<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">23790</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5bd95a7b37fd98.85598287</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Machine building and mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">DETERMINATION OF THE AERODYNAMIC RESISTANCE OF THE AIR RECOV-ERY PIPE OF THE DEZINTEGRATOR EXPERIMENTAL UNIT</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ  ПАТРУБКА  РЕЦИКЛА ВОЗДУХА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЕЗИНТЕГРАТОРА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Логачев</surname>
       <given-names>И.Н. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Logachev</surname>
       <given-names>I.N. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kilogachev@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Семикопенко</surname>
       <given-names>И. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Semikopenko</surname>
       <given-names>I. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Смирнов</surname>
       <given-names>Д. В.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Smirnov</surname>
       <given-names>Dmitriy Vladimirovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Беляев</surname>
       <given-names>Д. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Belyaev</surname>
       <given-names>D. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Ханин</surname>
       <given-names>С. И.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Khanin</surname>
       <given-names>S. I.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>dh@intbel.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>3</volume>
   <issue>10</issue>
   <fpage>132</fpage>
   <lpage>137</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/23790/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/23790/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В настоящее время дезинтеграторы являются одним из видов оборудования, применяемого при помоле, смешении и активации ряда материалов. В данной статье предложено описание конструкции дезинтегратора с патрубком рецикла материала, обеспечивающим необходимую тонкость продукта помола. Патрубок рецикла содержит отводной канал для отделения тон-кого продукта, расположенный в верхней части конструкции. Высокая частота вращения ро-торов дезинтегратора обеспечивает измельчение материала в рабочей камере и получение высокой скорости рециркулируемого двухкомпонентного потока «воздух – частицы материала». Данный процесс требует дополнительных затрат мощности электродвигателей на преодоление аэродинамического сопротивления конструктивных элементов патрубка рецикла. Используя фундаментальные труды профессора И.Е. Идельчика, в статье получено аналити-ческое выражение, позволяющее определить суммарный напор, создаваемый дезинтегратором,  через сумму потерь во всех ранее рассмотренных элементах патрубка рецикла,  учиты-вая его аэродинамическое сопротивление. Представлена расчетная схема для определения аэродинамического сопротивления в патрубке рецикла дезинтегратора.  При проведении экспериментов определялись потери давления, учитывая коэффициенты местного сопротивления. В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что суммарный напор зависит от конструктивных и технологических параметров патрубка рецикла дезинтегратора. Результаты подстановки численных значений данных параметров показывают, что основные потери давления приходятся на преодоление сопротивления поворотной заслонки.  При площади поперечного (в проекции на вертикальную плоскость) сечения сегмента с высотой  h = 8 мм, через которую проходит реверсируемый поток воздуха, данные потери составляют 84,5%, при этом потери давления на сопротивление кольцевой трубы составляют 14,1 %.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Currently, disintegrators are used for milling, mixing and activating a spectrum of materials. The article allows to determine the total head created by the disintegrator through the sum of losses in all previously considered elements of the recycle branch pipe, in terms of aerodynamic resistance. The design scheme is presented for determining an aerodynamic resistance in the disintegrator recycling branch pipe. During the experiments, the loss of pressure is determined, taking into account the coefficients of local resistance. In result of conducted studies, it is concluded the total head depends on the structural and technological parameters of the disintegrator recycling branch pipe. The numerical values of given parameters show that the main pressure losses occur due to overcoming the resistance of rotary damper.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>дезинтегратор</kwd>
    <kwd>сопротивление</kwd>
    <kwd>патрубок</kwd>
    <kwd>материал</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>disintegrator</kwd>
    <kwd>resistance</kwd>
    <kwd>branch pipe</kwd>
    <kwd>material</kwd>
    <kwd>air</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Экспериментальная установка дезинтегратора для обеспечения необходимой тонкости помола оснащена патрубком рецикла материала (обеспечивающего его многократное пребывание в камере помола), представляющей собой цилиндрический корпус с двумя патрубками: на входе (загрузочный) и на выходе (разгрузочный). Значительная скорость вращения роторов (более 3000 мин-1) обеспечивает не только тонкое измельчение, но и вызывает высокие скорости рециркулируемого двухкомпонентного потока «воздух-частица материала», что требует большой мощности используемых электродвигателей на преодоление аэродинамического сопротивления элементов патрубка рецикла (рис.1). Оценим величину сопротивления патрубка рецикла с помощью расчетов, используя фундаментальную работу профессора Идельчика И.Е. [1].Определим потери давления при плавном повороте воздуха в резиновом рукаве 1. Коэффициент сопротивления рукава:                         (1)где   –  сопротивление на трение в рукаве;  –  местное сопротивление на поворот потока.Сопротивление на трение в рукаве (1):                      (2)где  р – коэффициент гидравлического сопротивления;  – длина рукава; d0 – диаметр переходника (конфузора).Учитывая значительные величины скорости воздуха в резиновом  рукаве ( м/с) и большое число Рейнольдса, которое составляет (при  м и  м2/с при t0 =20  °C): коэффициент гидравлического сопротивления  р уменьшается [1, 2]:   Рис. 1. Расчетная схема для определения аэродинамического сопротивления в патрубке рецикла дезинтегратора:1 – рукав из гладкой резины при d0 = 0,05 м, α = 180°; Rср = 0,425 м; 2 – стальной тройник;                      3 –  поворотная заслонка; 4 – переходник (конфузор) с d0 = 0,05 м на квадратное сечение 0,03×0,03 м;   5 – кольцевая труба с наружным диаметром dн = 0,045 м и внутренним dв = 0,029 м;                               6 – загрузочный патрубок с внутренним диаметром dп = 0,025 м и толщиной стенок 0,002 м;                  7 – роторы камеры помола; 8 – корпус  Местное сопротивление определяется по формуле [1, 3, 4]:                  (3)где   – коэффициент, учитывающий угол изогнутости патрубка, определяемый по формулам  [4] , при  :               (4)  – коэффициент, учитывающий влияние относительного радиуса кривизны патрубка, где  , определяется  по формуле [1]:                      (5)  – коэффициент, учитывающий влияние относительной вытянутости поперечного сечения патрубка  в нашем случае для круглого сечения  Потери давления на первом участке патрубка рецикла определяются по формуле: ,                           (6)где  плотность воздуха,  кг/м3.            Определим потери давления на втором участке патрубка рецикла (тройник с поворотной заслонкой). Скорость в нижнем отводе тройника  , и сопротивление на трение ствола тройника пренебрежимо мало в силу малой его длины. Наибольшая скорость воздуха в зазоре между поворотной заслонкой и стенкой ствола тройника:                        (7)где S0  – площадь поперечного сечения ствола тройника (d0 = 0,05 м);   S3   – площадь поперечного (в проекции на вертикальную плоскость) сечения сегмента с высотой  h = 8 мм, через которую проходит реверсируемый поток воздуха с расходом Q0 , (предполагая, что скорость воздуха в нижнем отводе тройника пренебрежимо мала), м2 .  Рис. 2. Схема тройника 2 с поворотной заслонкой (рассекателем) 3 Коэффициент местного сопротивления поворотной заслонки, отнесенный к скоростному давлению в патрубке рецикла диаметром d0  = 0,05 м, определяется по формуле [5]:     ,                       (8)где  потери давления на поворотной заслонке, определяемые по формуле:                                (9)Определим потери давления в переходнике 4. Для инженерных расчетов общий коэффициент сопротивления переходников представляется в виде суммы коэффициентов местных сопротивлений ( ) и коэффициента сопротивления трения( ):              (10)где   потери давления;   скорость воздуха в переходнике 4.Величина коэффициента местного сопротивления при турбулентном течении определяется по формуле [6, 1]:                       (11) где   рад  (где   измеряется в градусах); ( площадь квадратного отверстия переходника 4). Рис. 3. Расчетная схема переходника (конфузора) между патрубком рецикла и кольцевой трубойКоэффициент сопротивления на трение рекомендуется определять по формуле для труб           (при α&lt;100):                        (12)где lк  – длина переходника (конфузора 4); dк  – меньший диаметр переходника;  определяется по формуле  [1, 7]: при   и        (13)Потери давления в переходнике 4 определяются по следующей формуле:                             (14)Максимальные потери давления реализуются при выходе воздуха из переходника в открытое пространство (в этом случае                                  (15)Определим потери давления в кольцевой трубе (позиция 5 рисунка 1) со спиральными ребрами.Величина коэффициента сопротивления трубы кольцевого поперечного сечения определяется [8, 9, 1] по формулам:                    (16)где Hс – высота спирали; Hс = 2Т.  D0 –  внутренний диаметр кольцевой трубы; Т –  шаг витка спирали;   определяется по формуле (13);  коэффициент, определяемый по формуле:      (17)Коэффициент   определяется по графику (а) [1].Гидравлический диаметр определяем из рис. 4:          (18)    (19)Определим скорость W0 в поперечном сечении спирального канала кольцевой трубы. Для этого определим расстояние между ребрами h0 (см. развертку спирального канала на рис. 4).                        (20) При зазоре между цилиндрическими поверхностями δр, площадь поперечного сечения для спирального потока воздуха определяется следующим образом:                         (21) Рис. 4. Развертка спирального каналаГидравлический диаметр винтового канала определяется как:                 (22)Тогда средняя скорость:                      (23)Потери давления в кольцевой трубе со спиральными ребрами:             (24)Потери давления на выходе из кольцевой трубы в приемную камеру дезинтегратора при W0 = 48,2 м/с и коэффициент сопротивления    составляют:                         (25)Суммарные потери кольцевого канала:    (26)Тогда суммарный напор, создаваемый дезинтегратором-нагнетателем,  через сумму потерь во всех ранее рассмотренных элементах патрубка рецикла, равен:              (27)        Подстановка численных значений геометрических и технологических параметров, а также коэффициентов местного сопротивления на всех участках патрубка рецикла показывает, что основные потери давления приходятся на преодоление сопротивления поворотной заслонки. При h = 8 мм данные потери составляют 84,5 %, при этом потери давления на сопротивление кольцевой трубы составляют14,1 %. Таким образом, из выражения (27) можно заключить, что суммарный напор зависит от конструктивных и технологических параметров патрубка рецикла дезинтегратора.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1975. 559 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Idelchik I.E. Reference book on hydraulic resistance. M., &quot;Mechanical Engineering&quot;, 1975, 559 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Тольцман В.Ф., Шевелев Ф.А. Гидравлическое сопротивление резиновых рукавов. В кн.: Исследование по гидравлике. 1952. 190 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Toltzman V.F., Shevelev F.A. Hydraulic resistance of rubber hoses. In: Research on hydraulics. 1952, 190 pp.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Абрамович Г.Н. Аэродинамика местных сопротивлений // Сб. Промышленная аэродинамика. Труды ЦАГИ, вып. 211. 1935. С. 65-150.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Abramovich G.N. Aerodynamics of local resistances. Sat. Industrial aerodynamics. Proceedings of TsAGI, no. 211, 1935, pp. 65-150.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Некрасов Б.Б. Гидравлика. ВВА, 1954, 290 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nekrasov B.B. Hydraulics. VVA, 1954, 290 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления (физико-механические основы). Госэнергоиздат, 1954, 356 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Idelchik I.E. Hydraulic resistance (physical and mechanical basis). State Power Engineering Publishing House, 1954, 356 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Levin I., Clermont F., Etude des pertes de charge singulieres dans les convergents, &quot;Le Genie Civil&quot; 1970. Vol. 147. No. 10. Pp. 11-20.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Levin I., Clermont F., Etude des pertes de charge singulieres dans les convergents, &quot;Le Genie Civil&quot;, 1970, vol. 147, no. 10, pp. 11-20.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Альтшуль А.Д., Калицун В.М. О коэффициенте сопротивления конфузоров // Известия ВУЗов. Энергетика. 1960. №7. С. 130-136.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Altshul A.D., Kalitsun V.M. On the resistance coefficient of confusers. Proceedings of universities. Power Engineering, 1960, no. 7, pp. 130-136.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Золотов С.С. Гидравлическое сопротивление каналов кольцевого сечения. Труды Ленинградского кораблестроительного института, вып. 74. 1971. С. 41-49.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zolotov S.S. Hydraulic resistance of channels of annular cross-section. Proceedings of the Leningrad Shipbuilding Institute, 1971, no. 74, pp. 41-49.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Субботин В.И., Ушаков П.А., Шейнина А.В. Гидравлическое сопротивление узких кольцевых каналов со спиральными ребрами. &quot;Атомная энергия&quot;, 1966. Т. 25. №1. С. 13-16.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Subbotin V.I., Ushakov P.A., Sheinina A.V. Hydraulic resistance of narrow annular channels with spiral ribs. &quot;Atomic energy&quot;, 1966, vol. 25, no. 1, pp. 13-16.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
