Оптимізація сопла Вентурі для абразивно-струминної установки
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-774X.2024.01.08Анотація
Пневмо-абразивна обробка поверхонь є невід’ємною частиною багатьох технологічних процесів з нанесення покриттів, виконання ремонтних чи відновлювальних робіт та ін. Ефективність роботи пневмо-абразивної установки характеризується декількома чинниками. Головним чинником є час обробки поверхні матеріалу. Чим швидше буде виконана обробка поверхні тим вищою буде ефективність обробки, оскільки для роботи пневмо-абразивної установки потрібна велика кількість стисненого повітря та абразивного матеріалу. На ефективність пневмо-абразивної установки найбільшим чином впливає робоче сопло, від конструкції якого залежать характеристики повітряно-абразивної суміші. Робоче сопло призначене для формування струменя та збільшення швидкості робочого потоку, який складається з суцільної та дисперсної фаз. Впливаючи на геометричні розміри та конструкцію сопла можливо варіювати його характеристиками. Під робочими характеристиками сопла розуміють його основні параметри, що впливають на час обробки поверхонь матеріалів, а саме: швидкість робочої суміші на виході з сопла, масова витрата дисперсної та суцільної фаз, сила реакції струменя, значення контактних напружень на оброблюваній поверхні від удару струменя. Мета роботи полягає у виконанні оптимізації геометрії робочого сопла пневмо-абразивної установки. Виконання поставленої мети забезпечується застосуванням плану повного факторного експерименту, виконанням серії чисельних досліджень за допомогою програмного комплексу ANSYS. Одержані результати перевіряються на спеціальному експериментальному стенді по дослідженню робочих сопел пневмо-абразивної установки. В результаті виконаних досліджень надані практичні рекомендації по проектуванню робочих сопел для абразивно-струминної обробки поверхонь матеріалу.
Посилання
Fesenko, A., Basova, Y., Ivanov, V., Ivanova, M., Yevsiukova, F., Gasanov, M. (2019). “Increasing of Equipment Efficiency by Intensification of Technological Processes”, Periodica Polytechnica Mechanical Engineer-ing, vol. 63, no. 1, pp. 67–73, https://doi.org/10.3311/PPme.13198.
Arana-Landín, G., Uriarte-Gallastegi, N., Landeta-Manzano, B., Laskurain-Iturbe, I. (2023), “The Contribu-tion of Lean Management—Industry 4.0 Technologies to Improving Energy Efficiency”, Energies, vol. 16, is. 5, https://doi.org/10.3390/en16052124.
Kotliar, A., Basova, Y., Ivanov, V., Murzabulatova, O., Vasyltsova, S., Litvynenko, M., Zinchenko, O. (2020), “Ensuring the Economic Efficiency of Enterprises by Multi-Criteria Selection of the Optimal Manufacturing Pro-cess”, Management and Production Engineering Review, vol. 11, is. 1, pp. 52–61, https://doi.org/10.24425/mper.2020.132943.
Rudawska, A., Danczak, I., Müller, M., Valasek, P. (2016), “The Effect of Sandblasting on Surface Properties for Adhesion”, International Journal of Adhesion and Ad-hesives, vol. 70, pp. 176–190, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2016.06.010.
Peñuela-Cruz, C. E., Márquez-Herrera, A., Aguilera-Gómez, E., Saldaña-Robles, A., Mis-Fernández, R., Peña, J. L., Caballero-Briones, F., Loeza-Poot, M., Hernández-Rodríguez, E. (2023), “The Effects of Sandblasting on the Surface Properties of Magnesium Sheets: a statistical study”, Journal of Materials Research and Technology, vol. 23, pp. 1321–1331, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.01.117.
Pruszczyńska, E.; Pietnicki, K.; Klimek, L. (2016), “Effect of the abrasive blasting treatment on the quality of the pressed ceramics joint for a metal foundation”, Archives of Materials Science and Engineering, vol. 78, is. 1, pp. 17–22, ISSN 1897-2764 (print), ISSN 2300-8679 (on-line), Access mode: www.archivesmse.org/api/files/view/122205.pdf (accessed 12 June 2024).
Ahmed, F., Chen, W. (2023), “Investigation of Steam Ejector Parameters Under Three Optimization Algorithm Using ANN”, Applied Thermal Engineering, vol. 225, no. 120205, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120205.
Van den Berghe, J., Dias, B. R. B., Bartosiewicz, Y., Men-dez, M. A. (2023)m “A 1D Model for the Unsteady Gas Dynamics of Ejectors”, Energy, vol. 267, no. 126551, https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.126551.
Yan, J., Li, Z., Zhang, H. (2023), “Investigation on key geometries optimization and effect of variable operating conditions of a transcritical R744 two-phase ejector”, Ap-plied Thermal Engineering, vol. 230, part A, no. 120733, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120733.
Xu, Y., Li, Q., Li, B., Guan, Z. (2022), “Numerical Simu-lation Study of Hydraulic Fracturing Nozzle Erosion in Deep Well”, Frontiers in Physics, vol. 10, no. 947094, https://doi.org/10.3389/fphy.2022.947094.
Li, A., Chen, J., Xi, G., Huang, Z. (2023), “Numerical investigation of the effect of primary nozzle geometries on flow structure and ejector performance for optimal de-sign”, Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 37, is. 5, pp. 2139–2148, https://doi.org/10.1007/s12206-023-2101-2.
Aronson, K. E., Ryabchikov, A. Y., Zhelonkin, N. V., Brezgin, D. V., Demidov, A. L., Balakin, D. Y. (2023), “Features of the Development and Operation of Multistage Steam Jet Ejectors”, Thermal Engineering, vol. 70, is. 4, pp. 245–253, https://doi.org/10.1134/S0040601523040018.
Bañon, F., Sambruno, A., Batista, M., Simonet, B., Sal-guero, J. (2020), “Surface Quality and Free Energy Eval-uation of S275 Steel by Shot Blasting, Abrasive Water Jet Texturing and Laser Surface Texturing”, Metals, vol. 10, is. 2, no. 290, https://doi.org/10.3390/met10020290.
Kwon, D.-K., Lee, J.-H. (2022), “Performance Improve-ment of Micro-Abrasive Jet Blasting Process for Al 6061”, Processes, vol. 10, is. 11, no. 2247, https://doi.org/10.3390/pr10112247.
Sychuk, V., Zabolotnyi, O., McMillan, A. (2015), “Devel-oping New Design and Investigating Porous Nozzles for Abrasive Jet Machine”, Powder Metallurgy and Metal Ce-ramics, vol. 53, is. 9–10, pp. 600–605, https://doi.org/10.1007/s11106-015-9655-1.
Hao, X., Yan, J., Gao, N., Volovyk, O., Zhou, Y., Chen, G. (2023), “Experimental investigation of an improved ejector with optimal flow profile”, Case Studies in Thermal Engineering, vol. 47, no. 103089, https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103089.
Kartal, V., Emiroglu, M. E. (2023), “Effect of nozzle type on local scour in water jets: An experimental study”, Ocean Engineering, vol. 277, no. 114323, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114323.
Xi, X., Xin, Y., Duan, D., Zhang, B. (2023), “Experi-mental investigation on the performance of a novel reso-nance-assisted ejector under low pressurization”, Energy Conversion and Management, vol. 280, no. 116778, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.116778.
