<?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">13552</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/22067</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">CALCULATION OF THE SPEED OF PARTICLE IS EXITING FROM SURFACE OF ROTATING DISK</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>РАСЧЕТ СКОРОСТИ СХОДА ЧАСТИЦЫ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ДИСКА СЕПАРАТОРА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Мордовская</surname>
       <given-names> Ольга  Сергеевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Mordovskaya</surname>
       <given-names> Olga  Сергеевна</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>dh@intbel.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Воронов </surname>
       <given-names>Виталий  Павлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Voronov </surname>
       <given-names>Vitaliy  Павлович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>dh@intbel.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Трофимченко </surname>
       <given-names>Владимир Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Trofimchenko </surname>
       <given-names>Vladimir Николаевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>trofimchenko@inbox.ru</email>
    </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>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2016-10-12T00:00:00+03:00">
    <day>12</day>
    <month>10</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2016-10-12T00:00:00+03:00">
    <day>12</day>
    <month>10</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <volume>1</volume>
   <issue>10</issue>
   <fpage>124</fpage>
   <lpage>129</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://bulletinbstu.editorum.ru/en/nauka/article/13552/view">https://bulletinbstu.editorum.ru/en/nauka/article/13552/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>При получении порошкообразных материалов в сепараторах преимущественно применяют устройства для равномерного распределения частиц материала в зоне сепарации. Характеристики частиц в момент схода с распределительного устройства во многом определяют процессы, протекающие в сепарационной камере. В статье приведены аналитические выражения для определения скорости схода частицы с вращающегося диска, её радиальной и тангенциальной компонент. Для мергелевой частицы описаны изменения скорости схода и её компонент при увеличении диаметра частицы.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Upon receipt of powdery material mainly used separators.Separators have device for uniform distribution of particulate material in the separation zone.The characteristics of the particles at the time of exit from the switchgear is largely determined by the processes occurring in the separation chamber.The article presents the analytical expressions for determining the rate of descent of the particles with a rotating disk, its radial and tangential components.For marl particles described changes descent rate and its components with increasing particle diameter.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>распределительныйдиск</kwd>
    <kwd>скорость схода частицы</kwd>
    <kwd>радиальная и тангенциальная компоненты скорости</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>distributing disc</kwd>
    <kwd>descent velocity of the particle</kwd>
    <kwd>radial and tangential velocity components</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>В центробежных динамических сепараторах подача материала в зону сепарации осуществляется распределительным устройством.Таким устройством часто является вращающийся распределительный диск [1–5]. Частицы материала, попадая на диск, начинают перемещаться по его поверхности.Так как они имеют различные размеры, то скорость их движения также различна. В этой связи частицы, попадая при сходе с диска в газовую среду сепарационной зоны,движутся по различным траекториям и с различными скоростями [6, 7, 8]. Поэтому расчет скорости схода частицы с диска сепаратора является важной характеристикой для определения рациональных параметров движения газовой среды и внутрисепараторных устройств. Скорость схода частиц может регулироваться варьированием угловой скорости вращения распределительного диска, позволяя при этом изменятьэффективность процесса сепарации. Расчету скорости схода частиц движущихся по распределительному диску посвящено достаточно много работ, однако в предлагаемых описаниях имеются определенные недостатки. К примеру, в работах[9,10] обязательным условием для определения скорости частицы является необходимость в определении времени её нахождения на поверхности вращающегося устройства экспериментальным способом.В связи с этим разработка методики расчета для нахождения скорости схода частицы с вращающегося распределительного диска является актуальной.Для расчета величины скорости схода частица материала с распределительного диска введем цилиндрическую систему координат (r, χ, z) согласно расчетной схеме, представленной на рисунке 1. Движение частицы материала по поверхности распределительного диска рассмотрим в рамках детерминированной модели: где в качестве действующих на частицу сил рассматриваются: – центробежная сила;  – сила Кориолиса;   – аэродинамическая сила сопротивления;   – сила трения скольжения вдоль поверхности распределительного диска.Значения данных сил определяются следующими выражениями: ,                    (2)где  – частота вращения диска;  – расстояние от оси вращения диска до частицы;  –единичный орт ,                    (3)где  – вектор скорости движения частицы; ,                   (4)где  – коэффициент динамической вязкости воздушной среды; d– диаметр частицы.Вектор силы согласно работы определим в следующем виде: ,              (5)где – модуль скорости частицы материала; f –коэффициент трения частицы о поверхность дискаДля выражений (2), (3),(5) масса частицы m определяется следующим соотношением: где  – плотность частицы материала.Если учесть, что векторы скорости  и ускорения  применительно к цилиндрической системе координат, изображенной на рисунке 1, имеют вид:  здесь компоненты вектора  равны: тогда компоненты вектора силы Кориолиса можно найти исходя из векторного произведения: Согласно выражения (10) находим, что На основании выражений (7), (8), (11) проекция векторного произведения (1) на радиальное направление орта  дает следующий результат:а проекция векторного произведения (1) на тангенциальное направление (орт ) дает следующий результат:Связь между декартовыми координатами (x,y) и координатами (r,χ) задается на основании расчетной схемы, приведенной на рисунке 1, следующим соотношением:Для определения радиальной  и тангенциальной  компонент вектора скорости воспользуемся следующим очевидным соотношением   где  На основании выражения (15) с учетом (16) и (17) находим:  Для определения радиальной и тангенциальной  компонент вектора ускорения воспользуемся соотношением вида: здесь  Согласно (20) с учетом (21) и (22) находим:    Запишем величину модуля скорости через и : Подстановка (18) и (19) в (25) приводит к соотношению: На основании (23), (18), (19), (26) и с учетом (6) выражение (11) принимает вид:В свою очередь, на основании (24), (18), (19), (26) и с учетом (6) выражение (13) принимает вид:C математической точки зрения, полученные соотношения (27) и (28) представляют собой систему дифференциальных уравнений. В силу ее нелинейного характера решение данной системы можно найти только численными методами с использованием компьютерных программ, например программного продукта «Maple». Для нахождения решений системы дифференциальных уравнений (27) и (28) численным методом необходимо в последних перейти к безразмерным переменным согласно соотношениямздесьи  соответственно безразмерная координата вдоль радиально направления, которая, в свою очередь, зависит от безразмерного параметра .Подстановка (30) и (29) в (27) и (28) позволяет получить соответственно следующие соотношения:где введено следующее обозначение: Дифференциальные уравнения (27) и (28) без ограничения общности должны удовлетворять следующим граничным условиям: Для дифференциальных уравнений (31) и (32) начальные условия (34) преобразуется к следующему виду: Численное интегрирование уравнений (31) и (32), удовлетворяющих граничным условиям (35), проводилось в программной среде «Maple». Результаты расчетов численного интегрирования для радиуса диска 0,825 м и параметрах: ; ; , представлены в таблице 1.На основании выражений (18) и (19), учитывая (31), (32), (34), (35) результатам численного интегрирования для частиц мергеля диаметром d=80мкм найдены следующие значения скоростей:  Результаты расчетов скоростей для частиц размером 200 мкм, 315 мкм, 630 мкм представлены в табл. 1.Таблица 1Значения радиальной и тангенциальной и результирующей скорости для различных      размеров частиц при сходе с вращающегося дискаРазмер, d80 мкм200 мкм315 мкм630 мкм, м/с0,962,011,991,77, м/с0,302,283,334,23, м/с1,013,043,884,59Графические зависимости скорости схода частицы и ее компонент свидетельствуют о нелинейном характере их изменений (смотри рисунок). Возрастание размеров частицы приводит к увеличению скорости её схода  и тангенциальной компоненты этой скорости . Так, если частица размером d = 80 мкм имеет скорость схода  = 1,01 м/с, то при тех же начальных условиях увеличение её размера до d = 630 мкм приводит к росту скорости схода до  = 4,59 м/с. Тангенциальная с компонента для рассматриваемых размеров частицы имеет значения соответственно  = 0,3м/с и  = 4,23 м/с. Характер изменения радиальной компоненты при увеличении размеров частицы имеет существенные отличия от характера изменения  и При увеличении размеров частицы от d = 80 мкм до близких к d = 200 мкм наблюдается рост , хотя и менее интенсивный, чем для  и  Дальнейшее увеличение размера частицы приводит к незначительному снижению радиальной компоненты скорости и при d = 630 мкм ее величина имеет значение = 1,77 м/с.Таким образом, полученные выражения позволяют рассчитать значения скоростей схода частиц с вращающегося распределительного диска, их компонент, в зависимости от угловой скорости его вращения и размера частицы.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Трофимченко В.Н., Ханин С.И., Кирилов И.В. Анализ конструкций распределительных устройств динамических сепараторов // Энергосберегающие  технологические  комплексы и  оборудование  для производства  строительных  материалов: межвуз. сб. ст. - Вып.XII. / под ред. В.С. Богданова. Белгород, 2013. С.415- 417</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Trofimchenko V.N., Khanin S.I., Kirilov I.V. Analiz konstruktsiy raspredelitel&amp;#180;nykh ustroystv dinamicheskikh separatorov. Energosberegayushchie  tekhnologicheskie  kompleksy i  oborudovanie  dlya proizvodstva  stroitel&amp;#180;nykh  materialov: mezhvuz. sb. st. - Vyp.XII. / pod red. V.S. Bogdanova. Belgorod, 2013. S.415- 417</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Богданов В.С. и др.  Основы расчета машин и оборудования предприятий строительных материалов и изделий. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2013. 650 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bogdanov V.S. i dr.  Osnovy rascheta mashin i oborudovaniya predpriyatiy stroitel&amp;#180;nykh materialov i izdeliy. - Belgorod: Izd-vo BGTU, 2013. 650 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Трофимченко В.Н., Воронов В.П., Мордовская О.С., Ханин С.И. К вопросу определения скорости движения частицы по вращающейся поверхности конуса: Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.  2016.  №8. С. 117 - 121.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Trofimchenko V.N., Voronov V.P., Mordovskaya O.S., Khanin S.I. K voprosu opredeleniya skorosti dvizheniya chastitsy po vrashchayushcheysya poverkhnosti konusa: Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova.  2016.  №8. S. 117 - 121.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. Издательство литературы по строительству. Москва 1972. 239 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Khodakov G.S. Tonkoe izmel&amp;#180;chenie stroitel&amp;#180;nykh materialov. Izdatel&amp;#180;stvo literatury po stroitel&amp;#180;stvu. Moskva 1972. 239 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Барский М.Д. Фракционирование порошков. - М.: Недра, 1980. - 327 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Barskiy M.D. Fraktsionirovanie poroshkov. - M.: Nedra, 1980. - 327 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Росляк А.Т., Бирюков Ю.А., Пачин В. Н. Пневматические методы и аппараты порошковой технологии. Томск; Изд-во Том.ун-та, 1990. 272 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Roslyak A.T., Biryukov Yu.A., Pachin V. N. Pnevmaticheskie metody i apparaty poroshkovoy tekhnologii. Tomsk; Izd-vo Tom.un-ta, 1990. 272 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Clark M. Separation efficiency. International Cement Review (ICR). - 2004. - September. - P.38</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Clark M. Separation efficiency. International Cement Review (ICR). - 2004. - September. - P.38</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Андреев В.Л., Курбанов Р.Ф., Саитов В.Е., Шилин В.В. Оптимизация эксплуатационных параметров конструкционных элементов пневмосистем с кольцевым аспирационным каналом // Современные наукоемкие технологии. - 2015.  № 8 С. 7-12</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Andreev V.L., Kurbanov R.F., Saitov V.E., Shilin V.V. Optimizatsiya ekspluatatsionnykh parametrov konstruktsionnykh elementov pnevmosistem s kol&amp;#180;tsevym aspiratsionnym kanalom. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. - 2015.  № 8 S. 7-12</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бойко И.Г., Попов О.А. Исследование движения частицы сыпучего корма по поверхности подающего конуса ротационного дозатора // Сучасніпроблемивдосконаленнятехнічних систем і технологій в тваринництві: Вісник ХНТУСГ ім. Петра Василенка. - Харків ХНТУСГ, 2010. Вип. 95. С. 72-77.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boyko I.G., Popov O.A. Issledovanie dvizheniya chastitsy sypuchego korma po poverkhnosti podayushchego konusa rotatsionnogo dozatora. Suchasnіproblemivdoskonalennyatekhnіchnikh sistem і tekhnologіy v tvarinnitstvі: Vіsnik KhNTUSG іm. Petra Vasilenka. - Kharkіv KhNTUSG, 2010. Vip. 95. S. 72-77.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Семенцов В.И. Методика и результаты исследований скорости схода частицы с диска центробежного смесителя / В.И. Семенцов, И.Г. Бойко // ВісникХарківськогонаціональноготех-нічногоуніверситетусільськогогосподарстваім. Петра Василенка. Х., 2015. Вип. 157. С. 52-56.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sementsov V.I. Metodika i rezul&amp;#180;taty issledovaniy skorosti skhoda chastitsy s diska tsentrobezhnogo smesitelya / V.I. Sementsov, I.G. Boyko. VіsnikKharkіvs&amp;#180;kogonatsіonal&amp;#180;nogotekh-nіchnogounіversitetusіl&amp;#180;s&amp;#180;kogogospodarstvaіm. Petra Vasilenka. Kh., 2015. Vip. 157. S. 52-56.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
