Разработка концентратора магнитного поля для электромагнитной установки по регенерации автотракторных масел

УДК 621.318+62.634 А.В. Маянцев, В.И. Чарыков

РАЗРАБОТКА КОНЦЕНТРАТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ УСТАНОВКИ ПО РЕГЕНЕРАЦИИ АВТОТРАКТОРНЫХ МАСЕЛ

В статье приводятся параметры концентратора магнитного поля электромагнитной установки для регенерации моторных масел, определенные методом активного планирования эксперимента. Ключевые слова: магнитное поле, регенерация моторных масел, эксперимент.

A.V. Mayantsev, V.I. Charikov THE MAGNETIC FIELD CONCENTRATOR DEVELOPMENT IN THE ELECTROMAGNETIC INSTALLATION FOR AUTOTRACTOR OILS REGENERATION

The parametres of the magnetic field concentrator in the electromagnetic installation for the engine oils regeneration defined by the experiment active planning method are given in the article.

Key words: magnetic field, engine oils regeneration, experiment.

Комитет по экологии Госдумы РФ провел «круглый стол» на тему: «Законодательные аспекты сбора и утилизации отработанных нефтепродуктов(смазочных материалов)». Его участники отметили, что в настоящее время особую важность приобретает рациональное и экономное расходование нефтепродуктов. Проблема сбора и регенерации отработанных моторных масел является актуальной, рентабельной и наукоемкой областью, так как при правильной организации процесса регенерации стоимость восстановленных масел на 40-70% ниже стоимости свежих масел при практически одинаковом их качестве.

К ресурсосберегающим методам регенерации отработанных масел относится их очистка в электромагнитном поле. В основном любой процесс разделения минералов использует два типа сил, которые направленно отклоняют и действуют селективно при отделении одного продукта от другого. Предпосылка адекватного физического раскрытия обычно универсальна. Магнитная сепарация использует поле магнитных сил, направленных противоположно, которые могут включать гравитационные, инерционные и силы сопротивления жидкости в различных сочетаниях. Магнитная сила отделяет продукт, который продолжает двигаться или захватывает продукт, т.е. она селективно действует на один продукт, в то время как противоположно направленные силы обычно неселективно действуют на оба продукта.

Например, поток частиц в моторном масле может пассивно двигаться по желобу через магнитное поле. При движении частицы вдоль желоба на нее действуют две силы: магнитная сила, создаваемая магнитным полем в желобе и на концентраторах, и сила сопротивления движению частицы, создаваемая маслом.

Основным устройством для отделения частиц загрязнения является концентратор магнитного поля. Он представляет собой стержень в виде спирали (рис.).

В задачу исследований на модели электромагнитного сепаратора входило определение методом активного планирования эксперимента диаметра прутка, из которого изготовлялся концентратор, расстояния между витками концентратора, расстояния между концентраторами и величины подводимого напряжения.

ВестникКрасГАУ. 2009. №4

Концентратор магнитного поля

На основании проведенных экспериментов были выбраны уровни и интервалы варьирования, представленные в таблице.

Для получения модели процесса создания магнитной индукции нами реализован симметричный комбинационный ротатабельный униформ-план второго порядка.

В качестве математической модели принят полином второй степени:

у - >0 + 1}Х+ 1?Х? + >3х3 + >4х4 + 11?Х1Х? + ,13Х1Х3 + >14х?х4 + <3х3х4 + >?3х,х3 + '?4х?х4 + >34х3х4 +

и

п х + I Г + » Г + > Г

и11л1 ~ 22 2 33 л3 ~ 44 4 ’

Общее число опытов N определяется по следующей формуле:

Ы= Ч, + 1К + г0,

где N - число опытов в «ядре» плана:

щ = гк = >4 = 6.

Уровни и интервалы варьирования

Фактор Кодовое обозначе- ние Интервал варьирования Уровень фактора

Основной, 0 Верхний, +1 Нижний, -1 Звездный

+2 а -2 а

Напряжение и, в хі 10 в 40 в 50 в 30 в 60 в 20 в

Диаметр провода сі, мм Х 2 1 мм 3 мм 4 мм 2 мм 5 мм 1 мм

Расстояние между нитками, /я, мм Х3 1 мм 9 мм 10 мм 8 мм 11 мм 7 мм

Расстояние между концентраторами, /^, мм х 4 2 мм 28 мм 30 мм 26 мм 32 мм 24 мм

Для ротатабельного планирования второго порядка большое значение имеет выбор числа опытов в центре плана, так как это определяет характер распределения получаемой информации о поверхности отклика. Число опытов в центре плана выбирается таким, чтобы обеспечивалось так называемое униформ-планирование. Планирование называется униформ-ротатабельном, если получаемая информация постоян-

но остается внутри интервала О < р < , где р - радиус информационного контура. Униформ-ротатабельное планирование возможно, если некоторая константа А не превышает единицы (немного меньше её):

X

Ч»с+ »о) (к+ \)пс

где п0 - число опытов в центре плана (число нулевых точек. Для числа факторов к - [ число п0 рекомендуется брать равным 7.

пс - N -п0 - 11 - ' = 14.

Общее число опытов в нашем случае равно:

N = + 1к + п0= I4 + 1*4+ ' = ! 1.

„ \

Следовательно, Л = —2--------------------------------— = -= ),86.

(к+ \)пс (4+ >.)-24

На основании матрицы планирования определяем коэффициенты уравнения регрессии. Коэффициенты Ь3, Ь12, Ь13, Ь14, Ь23, Ь24, Ь22, Ь44 оказались меньше доверительных интервалов, поэтому их можно

признать статистически незначительными и исключить из уравнения регрессии. После исключения статистически незначимых коэффициентов уравнение регрессии для наших опытных данных получает следующий вид:

2 2

У, = >0 + >1*1 + >2*2 + ’4*4 + >34*1*2 + >11*1 + >33*3 ;

у 2 = ^58,57 + 12,26^ - Ю,58х2 + ’3,5(Ъс4 + 9,66x^2 + \6,2Ъх* + \\24х^.

Адекватность полученной модели проверяем по ^критерию Фишера.

Расчетное значение критерия Фишера равно:

^ = ) 329 < Рт = >,5.

' 8~(у) 914,28 г

Следовательно, математическая модель адекватна при 5%-м уровне значимости.

Концентратор будет иметь следующие размеры: диаметр концентратора - 4 мм; расстояние между витками концентратора - 8 мм. Расстояние между концентраторами - 30 мм.

Литература

1. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов/ Ю.П. Грачев. - М.: Высш. шк., 1971. - 117 с.

2. Зуев, В.С. Электромагнитные сепараторы: теория, конструкция / В.С. Зуев, В.И. Чарыков. - Курган: Зауралье, 2002. - 178 с.