Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа
Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования на холодной модели условий незаливания донной погружной многосопловой горелки в режиме барботажа. Приведены результаты исследований и построена математическая модель процесса. Проведен анализ степени влияния разных режимных и конструкти...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2012
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127071 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа / А.Б. Максимук, В.М. Олабин, А.А. Григорьев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 1. — С. 59-63. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-127071 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1270712017-12-10T03:02:38Z Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа Максимук, А.Б. Олабин, В.М. Григорьев, А.А. Охрана окружающей среды Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования на холодной модели условий незаливания донной погружной многосопловой горелки в режиме барботажа. Приведены результаты исследований и построена математическая модель процесса. Проведен анализ степени влияния разных режимных и конструктивных факторов на целевую функцию. Розроблено методику та проведено експериментальні дослідження на холодній моделі умов незаливання донного зануреного багатосоплового пальника у режимі барботажу. Наведено результати досліджень та побудовано математичну модель процесу. Проведено аналіз ступеня впливу різних режимних та конструктивних факторів на цільову функцію. The method and experimental studies of cold model investigation of submerged combustion burner hydraulic interaction with bubbling melting bath are developed. The investigations results and the process mathematical model are given. The analysis of different regimes influence degree and the influence of construction factors on criterion function is performed. 2012 Article Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа / А.Б. Максимук, В.М. Олабин, А.А. Григорьев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 1. — С. 59-63. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127071 662.99:621.78 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды |
| spellingShingle |
Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды Максимук, А.Б. Олабин, В.М. Григорьев, А.А. Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования на холодной модели условий незаливания донной погружной многосопловой горелки в режиме барботажа. Приведены результаты исследований и построена математическая модель процесса. Проведен анализ степени влияния разных режимных и конструктивных факторов на целевую функцию. |
| format |
Article |
| author |
Максимук, А.Б. Олабин, В.М. Григорьев, А.А. |
| author_facet |
Максимук, А.Б. Олабин, В.М. Григорьев, А.А. |
| author_sort |
Максимук, А.Б. |
| title |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| title_short |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| title_full |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| title_fullStr |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| title_full_unstemmed |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| title_sort |
исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Охрана окружающей среды |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127071 |
| citation_txt |
Исследования гидравлической устойчивости работы многосопловой погружной горелки в режиме барботажа / А.Б. Максимук, В.М. Олабин, А.А. Григорьев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 1. — С. 59-63. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT maksimukab issledovaniâgidravličeskojustojčivostirabotymnogosoplovojpogružnojgorelkivrežimebarbotaža AT olabinvm issledovaniâgidravličeskojustojčivostirabotymnogosoplovojpogružnojgorelkivrežimebarbotaža AT grigorʹevaa issledovaniâgidravličeskojustojčivostirabotymnogosoplovojpogružnojgorelkivrežimebarbotaža |
| first_indexed |
2025-07-09T06:13:03Z |
| last_indexed |
2025-07-09T06:13:03Z |
| _version_ |
1837148759085023232 |
| fulltext |
Äëÿ îòîïëåíèÿ áàðáîòàæíûõ ïëàâèëüíûõ
ïå÷åé â Èíñòèòóòå ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû ðàçðàáî-
òàíû ìíîãîñîïëîâûå ïîãðóæíûå ãîðåëêè, ïîç-
âîëÿþùèå ñæèãàòü ãàçîâîçäóøíóþ ñìåñü â ñëîå
áàðáîòèðóåìîãî ðàñïëàâà.
Âñå ìîäèôèêàöèè ãîðåëîê èìåþò ùåëåâóþ
êàìåðó ãîðåíèÿ, íà áîêîâûõ ñòåíêàõ êîòîðîé
ïîïàðíî íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó ðàñïîëîæåíû
ñîïëîâûå îòâåðñòèÿ, ñîåäèíÿþùèå êàìåðó ñ
ðàñïðåäåëèòåëüíûìè êàíàëàìè ãàçà è âîçäóõà
èëè èõ ñìåñè.
Íà ðèñ.1 ïðåäñòàâëåíà êîíñòðóêöèÿ îäíîé
èç ìîäèôèêàöèé ïîãðóæíîé ãîðåëêè. Ïåðâîíà-
÷àëüíî ãîðåëêè óñòàíàâëèâàëè â âàííå âûõîäîì
èç êàìåðû ãîðåíèÿ âíèç.  ýòîì ñëó÷àå êàìåðà
ãîðåíèÿ õîðîøî çàùèùåíà îò çàëèâàíèÿ ðàñ-
ïëàâîì, îäíàêî ïðè ýòîì âåñü êîðïóñ ãîðåëêè
íàõîäèëñÿ â ðàñïëàâå. Âîäîîõëàæäàåìûé êî-
æóõ ãîðåëêè âî âðåìÿ ðàáîòû â ðàñïëàâå ïî-
êðûâàëñÿ ìåëêèìè ïîïåðå÷íûìè òðåùèíàìè,
çàòåì ïîÿâëÿëèñü ñâèùè, è ãîðåëêà âûõîäèëà
èç ñòðîÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ãîðåëêè ìîíòèðóþòñÿ â
äíèùå ïëàâèëüíîé âàííû ïå÷è òàê, ÷òîáû êîð-
ïóñ íàõîäèëñÿ âíå ðàñïëàâà, à âûõîäíîå îòâåð-
ñòèå êàìåðû ãîðåíèÿ áûëî íàïðàâëåíî ââåðõ,
êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ.1. Òàêîå ðàçìåùåíèå
ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ïðîäëèòü ñðîê ñëóæáû
ãîðåëîê. Îäíàêî â êàìåðó ãîðåíèÿ ñòàë ïðîíè-
êàòü ðàñïëàâ, êîòîðûé ÷àñòè÷íî çàïîëíÿë ðå-
öèðêóëÿöèîííóþ çîíó êàìåðû, òåì ñàìûì
óìåíüøàÿ åå ïîëåçíûé îáúåì è ñíèæàÿ ñòàáèëè-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 1 59
Ïðèáîðû è îáîðóäîâàíèå
ÓÄÊ 662.99:621.78
Ìàêñèìóê À.Á.1, Îëàáèí Â.Ì.1, Ãðèãîðüåâ À.À.2
1 Èíñòèòóò ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
2 Èíñòèòóò êèáåðíåòèêè ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
Èññëåäîâàíèÿ ãèäðàâëè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè ðàáîòû
ìíîãîñîïëîâîé ïîãðóæíîé ãîðåëêè
â ðåæèìå áàðáîòàæà
Ðàçðàáîòàíà ìåòîäèêà è âûïîëíåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ íà õîëîäíîé ìî-
äåëè óñëîâèé íåçàëèâàíèÿ äîííîé ïîãðóæíîé ìíîãîñîïëîâîé ãîðåëêè â ðåæèìå áàðáî-
òàæà. Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé è ïîñòðîåíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ïðî-
öåññà. Ïðîâåäåí àíàëèç ñòåïåíè âëèÿíèÿ ðàçíûõ ðåæèìíûõ è êîíñòðóêòèâíûõ ôàêòî-
ðîâ íà öåëåâóþ ôóíêöèþ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ïîãðóæíàÿ ãîðåëêà, áàðáîòàæ, ãèäðàâëè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå.
Ðîçðîáëåíî ìåòîäèêó òà ïðîâåäåíî åêñïåðèìåíòàëüí³ äîñë³äæåííÿ íà õîëîäí³é ìîäåë³
óìîâ íåçàëèâàííÿ äîííîãî çàíóðåíîãî áàãàòîñîïëîâîãî ïàëüíèêà ó ðåæèì³ áàðáîòàæó.
Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü òà ïîáóäîâàíî ìàòåìàòè÷íó ìîäåëü ïðîöåñó. Ïðîâå-
äåíî àíàë³ç ñòóïåíÿ âïëèâó ð³çíèõ ðåæèìíèõ òà êîíñòðóêòèâíèõ ôàêòîð³â íà ö³ëüîâó
ôóíêö³þ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: çàíóðåíèé ïàëüíèê, áàðáîòàæ, ã³äðàâë³÷íà âçàºìîä³ÿ.
� Ìàêñèìóê À.Á., Îëàáèí Â.Ì., Ãðèãîðüåâ À.À., 2012
çàöèîííóþ ñïîñîáíîñòü, ÷òî âåëî ê íåóñòîé÷è-
âîé ðàáîòå ãîðåëêè è ñíèæåíèþ ýôôåêòèâíîñòè
èñïîëüçîâàíèÿ ãàçîâîãî òîïëèâà.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — óñòàíîâëåíèå
âëèÿíèÿ ðåæèìíûõ ôàêòîðîâ è êîíñòðóêòèâ-
íûõ ãåîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êàìåðû ãî-
ðåíèÿ íà ãèäðîäèíàìè÷åñêóþ óñòîé÷èâîñòü ðà-
áîòû ãîðåëêè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà
è ìåòîäèêà èçìåðåíèé
Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ýêñïåðèìåí-
òàëüíîé óñòàíîâêå (ðèñ.2, à), ñîñòîÿùåé èç âåð-
òèêàëüíîé öèëèíäðè÷åñêîé êîëîííû è ïðèñîåäè-
íåííîé ê åå äíèùó ìîäåëè ïîãðóæíîé ãîðåëêè.
Íà ðèñ.2, á ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ìîäåëè ïî-
ãðóæíîé ãîðåëêè. Òîðöåâûå ñòåíêè ìîäåëè èçãî-
òîâëåíû èç îðãñòåêëà. Â áîêîâûõ ñòåíêàõ ïîïàð-
íî, íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó ðàñïîëîæåíû ñîïëà,
÷åðåç êîòîðûå ïîäàâàëñÿ êîìïðåññîðíûé âîçäóõ.
 êà÷åñòâå ìîäåëüíîé æèäêîñòè ïðèìåíÿëè
ïîî÷åðåäíî âîäó, äèíàìèòíûé ãëèöåðèí, âîäî-
ãëèöåðèíîâóþ ñìåñü. Ðàñõîä âîçäóõà èçìåðÿëñÿ
ñ÷åò÷èêîì ÐÃ-250, âûñîòà âåñîâîãî óðîâíÿ æèä-
êîñòè â êîëîííå èçìåðÿëàñü óðîâíåìåðîì, íå-
÷óâñòâèòåëüíûì ê ïóëüñàöèîííûì êîëåáàíèÿì
óðîâíÿ ïðè áàðáîòàæå. Ôàêòè÷åñêèé ïîëåçíûé
îáúåì ðåöèðêóëÿöèîííîé çîíû îïðåäåëÿëñÿ èç-
ìåðåíèåì ðàññòîÿíèÿ îò îñè âîçäóøíûõ ñîïåë
äî óðîâíÿ îñòàòî÷íîé æèäêîñòè â êàìåðå ãîðå-
íèÿ. Ñõåìà äâèæåíèÿ ãàçîâ â êàìåðå ãîðåíèÿ è
ôîðìà ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè îñòàòî÷íîé æèä-
êîñòè ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ.2, â.
Îïûòû ïðîâîäèëèñü ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Êîëîííà çàïîëíÿëàñü ìîäåëüíîé æèäêîñòüþ äî
óðîâíÿ 0,7 ì, çàòåì óñòàíàâëèâàëè çàäàííûé
ðàñõîä âîçäóõà è îïðåäåëÿëè ãëóáèíó âûòåñíå-
íèÿ æèäêîñòè, ïîñëå ÷åãî ðàñõîä âîçäóõà óâå-
ëè÷èâàëè è ïîâòîðÿëè öèêë èçìåðåíèé. Ïî äî-
ñòèæåíèè ïîëíîãî âûòåñíåíèÿ îñòàòî÷íîé æèä-
êîñòè èç îáúåìà ðåöèðêóëÿöèîííîé çîíû âñå
èçìåðåíèÿ ïîâòîðÿëèñü ïðè èçìåíåíèè ðàñõîäà
âîçäóõà â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ ïî ïðèâåäåííî-
ìó âûøå öèêëó.
Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìåíÿëèñü â ñëåäóþ-
ùèõ äèàïàçîíàõ:
Ìåíÿëè äàâëåíèå âîçäóõà íàä ñëîåì æèäêî-
ñòè â êîëîííå, à òàêæå ïðîâåðÿëè âëèÿíèå èçìå-
íåíèÿ âÿçêîñòè ìîäåëüíîé æèäêîñòè (âîäà, äè-
íàìèòíûé ãëèöåðèí, âîäîãëèöåðèíîâàÿ ñìåñü).
Íà îñíîâàíèè àíàëèçà ðåçóëüòàòîâ ïîñòà-
íîâî÷íûõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëè îïðåäåëåíû
ôàêòîðû, íå îêàçûâàþùèå çàìåòíîãî âëèÿíèÿ
íà ãëóáèíó âûòåñíåíèÿ: ãëóáèíà êàìåðû À;
äàâëåíèå â êîëîííå; âÿçêîñòü æèäêîñòè. Â
äàëüíåéøåì â êà÷åñòâå ìîäåëüíîé æèäêîñòè
ïðèìåíÿëè âîäó, äàâëåíèå â êîëîííå — àòìî-
ñôåðíîå. Ãëóáèíà ðåöèðêóëÿöèîííîé çîíû âî
âñåõ îïûòàõ áûëà 100 ìì.
60 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 1
Ðèñ.1. Ñõåìà ïîãðóæíîé ùåëåâîé ãîðåëêè (à), ðàçìåùåíèå
ãîðåëêè â ïîäèíå (á).
Ðèñ.2. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè (à) è ìîäåëè ïîãðóæíîé ùåëåâîé ãîðåëêè (á), à òàêæå ñõåìà äâèæåíèÿ ãàçîâ è
ôîðìà ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè îñòàòî÷íîé æèäêîñòè â êàìåðå ãîðåíèÿ ïðè íåïîëíîì åå âûòåñíåíèè (â).
Ðàñõîä âîçäóõà V, ì3/÷ – 30–180
Øèðèíà êàìåðû ãîðåíèÿ Â, ìì – 27; 37; 52
Êîëè÷åñòâî âîçäóøíûõ ñîïåë N, øò. – 4; 6; 10
Äèàìåòð âîçäóøíûõ ñîïåë D, ìì – 5; 6,5; 8; 9,5
Ãëóáèíà ðåöèðêóëÿöèîííîé çîíû îò îñè
ñîïåë äî äíà êàìåðû ãîðåíèÿ À, ìì
– 28; 52; 100
Äëèíà êàìåðû ãîðåíèÿ L, ìì – 125
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ
è èõ ìàòåìàòè÷åñêàÿ îáðàáîòêà
 õîäå èññëåäîâàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî íàè-
áîëüøåå âëèÿíèå íà îáúåì âûòåñíÿåìîé èç ðå-
öèðêóëÿöèîííîé çîíû æèäêîñòè èìååò ðàñõîä
âîçäóõà V.
Íà ðèñ.3 ïðåäñòàâëåíû äàííûå îá èçìåíå-
íèè ãëóáèíû âûòåñíåíèÿ H â çàâèñèìîñòè îò
ðàñõîäà âîçäóõà ïðè ðàçíîì êîëè÷åñòâå ñîïåë.
Âèäíî, ÷òî çàâèñèìîñòü HÃ = f(V) èìååò âèä
âîçðàñòàþùåé ñòåïåííîé ôóíêöèè ïàðàáîëè÷å-
ñêîãî òèïà.
Ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà ñîïåë ïðè ïîñòî-
ÿííûõ çíà÷åíèÿõ îñòàëüíûõ ïàðàìåòðîâ ãëóáè-
íà âûòåñíåíèÿ æèäêîñòè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ñâè-
äåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî âëèÿíèå ïàäåíèÿ ñêîðî-
ñòè èñòå÷åíèÿ âîçäóõà ñêàçûâàåòñÿ ñèëüíåå, ÷åì
âëèÿíèå óëó÷øåíèÿ ðàâíîìåðíîñòè åãî ïîäâîäà.
Íà ðèñ.4 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ãëóáè-
íû âûòåñíåíèÿ æèäêîñòè îò øèðèíû ùåëè ïðè
ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðàñõîäà âîçäóõà. Âèäíî,
÷òî çàâèñèìîñòü ÍÃ
= f(B) èìååò âèä óáûâàþ-
ùåé ñòåïåííîé ôóíêöèè ñ îòðèöàòåëüíûì ïî-
êàçàòåëåì.
Ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòîâ ïåðèîäè÷å-
ñêè íàáëþäàëèñü åäèíè÷íûå çàëïîâûå ïðîðûâû
æèäêîñòè â ðåöèðêóëÿöèîííóþ çîíó êàìåðû ãî-
ðåíèÿ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îíè ïðîõîäèëè
ïî òîðöåâûì ñòåíêàì è ÷åðåç ìåæñîïëîâûå ïðî-
ìåæóòêè. Âïîñëåäñòâèè ïðîðâàâøàÿñÿ æèäêîñòü
ñíîâà âûòåñíÿëàñü.
Îáðàáîòêà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ çà-
êëþ÷àëàñü â ïðîöåäóðå ïîñòðîåíèÿ ìàòåìàòè÷å-
ñêîãî îïèñàíèÿ èññëåäóåìîãî ïðîöåññà.
Ïðè ðàçðàáîòêå è îïòèìèçàöèè òåõíîëîãè÷å-
ñêèõ ïðîöåññîâ øèðîêî èñïîëüçóþò ìåòîäû òåî-
ðèè èäåíòèôèêàöèè, áàçèðóþùèåñÿ íà ñòàòèñòè-
÷åñêîì îïèñàíèè ïðîöåññîâ íà îñíîâå ðåçóëüòà-
òîâ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé [1, 2].
Âûáîð âèäà ïàðàìåòðè÷åñêîé ìîäåëè â
ïðèíöèïå ïðîèçâîëåí è ïðîâîäèòñÿ íà îñíîâå
ñîîáðàæåíèé óäîáñòâà è ïðîñòîòû âû÷èñëåíèé, à
òàêæå îñîáåííîñòåé ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ.
Ñóùíîñòü ïîñòðîåíèÿ ìíîãîôàêòîðíûõ ìà-
òåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé ãèäðîãàçîäèíàìè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ çàêëþ÷àåòñÿ â ñîâìåñòíîì àíàëèçå
âëèÿíèÿ ôèçèêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
ïðîöåññà è êîíñòðóêòèâíûõ ôàêòîðîâ íà óñòîé-
÷èâîñòü êàìåðû ãîðåíèÿ ê çàëèâàíèþ.
Ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëåé èñïîëüçîâàëèñü
ìåòîäû êîððåëÿöèîííî-ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà.
Ïðè ðåøåíèè çàäà÷è èññëåäîâàíèé àïïðîê-
ñèìèðóþùàÿ ôóíêöèÿ èìåëà âèä ìóëüòèïëèêà-
òèâíîé:
Y = A0 X1
A1 X2
A2 … Xn
An, (1)
ãäå À0 — êîýôôèöèåíò; À1, À2 … Àn — ïîêàçà-
òåëè ñòåïåíè.
Âûáîð ìîäåëè âèäà (1) îáóñëîâëèâàëñÿ
òåì, ÷òî ëèíåéíàÿ ìîäåëü îêàçàëàñü íåàäåêâàò-
íîé, à åå ðàñøèðåíèå ñ äîáàâëåíèåì êâàäðàòè÷-
íûõ ÷ëåíîâ, îòðàæàþùèõ âçàèìîäåéñòâèå ìåæ-
äó íåçàâèñèìûìè ïåðåìåííûìè íåñìîòðÿ íà ïî-
âûøåíèå òî÷íîñòè ïîòðåáîâàëî çíà÷èòåëüíîãî
óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàí-
íûõ, íå èñêëþ÷àÿ ïðè ýòîì âîçìîæíîñòè èñêà-
æåíèÿ ìîäåëè.
Âûáðàííàÿ ìîäåëü ñîäåðæèò ìèíèìàëüíîå
÷èñëî ïàðàìåòðîâ, ñ åå ïîìîùüþ ëåãêî ìîæíî
ñâÿçàòü ñòåïåíü âëèÿíèÿ êàæäîé èç íåçàâèñè-
ìûõ ïåðåìåííûõ ñ îäíèì ïàðàìåòðîì.
Ïàðàìåòðè÷åñêîé ýìïèðè÷åñêîé ìîäåëè
ñâîéñòâåíû ñëåäóþùèå îãðàíè÷åíèÿ: íàäåæíà
òîëüêî äëÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷åííîé ñîâî-
êóïíîñòè óñëîâèé; îòðàæàåò, íî íå ðàñêðûâàåò
ìåõàíèçì èçó÷àåìîãî ïðîöåññà.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 1 61
Ðèñ.4. Çàâèñèìîñòü âûñîòû âûòåñíåíèÿ æèäêîñòè îò øèðè-
íû ùåëè B ïðè ðàçíûõ ðàñõîäàõ âîçäóõà V, íì3/÷: 1 — 45;
2 — 58; 3 — 87 (D = 5 ìì, N = 6 øò., L = 125 ìì).
Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü ãëóáèíû âûòåñíåíèÿ æèäêîñòè îò ðàñõî-
äà âîçäóõà ïðè ðàçíûõ êîëè÷åñòâàõ ñîïåë N, øò.: 1 — 4; 2
— 6 ; 3 — 10 (D = 5 ìì, Â = 52 ìì, L = 125 ìì).
Äëÿ ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé ïî ñòàòèñòè÷åñêèì
ìíîãîôàêòîðíûì ìîäåëÿì ïðèìåíèòåëüíî ê ïî-
ñòàâëåííîé öåëè èññëåäîâàíèé íåäîñòàòî÷íî
èìåòü èíôîðìàöèþ, ñâÿçàííóþ ëèøü ñî ñòàòè÷å-
ñêè îïòèìàëüíûì ðåøåíèåì. Áûë ïðîâåäåí àíà-
ëèç ìîäåëè íà ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ñâÿçàííûé ñ
èññëåäîâàíèåì âîçìîæíûõ èçìåíåíèé èñõîäíîé
ìîäåëè.
Àíàëèç ÷óâñòâèòåëüíîñòè äàåò âîçìîæíîñòü
îöåíèòü ñòåïåíü âëèÿíèÿ êàæäîãî ôàêòîðà íà
âûõîäíûå ïàðàìåòðû, îïðåäåëèòü íàèõóäøèå
ðåæèìû ðàáîòû êàìåðû ãîðåíèÿ, îöåíèòü ñòà-
áèëüíîñòü âûõîäíûõ ïàðàìåòðîâ ïðè íàëè÷èè
äåñòàáèëèçèðóþùèõ ôàêòîðîâ è âûáðàòü êîíñò-
ðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå ôàêòîðû â êà÷åñòâå
ðåãóëèðîâî÷íûõ ïðè ðåøåíèè çàäà÷ îïòèìèçà-
öèè, à òàêæå ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü, êàêèå ðåãó-
ëèðîâî÷íûå ôàêòîðû è â êàêîì íàïðàâëåíèè
ñëåäóåò èçìåíÿòü â ïåðâóþ î÷åðåäü.
Ïðè ïîñòðîåíèè ýìïèðè÷åñêèõ ìîäåëåé áû-
ëà ïðèìåíåíà ñèñòåìà ñòîõàñòè÷åñêîãî ìîäåëè-
ðîâàíèÿ, ðåàëèçóþùàÿ òîíêèå ñòàòèñòè÷åñêèå
ìåòîäû. Ñèñòåìà, êðîìå ñòàíäàðòíîãî ìåòîäà
íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ, ðåàëèçóåò íåñêîëüêî
ìîäèôèêàöèé ðîáàñòíûõ ìåòîäîâ, ðàññ÷èòûâàåò
êîýôôèöèåíòû àâòîðåãðåññèè.
Íà ýòàïå ïîñòàíîâî÷íûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñ
ïîìîùüþ êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà ïîëó÷åííûõ
äàííûõ óòî÷íÿëàñü ìåòîäèêà èññëåäîâàíèé, îò-
ñåèâàëèñü ìàëîçíà÷èìûå ôàêòîðû, âûáèðàëñÿ
âèä ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà, íàèëó÷øèì îáðà-
çîì ó÷èòûâàþùèé îñîáåííîñòè ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ äàííûõ.
Áûë âûáðàí îäèí èç ðîáàñòíûõ ìåòîäîâ [3],
ïîçâîëÿþùèé äîñòàòî÷íî òî÷íî îöåíèâàòü ïàðà-
ìåòðû ïðè íàëè÷èè ãðóáûõ îøèáîê, êîòîðûå íå-
ñóò â ñåáå îïàñíîñòü ïðè èññëåäîâàíèè êëàññè÷å-
ñêèõ îïòèìàëüíûõ ñòàòèñòè÷åñêèõ ïðîöåäóð,
âïëîòü äî ñîâåðøåííîé èõ íåïðèãîäíîñòè.
Ñ ïîìîùüþ ðîáàñòíîé ñòàòèñòèêè äîñòèãà-
þòñÿ ñëåäóþùèå öåëè: îïèñàíèå ñòðóêòóðû íàè-
ëó÷øåé ïîäãîíêè ìàññèâà äàííûõ; îïðåäåëåíèå
îòêëîíÿþùèõñÿ çíà÷åíèé äàííûõ (ðåçêî âûäå-
ëÿþùèõñÿ íàáëþäåíèé) èëè, åñëè ýòî íåîáõî-
äèìî, âûäåëÿþùèõñÿ ñòðóêòóð; îïðåäåëåíèå è
ïðåäóïðåæäåíèå î ïîÿâëåíèè çíà÷åíèé äàííûõ,
îêàçûâàþùèõ ñèëüíîå âëèÿíèå (òî÷êè ðàçáà-
ëàíñèðîâêè); âûÿâëåíèå íåïðåäâèäåííûõ ñåðè-
àëüíûõ êîððåëÿöèé è ïîñòðîåíèå îöåíîê êîððå-
ëÿöèîííîãî ïàðàìåòðà àïïðîêñèìèðóþùåãî àâ-
òîìîäåëüíîãî ïðîöåññà äëÿ óòî÷íåíèÿ äîâåðè-
òåëüíûõ èíòåðâàëîâ.
Ïîëó÷åíà ìîäåëü âèäà
Hã = 44,35829 V2,08743 B–1,62969 �
� D–1,27093 N–0,82937. (2)
Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè óðàâíåíèÿ
ïðèâåäåíû â òàáëèöå.
Äëÿ óäîáñòâà àíàëèçà ðàñõîä âîçäóõà V çà-
ìåíåí âûðàæåíèåì, ñîäåðæàùèì ñêîðîñòü âû-
õîäà âîçäóõà èç ñîïåë W:
V � 0,785 D2 N W.
Ïîñëå ïîäñòàíîâêè â óðàâíåíèå (2) è ïðè-
âåäåíèÿ ïîäîáíûõ ÷ëåíîâ ïîëó÷åíî âûðàæåíèå,
ïðèíÿòîå â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî:
Hã = 2,12068 W2,08743 B–1,62969 �
� D2,90393 N1,25806. (3)
Ïîëó÷åííîå óðàâíåíèå ïîçâîëÿåò îïðåäå-
ëèòü îáúåì çîíû ðåöèðêóëÿöèè êàìåðû ãîðå-
íèÿ, ñâîáîäíûé îò æèäêîñòè, â çàâèñèìîñòè îò
ðåæèìíûõ è êîíñòðóêòèâíûõ ôàêòîðîâ.
Êîëè÷åñòâåííî ñòåïåíü âëèÿíèÿ êîíñòðóê-
òèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà âûõîäíûå
ïàðàìåòðû ìîæíî îöåíèòü ñ ïîìîùüþ êîýôôè-
öèåíòîâ âëèÿíèÿ è êîýôôèöèåíòîâ ýëàñòè÷íî-
ñòè [4].
Êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ Ayj îïðåäåëÿåòñÿ êàê
÷àñòíàÿ ïðîèçâîäíàÿ îò ðàññìàòðèâàåìîãî óðàâ-
íåíèÿ ôóíêöèîíàëüíîé çàâèñèìîñòè ïî êàæäîìó
j-ìó ôàêòîðó:
Ay
j
= �Y/�X
i
.
Êîýôôèöèåíò ýëàñòè÷íîñòè óäîâëåòâîðÿåò
óñëîâèþ
Byxj = Ayxj (Xj íîì/Yíîì),
ãäå Xj íîì, Yíîì — íîìèíàëüíûå çíà÷åíèÿ ôàê-
òîðîâ è âûõîäíîãî ïàðàìåòðà.
62 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 1
Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè óðàâíåíèÿ
R2
= 0,916 Rc2 = 0,899 MAPE = 4,14 LOG (Hchel)
PAR. ESTIMATE ST. DEV. T BC, % VARIABLE
1 –0,82937 0,10331 8,03 13,3 LOG (Nchel)
2 –1,27093 0,10810 11,76 20,5 LOG (Dschel)
3 –1,62969 0,06231 26,16 12,2 LOG (Bchel)
4 2,08743 0,05807 35,95 54,4 LOG (Vchel)
5 9,79230 0,19980 18,98 CONST
SE 0,39019 DW 2,28 RHO(1) –0,14 1–24
Êîýôôèöèåíò ýëàñòè÷íîñòè ïîêàçûâàåò, íà
ñêîëüêî ïðîöåíòîâ èçìåíèòñÿ (óâåëè÷èòñÿ ïðè
�Y/�X
j
> 0 èëè óìåíüøèòñÿ ïðè �Y/�X
j
< 0) âû-
õîäíîé ïàðàìåòð ïðè óâåëè÷åíèè ôàêòîðíîãî
ïðèçíàêà X
j
íà 1 %.
Ðàññ÷èòàåì êîýôôèöèåíòû ýëàñòè÷íîñòè ïðè
ñëåäóþùèõ íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèÿõ ôàêòîðîâ,
âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ìîäåëè äëÿ âîäîîõëàæäàåìîé
êàìåðû ãîðåíèÿ ïî óðàâíåíèþ (3): Â = 40 ìì;
W = 100 ì/ñ; D = 10 ìì; N = 6 øò.
Äëÿ óðàâíåíèÿ (3):
A
H
ã
B
= 2,411; A
H
ã
W
= 2,47;
A
H
ã
D
= 17,19; A
H
ã
N
= 12,41.
Ïðè íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèÿõ ôàêòîðîâ HÃ
= 59,22 ìì, òîãäà
B
H
ã
W
= 4,17; B
H
ã
B
= 1,628;
B
H
ã
D
= 2,9; B
H
ã
N
= 1,258.
Ôîðìèðóåì ìàòðèöó êîýôôèöèåíòîâ èç Byxj,
õàðàêòåðèçóþùóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê ðåãóëèðî-
âàíèþ:
X1(W) X2(B) X3(D) X4(N)
(HÃ) Y1[4,17; 1,628; 2,9; 1,258].
Íàèáîëüøèå çíà÷åíèÿ 4,17; 2,9; 1,628, òî
åñòü ïàðàìåòð íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëåí ê ôàêòî-
ðàì è ðåãóëèðîâî÷íûì ýëåìåíòàì W, D è B.
Ïåðåíîñ ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ íà
ïðîìûøëåííîå îáîðóäîâàíèå ïðîèçâîäèòñÿ íà
îñíîâå âûâîäîâ ðàáîò [5, 6] îá èäåíòè÷íîñòè
ïîëåé äèíàìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ñòðóé ðàâíîãî
èìïóëüñà.
Ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî â óñëîâèÿõ ïðîèç-
âîäñòâà ïðè ïîäîãðåâå âîçäóõà íà ãîðåíèå â ðå-
êóïåðàòîðå äî 350 �Ñ è ïðè íîðìàëüíîé íàãðóç-
êå íà ãîðåëêó ïî ñìåñè (2750 íì3/÷) îáåñïå÷è-
âàåòñÿ ãëóáèíà âûòåñíåíèÿ ÍÃ = 190 ìì ïðè çà-
ëîæåííûõ â êîíñòðóêöèþ 65 ìì. Áåç çàëèâàíèÿ
ñòàáèëèçàöèîííîé ïîëîñòè ãîðåëêè, íàïðèìåð,
ïðè îñòàíîâå ñòðóè è ïðåêðàùåíèè çàãðóçêè
øèõòû â ïå÷ü äîïóñòèìî ñíèæåíèå íàãðóçêè íà
ãîðåëêè íà 35 %.
Âûâîäû
Ïîëó÷åíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü, ïîçâî-
ëÿþùàÿ îïðåäåëèòü îáúåì ðåöèðêóëÿöèîííîé
çîíû êàìåðû ãîðåíèÿ, ñâîáîäíîé îò æèäêîñòè,
â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû ðåæèìíûõ è êîíñò-
ðóêòèâíûõ ôàêòîðîâ. Ìîäåëü ïîçâîëÿåò óñòà-
íîâèòü äîïóñòèìûé äèàïàçîí èçìåíåíèÿ íàãðóç-
êè áåç çàëèâàíèÿ ãîðåëêè.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Öûïêèí ß.Ç. Îñíîâû èíôîðìàöèîííîé òåîðèè
èäåíòèôèêàöèè. — Ì. : Íàóêà, 1984. — 320 ñ.
2. Ïîïêîâ Þ.Ñ., Êèñåëåâ Î.Í., Ïåòðîâ Í.Ï.,
Øìóëüÿí Á.Ë. Èäåíòèôèêàöèÿ è îïòèìèçàöèÿ íå-
ëèíåéíûõ ñòîõàñòè÷åñêèõ ñèñòåì. — Ì. : Ýíåðãèÿ,
1976. — 440 ñ.
3. Õàìïåëü Ô., Ðîí÷åòòè Ý., Ðàóññåó Ï., Øòàýëü Â. Ðî-
áàñòîñòü â ñòàòèñòèêå. — Ì. : Ìèð, 1989. — 512 ñ.
4. Ñòàòèñòè÷åñêèé ñëîâàðü / Ãë. ðåä. Ì.À.Êîðîëåâ.
— Ì. : Ôèíàíñû è ñòàòèñòèêà, 1989. — 623 ñ.
5. Ìàðêîâ Á.Ë., Êèðñàíîâ À.À. Ôèçè÷åñêîå ìîäåëè-
ðîâàíèå â ìåòàëëóðãèè. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ,
1984. — 119 ñ.
6. Áàïòèçìàíñêèé Â.Í., Ïàíèîòîâ Þ.Ñ. Ê âîïðîñó
õîëîäíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðîäóâêè ìåòàëëà //
Èçâ. âóçîâ. ×åðí. ìåòàëëóðãèÿ. — 1989. — ¹ 6.
— C. 26–30.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 26.10.11
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 1 63
Maksymuk O.B.1, Olabin V.M.1, Grigoriev O.A.2
1 The Gas Institute of NASU, Kiev
2 The Cybernetics Institute of NASU, Kiev
The Investigation of Hydraulic Operational Stability of Multinozzle
Submerged Combustion Burner in Bubbling Regime
The method and experimental studies of cold model investigation of submerged combus-
tion burner hydraulic interaction with bubbling melting bath are developed. The investi-
gations results and the process mathematical model are given. The analysis of different
regimes influence degree and the influence of construction factors on criterion function is
performed.
Key words: submerged combustion burner, bubbling, hydraulic interaction.
Received October 26, 2011
|