Введение.  Рассмотрим аэродинамическое взаимодействие потока падающих полидисперсных частиц с воздухом. В предложенном ранее вероятностно-статистическом подходе [1, 2] было выдвинуто предположение, что коэффициент лобового сопротивления частиц в полифракционном материале пропорционален вероятности активного аэродинамического взаимодействия этих частиц с воздухом. Аэродинамическое взаимодействие отдельных частиц в струе падающего материала и эжектируемого ими воздуха, как известно [3–5], определяется суммой аэродинамических сил всех частиц этого потока в единице объема : ,    (1)где  – объемная концентрация частиц;  – плотность воздуха, кг/м3;  – скорость эжектируемого воздуха, м/с;  – площадь поперечного сечения струи, м2; – счетная концентрация этих частиц в элементарном объеме струи , 1/м3;  – аэродинамическая сила динамического взаимодействия одиночной частицы диаметром , определяемая с помощью коэффициента аэродинамического сопротивления: ,               (2)где  – коэффициент лобового сопротивления частицы диаметром  в потоке материала.Основной трудностью при определении коэффициента аэродинамического сопротивления частицы, находящейся в потоке падающего материала, является учет взаимного влияния стесненности потока, а также влияние частиц друг на друга. Это влияние зависит от множества факторов и учитывается фактическим коэффициентом сопротивления , который определяется экспериментально для материалов разного типа, и описывается эмпирическими зависимостями, которые для острозернистых частиц эквивалентным диаметром  принимают вид [6]:                (3)где  – коэффициент лобового сопротивления одиночной (свободной) частицы диаметром .В предложенном вероятностно-статистическом методе [2] коэффициент активного аэродинамического сопротивления частиц (находящихся вне аэродинамических теней соседних частиц) с диаметром  можно определить по формуле:              (4)где  – коэффициент пропорциональности, отношение объема аэродинамической тени частицы к объему самой частицы.Для подтверждения выдвинутых предположений необходимо сравнение их с опытными данными, что и осуществлено с помощью предлагаемого экспериентального стенда. Основная часть. Непосредственно измерить скорость эжектируемого частицами воздуха в потоке падающего материала достаточно сложно. В связи с этим определим расход воздуха, который двигается в струе материала косвенным способом, через камеру статического давления, детально описанным Ze Qin Liu [7]. Однако, при исследовании относительно крупнофракционных материалов, способ потребовал ряд модификаций.Экспериентальный стенд (рис. 1) сосотит из верхнего бункера 1 с открывающейся диафрагмой 2, нижнего бункера 3 размерами 1×1×1 м, который выполняет функцию камеры статического давления, вентилятора 9 с регулирующим шибером 8.В качестве материала выбран гранитный щебень. Так как материал хорошо сыпучий, то изменением расхода по мере опустошения верхнего бункера можно пренебречь.Подготовленные образцы материала с заданным гранулометрическим составом из верхнего бункера через тарированную диафрагму пересыпаются в камеру статического давления. Вместе с материалом через ограничивающую апертуру 4 в камеру попадает воздух, создавая эжекционное давление.    4 6 8 7 9 10 11 5 2 1 3   Рис. 1. Внешний вид экспериментального стенда:1 – верхний бункер; 2 – шибер-диафрагма; 3 – выравнивающий желоб; 4 – камера статического давления;5 – сменные апертуры; 6 – индикатор разрежения; 7 – мерная диафрагма; 8 – дифманометр;9 – регулирующий клапан; 10 – вентилятор; 11 – рама  Сменная апертура, предложенная Ze Qin Liu (см. рис. 2, а), в случае перегрузки относительно крупнофракционного материала оказалась чрезмерно жесткой, что приводило к значительному разбрасыванию частиц, и была заменена оригинальной конструкцией (рис. 2, б). Количество матеоиала, не попавшего в нижний бункер не превышает 1 %.        а)                                                                             б)Рис. 2. Сменная апертура: а) предложенная Ze Qin Liu, б) предложенная автором.  Расход аспирируемого воздуха определяется с помощью пневмометрической трубки 6 с дифманометром 7. Регулируя расход аспирируемого воздуха клапаном 8, добиваемся равенства расхода удаляемого и поступающего воздуха и, следовательно, нулевой разницы статического давления в камере и в окружающей среде. Нулевая разница статического давления в камере определяется с помощью индикатора 5 – папиросной бумаги размером 0,1×0,1 м. Бумажный лист эффективно сзлаживает пульсации давления и позволяет достаточно точно определить момент равенства давлений в камере и окружающей среде (рис. 3).        а)                                                                             б)Рис. 3. Индикатор разряжения: а) положение индикатора при наличии избыточного эжекционного давления (вентилятор выключен), б) положение индикатора при отсутствии эжекционного давления (вентилятор включен)  В качестве вентилятора 9 использовался канальный вентилятор СК 160 С (Q=950 м3/ч, n=2480 об/мин, Nу=100 Вт).Образцы материала с заданным гранулометрическим составом [8] готовились с помощью ситового разделения из трёх фракций 0,94; 3,75; 15 мм таблица 1. При этом среднемассовый диаметр  у всех образцов одинаков, что при расчете по существующим методикам [9–10] дает одинаковое количество аспирационного воздуха.  Таблица 1Гранулометрические характеристики образцов материалаОбразец №Тип материалаМассовые доли классов, %Среднемассовый диаметр dср, ммКласс материала1,85 мм3,75 мм7,5 мм№ 1Полифракционный663402,51мелкозернистый№ 2Полифракционный761952,51мелкозернистый№ 3Полифракционный881112,51мелкозернистый  Результаты сравнения расходов воздуха, полученных аналитическим и экспериментальным путем представлены на рис. 4. Из сравнения расчётных и экспериментальных данных для острозернистых частиц следует вывод об их высокой тесноте связи (коэффициент линейной корреляции Пирсона равен 0,998±0,01), достоверности и адекватности расчётных значений (критерий достоверности Стьюдента равен 0,13, критерий адекватности Фишера равен 1,31) [11].При одинаковом среднем диаметре , но различном гранулометрическом составе (материалы 1-3) расход эжектируемого воздуха, не одинаков, он увеличивается с ростом счетного доли частиц фракций, близких к 2,5 мм, имеющих, как известно наибольшую эжекционную способность.   Расход, м3/ч  Рис. 4. Расходы эжектируемого воздуха: n – расчетные значения, u – экспериментальные значения.  Выводы. На представленной экспериментальной установке исследовано явление эжекции воздуха полифракционным потоком сыпучего материала и выявлена зависимость расхода эжектируемого материалом воздуха, а следовательно, коэффициента лобового сопротивления частиц от гранулометрического состава материала. Подтверждены результаты аналитических исследований и выявлены зависимости изменения расхода эжектируемого воздуха от дисперсного состава перегружаемого материала.Источник финансирования. Грант РФФИ №. 16-08-00074а; Программа развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.