По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.430.038.4;532.522 DOI:10.33920/pro-2-2303-02

Численное исследование модели распада жидких лакокрасочных покрытий на примере их распыливания центробежной форсункой в воздушной среде

Гадалов B. H., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: Gadalov-VN@yandex.ru
Филонович А. В., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94
Губанов О. М., канд. техн. наук, руководитель проектов по разработке новых видов продукции группы компаний (НЛМК), ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат», Липецк, 398040, Липецк, площадь Металлургов, д. 2, e-mail: gubanov_oleg8@mail.ru
Чуйченко А. А., аспирант, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: chuichenko.aa@mrsk-1.ru

Представлена методика численного моделирования процесса нанесения жидкого лакокрасочного покрытия электрическим краскораспылителем методом безвоздушного распыления с использованием центробежной форсунки. Приведены исследования динамики движения частицы жидкой краски в центробежной форсунке с выбором ее оптимальных параметров.

Литература:

1. Гадалoв, В.Н. Анализ способов несения порошковых лакокрасочных покрытий / В.Н. Гадалов, А. В. Филоноаич, А.В. Ворначева и др. // Известия Тульского госуд. ун-та. Технич. науки. — 2022. — Вып 7. — С. 458–469.

2. Хавкин, Ю.И. Центробежные форсунки. — Л.: Машиностроение, 1976. — 168 с.

3. Дитякин, Ю.Ф. Распыливание жидкости / Ю.Ф. Дитякин, Л.А. Клячко, Б. В. Новиков и др. — М.: Машиностроение, 1977. — 208 с.

4. Пажи, Д. Г. Основы техники распыливания жидкостей. Процессы и аппараты химической и нефтехимической техники / Д. Г. Пажи, В.С. Галустов. — М.: Химия, 1984. — 256 с.

5. Максимова, М. М. Математическое моделирование: учеб. метод пособие / Составитель Н.Н. — Благовещенск: АмурГУ, 2018. — 88 с.

6. Александрова, И. Е. Математическое моделирование, системный анализ и синтез сложных технических объектов [Электронный ресурс]: монография / И. Е. Александрова, Т. Е. Александрова. — Красноярск: Научный инновационный центр, 2016. — 207 с.

7. Тихонов, А.И. Численные методы решения некорректных задач / А.И. Тихонов, А. В. Гочарский, В. В. Степанов и др. — М.: Наука, 1990. — 232 с.

8. Строкач, Е.А. Численное моделирование процесса распыливания керосина центробежной форсункой / Е.А. Строкач, И. Н Боровик // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. — 2016. — №3. — С. З7–54.

9. ANSYS (2009). Fluent 14.5 Theory Guide. Ansys Inc. Canonsburg, PA, 2009.

10. Hикитин, Н.Н. Курс теоретической механики: учебник для вузов / Н.Н. Никитин. СПб.: Лань, 2010. — 718 с.

11. Гадалoв, В.Н. Оценка технического состояния и сроков безопасной эксплуатации металлических изделий / В.Н. Гадалов, С. В. Сафонов, В. Р. Петренко и др. // Известия Тульского госуд. ун-та. Технич. науки. — 2022. — Вып. 5. — С. 561–569.

12. Гадалoв, В.Н. Идентификация размеров дефектов вихретоковым контролем / В.Н. Гадалов, А. В. Филонович, И. В. Ворначева // Справочник. Инженерный журнал с прил. — 2021. — № 11 (296). — С. 16–19.

13. Гадалoв, В. Н. Мониторинг кинетических закономерностей износа внутренних поверхностей технологического оборудования из конструкционных материалов, работающих в условиях интенсивной коррозии с применением различных рабочих сред / В.Н. Гадалов, А.Н. Горлов, И. В. Ворначева, А. В. Филонович, И.А. Макарова // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2022. — Т. 18, №3 (207). — С. 106–109.

14. Гадалoв, В. Н. Технология и оборудование, металловедение спеченного титана и его сплавов. Синтез, структура, фазовый состав, свойства, применение / В.Н. Гадалов, В. Р. Петренко, О. М. Губанов, В. В. Пешков, А. В. Филонович. Монография. — М.: АРГАМАК-МЕДИА. — 2022. — 272 с.; ил.

В последнее время распыляющие устройства все больше используются в различных отраслях промышленного производства, в которых появляются новые способы распыления и соответственно новые конструкции распылительных устройств. Одним из современных методов нанесения жидких лакокрасочных покрытий на различные поверхности является метод безвоздушного распыления с использованием центробежной форсунки [1–4].

В связи с этим особый интерес представляет исследование динамики движения частиц жидкого лакокрасочного покрытия в центробежной форсунке методами математического моделирования [5–8].

Схема расчетной модели представлена на рис. 1. В схеме предусмотрена цилиндрическая вихревая камера а — 2–2»- а», в которую жидкость поступает по нескольким тангенцианальным каналам, расположенным в одной плоскости 1–1» , перпендикулярной оси форсунки О — O». Coпло форсунки 3–4–4» — 3» также имеет цилиндрическую форму, переход оси вихревой камеры к соплу образован поверхностью усеченного конуса 2–3–3»-2».

Для исследования движения частицы в сопле центробежной форсунки воспользуемся уравнениями Лагранжа 1-го рода [9–10]:

где Fx, Fy, Fz — проекции на оси координат внешних сил, действующих на частицу;

m — масса частицы жидкости;

— неопределенный множитель Лагранжа; N — нормальная сила реакции поверхности;

Присоединяя к уравнениям (1) уравнения связи, получим для конического участка:

где R — радиус основания конуса;

h — высота конуса.

Для цилиндрического участка:

где R — радиус цилиндрической части.

Получаем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными х, у, z и l. Полученную систему уравнений решаем в среде MATHCAD. В результате получаем график траектории частицы жидкости в сопле центробежной форсунки и значения проекций скоростей частицы жидкости на оси координат на выходе из форсунки.

Корневой угол факела определяется отношением тангенциальной

осевой ω = z, составляющих скорости [3]:

Для проверки адекватности составленной математической модели были проведены экспериментальные исследования процесса распыления жидкости. Исследования проводились на экспериментальной установке, на базе электрического краскораспылителя «Мастер» КР-260. Для определения корневого угла факела распыленной жидкости применялось фотографирование факела, освещенного сильным боковым светом, на фоне экрана из черного бархата. Корневой угол факела определяли по полученному фотоснимку. На рис. 2 (а, б) приведены фотографии струи в режиме распыления.

Для Цитирования:
Гадалов, Филонович, Губанов, Чуйченко, Численное исследование модели распада жидких лакокрасочных покрытий на примере их распыливания центробежной форсункой в воздушной среде. Главный механик. 2023;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: