіб. Львів: СПОЛОМ, 2019. 316 с.
dc.relation.references17. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М. : Наука, 1977. 440 с.
dc.relation.references18. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений. Л. : Энергия, 1967. С. 237.
dc.relation.references19. Михалев М. А. Теория подобия и размерностей: учеб. пособ. СПб.: Изд-во МПбГТУ, 2001. 68 с.
dc.relation.references20. Дмитрів В.Т. Механіко-технологічні основи систем доїльних установок. Теорія та практика: монографія. Львів: СПОЛОМ, 2017. 350 с.
dc.relation.references21. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика : учеб. руководство для втузов: в 2-х ч.. 5-е изд., перераб. и доп. М. : Наука, 1991. 304 с.
dc.relation.referencesen1. He S., Ariyaratne C. Wall shear stress in the early stage of unsteady turbulent pipe flow, Journal of Hydraulic Engineering. 2011. Vol. 137, Iss. 5. P. 606–610.
dc.relation.referencesen2. Sundstrom, L. R. J., Cervantes, M. J. On the Similarity of Pulsating and Accelerating Turbulent Pipe Flows, Flow, Turbulence and Combustion. 2018. Vol. 100, Iss. 2. P. 417–436, doi.org/10.1007/s10494-017-9855-5.
dc.relation.referencesen3. Kong R., Kim S. Characterization of Horizontal Air-water Two-Phase Flow, The 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16), August 30-September 4. 2015. P. 5559–5572, Chicago / USA.
dc.relation.referencesen4. Offor U. H., Alabi S. B. An Accurate and Computationally Efficient Explicit Friction Factor Model, Advances in Chemical Engineering and Science. 2016. Vol. 6. P. 237–245, http://dx.doi.org/10.4236/aces.2016.63024.
dc.relation.referencesen5. Tarek A. Ganat and Meftah Hrairi. Gas–Liquid Two-Phase Upward Flow through a Vertical Pipe: Influence of Pressure Drop on the Measurement of Fluid Flow Rate, Energies, MDPI, Open Access Journal. 2018. Vol. 11, Iss. 11. P. 1–23, doi:10.3390/en11112937.
dc.relation.referencesen6. Brkic D., Praks P. Unified Friction Formulation from Laminar to Fully Rough Turbulent Flow, Applied Sciences. 2018. Vol. 8, Iss. 11. P. 2036, doi:10.3390/app8112036.
dc.relation.referencesen7. Medina Y. C., Fonticiella O. M. C., Morales O. F.G. Design and modelation of piping systems by means of use friction factor in the transition turbulent zone, Mathematical Modelling of Engineering Problems. 2017. Vol. 4, Iss. 4. P. 162–167, doi: 10.18280/mmep.040404.
dc.relation.referencesen8. Azizi N., Homayoon R., Hojjati M. R. Predicting the Colebrook-White friction factor in the pipe flow by new explicit correlations, Journal of Fluids Engineering. 2018. Vol. 141, No. 5, doi:10.1115/1.4041232.
dc.relation.referencesen9. Pimenta B. D., Robaina A. D., Peiter M. X., Mezzomo W., Kirchner J. H., Ben L. H. B. Performance of explicit approximations of the coefficient of head loss for pressurized conduits, Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering (Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental). 2018. Vol. 22, No. 5. P. 301–307, http://www.agriambi.com.br.
dc.relation.referencesen10. Ortiz-Vidal L. E., Mureithi N., Rodriguez O. M. H. Friction Factor in Two-Phase Gas-Liquid Pipe Flow, 8-th International Conference on Multiphase Flow ICMF-2013, May 26–31 Jeju / Korea. 2013. https://www.researchgate.net/publication/237079232.
dc.relation.referencesen11. Lukman S., Oke I. A. Accurate Solutions of Colebrook- White’s Friction Factor Formulae, Nigerian Journal of Technology (NIJOTECH). 2017. Vol. 36, No. 4. P. 1039–1048, Nigeria.
dc.relation.referencesen12. Salmasi F., Khatibi R., Ghorbani M. A. A study of friction factor formulation in pipes using artificial intelligence techniques and explicit equations, Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2012. Vol. 36, No. 2. P. 121–138, http://journals.tubitak.gov.tr/engineering/archive.htm.
dc.relation.referencesen13. Offor U. H., Alabi S. B. Artificial Neural Network Model for Friction Factor Prediction, Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2016. Vol. 4. P. 77–83. http://www.scirp.org/journal/msce.
dc.relation.referencesen14. Brkic D., Sojbasic C. Intelligent Flow Friction Estimation, Computational Intelligence and Neuroscience. 2016. doi.org/10.1155/2016/5242596.
dc.relation.referencesen15. Stotsko Z. A. Modeliuvannia tekhnolohichnykh system: navch. posib. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2013. 188 s.
dc.relation.referencesen16. Dmytriv I. V. Avtomobilnyi transport. Teoriia i praktyka naukovykh doslidzhen: navch. posib. Lviv: SPOLOM, 2019. 316 s.
dc.relation.referencesen17. Sedov L. I. Metodyi podobiya i razmernosti v mehanike. M. : Nauka, 1977. 440 s.
dc.relation.referencesen18. Levi I. I. Modelirovanie gidravlicheskih yavleniy. L. : Energiya, 1967. S. 237.
dc.relation.referencesen19. Mihalev M. A. Teoriya podobiya i razmernostey : ucheb. posobie. SPb. : Izd-vo MPbGTU, 2001. 68 s.
dc.relation.referencesen20. Dmytriv V. T. Mekhaniko-tekhnolohichni osnovy system doilnykh ustanovok. Teoriia ta praktyka: monohrafiia. Lviv: SPOLOM, 2017. 350 s.
dc.relation.referencesen21. Abramovich G. N. Prikladnaya gazovaya dinamika : ucheb. rukovodstvo dlya vtuzov. 5-e izd., pererab. i dop. v 2-h ch. M. : Nauka, 1991. 304 s.
dc.relation.urihttp://dx.doi.org/10.4236/aces.2016.63024
dc.relation.urihttp://www.agriambi.com.br
dc.relation.urihttps://www.researchgate.net/publication/237079232
dc.relation.urihttp://journals.tubitak.gov.tr/engineering/archive.htm
dc.relation.urihttp://www.scirp.org/journal/msce
dc.rights.holder© Національний університет „Львівська політехніка“, 2020
dc.rights.holder© Дмитрів В. Т., Стоцько З. А., Ланець О. С., Дмитрів І. В., 2020
dc.subjectпланований експеримент
dc.subjectкритерій відгуку
dc.subjectчисло Рейнольдса
dc.subjectчисло Ейлера
dc.subjectкритерій Галілея
dc.subjectвакуум
dc.subjectтрубопровід
dc.subjectньютонівське середовище
dc.subjectplanned experiment
dc.subjectresponse criterion
dc.subjectReynolds number
dc.subjectEuler number
dc.subjectGalileo criterion
dc.subjectvacuum
dc.subjectpipeline
dc.subjectNewtonian medium
dc.subject.udc519.242.7
dc.titleМетод експериментального дослідження коефіцієнта тертя пневмопроводів
dc.title.alternativeMethod of experimental investigation of the friction facility pneumatic wires
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
2020v54_Dmytriv_V_T-Method_of_experimental_26-36.pdf
Size:
1.5 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.86 KB
Format:
Plain Text
Description:
Download

Collections

Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. – 2020. – Випуск 54