автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров и разработка энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов

16

На правах рукописи

Макаров Николай Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ШАХТНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2008^ 5 Р*^

003456213

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Косарев Николай Петрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Попов Николай Андреевич

кандидат технических наук Волков Александр Геннадьевич

Ведущая организация - Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горного и обогатительного машиностроения «НИПИгормаш» (г. Екатеринбург).

Защита состоится «18» декабря 2008 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу:

620144, г. Екатеринбург, ГСП-126, ул. Куйбышева, 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан « / 9у> ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

М.Л. Хазин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Непрерывный рост цен на энергоносители в условиях формирования рыночной экономики и сложности горногеологических условий отработки шахтных полей поднимают проблему обеспечения технической и экономической конкурентоспособности шахт на внутреннем и зарубежном рынках на уровень наиболее актуальной задачи для угольной промышленности России. Для решения этой проблемы ускоренными темпами ведется реструктуризация действующих и проектирование новых шахт с учетом передовых достижений горной науки, создание и внедрение современной техники.

Вентиляция как основной элемент обеспечения безопасных санитарно-гигиенических условий в шахтах, будучи вспомогательным технологическим процессом, потребляет, однако, значительную часть электроэнергии от общей энергоемкости горного предприятия.

На каждую тонну добытого угля в шахту подается до 30 тонн воздуха в зависимости от горнотехнических условий и способа вентиляции. Это приводит к тому, что в себестоимости угля доля затрат на вентиляцию может превышать 25 %. Именно поэтому задачи создания высокоадаптивных шахтных вентиляторов и научно-технического обоснования рациональных вентиляционных режимов постоянно были в центре внимания ученых и специалистов в области горной механики, научно-исследовательских, проектных институтов и заводов горного машиностроения.

Известные в настоящее время средства регулирования, по принципу действия относящиеся к механическим регуляторам, не обеспечивают требуемой адаптивности шахтных центробежных вентиляторов либо отличаются сложностью конструктивного исполнения, недостаточной надежностью в условиях эксплуатации на горных предприятиях.

В результате работа высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов приводит к функциональной и экономической неэффективности системы вентиляции. Для повышения адаптивности и эффективности энергопотребления шахтными центробежными вентиляторами в условиях их работы на сложную многосвязную вентиляционную систему необходимы принципиально новые, в частности, энергетические средства регулирования, подходы к обоснованию их аэродинамических параметров и конструкции. Указанные факторы лежат в основе актуальности проблемы, решаемой в диссертационной работе.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с план-заказом головной темы 0701 компании «Росуголь» в рамках целевой комплексной программы Ц070110, а также тематических планов научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «УГГУ» (Г. 5, Г. 24), проводимых по заданию Федерального агентства по образованию РФ.

Цель работы состоит в разработке метода расчета регуляторов с энергетическим управлением обтеканием для решения научной задачи повышения адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов и научного обоснования технических решений для создания энергетических устройств регулирования центробежных вентиляторов.

Идея работы основана на использовании эффекта повышения регулируемости адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов при целенаправленном воздействии управляющего аэрогазодинамического потока на элементы проточной части устройств регулирования режима их работы.

Задачи исследований. В диссертации поставлен и решен ряд взаимосвязанных задач, основными из которых являются:

- анализ фактических параметров вентиляции угольных шахт и составление прогноза полей вентиляционных режимов;

- обоснование необходимости системного подхода к определению аэродинамических параметров энергетических регуляторов режима работы шахтных центробежных вентиляторов;

- разработка критериев эффективности энергетических регуляторов;

- изучение механизма образования потерь в энергетическом регуляторе центробежного вентилятора;

- теоретический расчет идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором;

- разработка энергетических регуляторов центробежных вентиляторов по результатам теоретических и экспериментальных исследований;

- обоснование и разработка технических условий эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическим регулятором.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Взаимодействие центробежного вентилятора и шахтной вентиляционной сети определяется степенью изменения кинематических параметров потока в рабочем колесе вентилятора и радиальном энергетическом регуляторе, которые находятся во взаимосвязи с показателями его функциональной и энергетической эффективности.

2. Целенаправленное воздействие управляющего аэрогазодинамического потока на элементы проточной части регулирующих устройств обеспечивает повышение адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов.

3. Зависимость характеристик радиального энергетического регулятора и критериев подобия управляющего потока от параметров аэродинамической схемы центробежного вентилятора.

4. Аэрогазодинамическая связь проточной части центробежного вентилятора и радиального энергетического регулятора обеспечивает эффективное преобразование энергии потока, тем самым позволяя существенно влиять на форму теоретической характеристики вращающейся круговой решетки с регулятором.

Методы исследований:

- анализ фактических и прогнозируемых полей вентиляционных режимов, разработка критериев эффективности энергетических регуляторов выполнены по материалам исследований НИИГМ им. М.М. Фёдорова;

- теоретическое обоснование и разработка методов аэродинамического расчета энергетических регуляторов со струйным управлением циркуляцией выполнены с использованием теории радиальной решетки профилей, теории аэрогазодинамики тел со струями, теории турбулентных струй, метода конформного преобразования, теории функций комплексного переменного и вычетов;

- основные результаты экспериментальных исследований получены с использованием методов корреляционного и регрессионного анализов и методов минимизации функций Бокса-Уилсона и покоординатного спуска.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- многосторонними теоретическими исследованиями аэродинамики энергетических регуляторов со струйным управлением обтеканием на основе современных математических методов расчета в области аэрогазодинамики и статистической обработки экспериментальных данных;

- достаточной сходимостью результатов испытаний вентиляторов, выполненных по известным аэродинамическим схемам и с энергетическими регуляторами, предложенными в диссертации;

- точностью измерений и порогом чувствительности испытательных стендов, при которых с вероятностью 0,95 погрешность исследуемых параметров потока в радиальном энергетическом регуляторе центробежного вентилятора не превышает 0,5 %, а их изменений - 10 % и сходимостью полученных аналитических уравнений с результатами физических экспериментов в пределах 5 - 7%;

- положительными результатами приемочных испытаний опытных образцов вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

- получена картина течения в проточной части радиального энергетического регулятора центробежного вентилятора. Показана эффективность управления циркуляцией за счет энергии аэрогазодинамического потока для повышения регулируемости вентиляторов;

- разработана математическая модель аэродинамики радиального энергетического регулятора с профилями произвольной формы;

предложен алгоритм аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора для частных случаев формы профилей проточной части;

- получено уравнение теоретической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором.

Личный вклад состоит:

- в установлении первопричин низкой функциональной и экономической эффективности вентиляторных установок угольных шахт в условиях обеспечения ими безопасных санитарно-гигиенических условий;

- в экспериментальном и теоретическом обосновании модели процесса управления циркуляцией энергетическим регулятором центробежного вентилятора;

- в разработке теории аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора с профилями произвольной формы, а также в рассмотрении теории для частных случаев формы профилей проточной части;

- в теоретическом расчете идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором;

- в обосновании и разработке технических условий эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Практическая ценность работы заключается в том, что сформулированные в ней научные и технические основы разработки энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов позволяют:

- рассчитывать показатели эффективности шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами на стадии их проектирования;

- разрабатывать алгоритмы синтеза и проектировать радиальные аэродинамические схемы энергетических регуляторов центробежных вентиляторов в соответствии с конкретными техническими заданиями;

разрабатывать технические условия эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы использованы для:

- обеспечения эффективного проветривания угольных шахт при комбинированном проветривании с помощью газоотсасывающих вентиляторных установок и вентиляторных установок главного проветривания;

- разработки технических условий, формуляров, руководства по эксплуатации, конструкторской документации на энергетические регуляторы газоотсасывающих вентиляторных установок УВЦГ-7М, УВЦГ-9М.

Внедрение разработанных в рамках диссертации энергетических регуляторов шахтных вентиляторов позволило повысить эффективность проветривания при отработке выемочных столбов высокопроизводительными механизированными очистными забоями на шахтах Кузбасса и Воркуты.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались на научно-практических конференциях УГГУ в период с 2006 по 2008 гг.; на научных симпозиумах «Неделя горняка МГГУ» (г. Москва, 2007, 2008 гг.); на Всероссийских конкурсах «Моя законотворческая инициатива» (г. Москва, 2007, 2008 гг.)); на научно-техническом совете Артемовского машиностроительного завода «Вентпром» (г. Артемовский, 2006, 2007 гг.); на научно-техническом совете НИПИгормаш (г. Екатеринбург, 2008 г.); на производственно-техническом совете компании

«Южкузбассуголь» (г. Кемерово, 2006 г.); на Всероссийских конкурсах Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «СТАРТ-07» (г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2007 г.), «СТАРТ-08» (г. Челябинск, ЮрГУ, 2008 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми научных работах, из них три в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 124 наименования, и приложения. Работа содержит 105 страниц машинописного текста, 31 рисунок и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ состояния и пути повышения адаптивности шахтных центробежных вентиляторов

Анализ эффективности эксплуатации вентиляторных установок главного проветривания (ВУГП) и газоотсасывающих вентиляторных установок (ГВУ), выполненный на базе обширных экспериментальных данных депрессионных съемок и обзора информационных материалов, показал, что до 45 % потребляемой установками энергии расходуется непроизводительно. Низкая экономичность ВУГП обусловлена спецификой их эксплуатации в условиях непрерывно изменяющихся параметров шахтных вентиляционных сетей, а также существенным рассогласованием аэродинамических характеристик вентиляторов проектным и фактическим полям вентиляционных режимов.

Широкий диапазон вентиляционных режимов по расходу и давлению требует увеличения адаптивных свойств шахтных вентиляторов, увеличения глубины регулирования режимов их работы, причем взаимовлияние вентиляторов через вентиляционную систему накладывает ограничения на параметры регулируемости вентиляторов.

Комплекс шахтных вентиляторов, осуществляющих проветривание угольных шахт, должен обеспечивать такое поле распределений депрессий и расходов потоков в области, ограниченной выемочными участками и прилегающими к ним зонами выработанного пространства, при котором устраняются проявления метаноопасности и газового барьера.

Именно поэтому актуальна задача создания принципиально новых средств глубокого оперативного регулирования шахтных ВУГП и ГВУ, что позволит решить проблему безопасного и надежного проветривания при минимуме энергозатрат в условиях роста производительности угледобычи.

Установлена корреляционная связь между параметрами, характеризующими экономическую эффективность шахтных центробежных вентиляторов: коэффициентом нормированного удельного энергопотреблении К3 и глубиной экономичного регулирования по давлению Кн ,

определяющими адаптивность вентилятора и их фактическую эксплуатационную экономичностью Ээ.

В работе показана высокая эффективность управления режимом работы центробежных вентиляторов энергетическими методами, обеспечивающими широкий диапазон изменения аэродинамических параметров потока регулированием режима силового взаимодействия потока и рабочего колеса, то есть целесообразность разработки энергетических регуляторов центробежных вентиляторов.

Использование приведенных далее показателей, характеризующих адаптивность вентиляторов, позволяет с достаточной точностью оценивать функциональную и эксплуатационную эффективность действующих шахтных вентиляторов и определять исходные требования по созданию регулирующих устройств для обеспечения надежного проветривания угольных шахт с минимальным энергопотреблением.

2. Системные критерии эффективности регуляторов шахтных центробежных вентиляторов

На основе глубокого анализа фактического состояния шахтного вентиляторостроения показано, что традиционные методы повышения регулируемости и адаптивности шахтных вентиляторов в значительной степени исчерпали свои возможности. Их дальнейшее совершенствование ограничено технологическими возможностями изготовителей и спецификой условий эксплуатации.

С целью определения направлений создания принципиально новых устройств регулирования центробежных вентиляторов исследован механизм образования потерь давления в межлопаточных каналах регулирующего устройства шахтного центробежного вентилятора в виде радиальной решетки профилей. Установлена зависимость указанных потерь от специфики эксплуатации вентиляторов в условиях существенных изменений параметров вентиляционных режимов, являющихся основной причиной их низкой фактической эксплуатационной эффективности. Получена картина течения в проточной части радиального энергетического регулятора центробежного вентилятора. Предложена модель процесса управления циркуляцией, позволившая обосновать эффективность использования энергии аэрогазодинамического потока для повышения адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов.

Учитывая, что назначение регулирующего устройства заключается в изменении режима работы вентилятора при минимальных потерях энергии в процессе силового взаимодействия потока с проточной частью регулятора и рабочего колеса на базе анализа взаимодействия регулятора, вентилятора и вентиляционной сети, получены критерии оценки эффективности регулирующих устройств шахтных вентиляторов:

- Комплексный критерий оценки эффективности регулирующего устройства шахтного центробежного вентилятора, характеризующий

удельную экономию затрат ДЕ на эксплуатацию вентилятора в год в

сравнении с вентилятором без регулирующего устройства:

0

где Е , Е0 руб./год - полные эксплуатационные затраты, в том числе и на электроэнергию вентилятора с регулирующим устройством и без него соответственно.

Этот показатель учитывает трудоемкость изготовления регулирующего устройства, его техническую сложность, эксплуатационную надежность, определяющие прямые затраты на изготовление и обслуживание в процессе эксплуатации и экономию электроэнергии на создание требуемой гидравлической мощности, обусловленную эффективностью регулирующих свойств, то есть адаптивностью вентилятора.

- Коэффициент полезного действия (к.п.д.) регулирующего устройства

з = = (21

где Еу - энергия циркуляции управляющего потока, - полная энергия управляющего потока, Ку - коэффициент циркуляции управляющего потока, Я,- коэффициент теоретического давления вентилятора, з. - гидравлический к.п.д. вентилятора.

- Коэффициент качества регулирующего устройства

(3)

где Еп - потери энергии в регулирующем устройстве.

- Коэффициент эффективности регулирующего устройства в расчете на смешанный и управляющий поток соответственно

" Лу Лу '

где Кс - коэффициент циркуляции смешенного потока; лу - коэффициент мощности управляющего потока.

- Глубина экономичного регулирования по подаче Кя и по давлению Кн в области рабочих режимов при з„ > 0,6.

- Коэффициент удельного энергопотребления центробежного вентилятора

IV „

(Гм

где ц - подача вентилятора, 11 „ - коэффициент статического давления вентилятора, т]„ - статический к.п.д. вентилятора, дтах/дт!п=3,3.

Коэффициент множественной корреляции энергопотребления ГВУ и ВУГП с критериями адаптивности Л(Ээ, К.„ Ки) = 0,87 при .М- = 6,98, что

аоп

подтверждает достоверность оценки экономической эффективности.

Таким образом, полученные оценки эффективности регулирующих устройств шахтных вентиляторов позволяют системно и целенаправленно определять проектные параметры предложенных в работе энергетических регуляторов, существенно повышающих адаптивность центробежных вентиляторов для обеспечения безопасного проветривания угольных шахт.

Наиболее перспективно для повышения адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов применение энергетических методов управления режимом их работы. Энергетические методы нашли широкое применение для повышения эффективности изолированных профилей. Энергетические методы управления обтеканием подразделяют на пассивные и активные. Первые характеризуются воздействием на течение путем перераспределения энергии в потоке без внесения дополнительной энергии. Активные связаны с подводом на поверхности лопаток рабочего колеса дополнительной массы газа, то есть подведением дополнительной энергии к потоку посредствам высокоэнергетических управляющих струй.

По результатам исследований предложены на уровне патентов технические решения по использованию энергетических методов, для повышения регулируемости шахтных центробежных вентиляторов и создания на их базе радиальных энергетических регуляторов.

3. Исследование закономерностей энергетического управления режимами работы шахтных центробежных вентиляторов

Известные методы расчета аэродинамических характеристик турбомашин с энергетическим управлением циркуляцией можно разделить на три группы.

Методы первой группы основаны на использовании интегральных уравнений несущей поверхности и различаются способами расчета граничных условий на поверхностях струи управляющего потока и профилей лопаток турбомашины.

В методах второй группы использовано непосредственное применение представления профиля лопаток турбомашины и управляющей струи в виде распределения элементарных вихрей с различными гипотезами взаимодействия вихревой поверхности и струи, с учетом соответствующих граничных условий. Однако применение этих методов для аэродинамического расчета вращающейся круговой решетки профилей с энергетическим управлением циркуляцией практически не целесообразно ввиду сложности построения математической модели.

Для аэродинамического расчета энергетического регулятора ггаиболее эффективен метод конформных преобразований, основанный на использовании конформного отображения области вне радиальной решетки профилей регулятора на вспомогательную каноническую область, течение в которой может быть достаточно легко определено.

На базе метода конформных преобразований с использованием теории турбулентных струй, аэродинамики тел со струями, теории функции комплексного переменного и вычетов в диссертации разработана теоретическая аэродинамика малоканального энергетического регулятора и регулятора в виде радиальной решетки аналитических профилей произвольной формы.

Схематическое представление радиальной решетки профилей энергетического регулятора в виде однолистного контура позволяет свести задачу аэродинамического расчета радиальной решетки регулятора с аналитическими профилями произвольной формы на базе использования теоремы Римана для односвязных многолистных областей к построению двух аналитических функций - функции г(у) отображения ил-листной римановой области £>т внешности круга единичного радиуса на область течения, ограниченную однолистным контуром римановой области £)г, и комплексного потенциала /^(у)] в «„-листной римановой области круга единичного радиуса. Поскольку рассматривается общий случай аэродинамики радиальной решетки аналитических профилей произвольной формы, функция конформного отображения г(у) определяется двойным преобразованием: на первом этапе происходит отображение на область «деформированного круга», что определяет функциональное соответствие профиля произвольной формы профилю в виде отрезка логарифмической спирали £в(уа), на втором этапе производится отображение вышеуказанной области £)ву на область вне круга

Рис.1. Принципиальная схема последовательности конформных преобразований: а - преобразование ил-листной области Оу в «„-листную область Д,у; б - преобразование ил-листной области Д,у в одно-листную область Д,

В диссертации доказано, что■полученное соотношение в соответствии с теоремой единственности решения задачи Дирихле — Неймана однозначно, с точностью до константы.

Функция конформного отображения однолистной римановой поверхности Д круговой решетки аналитических профилей произвольной формы на «„-листную область Д вне круга единичного радиуса:

где г = ге'\у = се* - комплексные координаты точек в областях Д, и Д соответственно; г, V - радиус и полярный угол на плоскости Z соответственно-р, 6 - радиус и полярный угол на плоскости у соответственно; Ф — форм параметр эквивалентной радиальной решетки профилей в виде отрезкоь логарифмических спиралей; рл - угол логарифмической спирали эквивалентной решетки профилей; у, =Ф?еы,,уг -Ф~2'еы' , = е2"-" -комплексные параметры, определяющие форму профиля исходной круговой решетки аналитических профилей.

С учетом ограничений, накладываемых на понятие аналитический профиль, точки у1; у2 могут быть расположены только внутри единичного круга области Дт, при этом должно сохраняться направление обхода контура профиля в области Д.

Формпараметры Ф, Фь Ф2 в случае аналитических профилей произвольной формы определяются в соответствии с уравнениями, полученными Г.И. Майкопаром для круговых решеток профилей и теории аналитических профилей Н.Ё. Жуковского.

С учетом (5), на базе метода особых точек С.А. Чаплыгина, канонического уравнения течения вне круга и принципа суперпозиции, получен приведенный комплексный потенциал в пл-листной римановой области Д круга единичного радиуса в виде:

1 ... . г + Ф

1 Ку-п„К г-ф -----г

_ (г + Ф)(г + —■)----1п— г + -

Р[г(г)] = ^[г(г)]+ш(2(г)] = Яу 1п-----$-----' -------------р-^-, (6)

(г-ФХг-1) (г-ф) (г + 1)

Ф Ф

где - коэффициент расхода стока радиальной решетки профилей энергетического регулятора в области Д; Ку - интенсивность вихря (коэффициент циркуляции), с центром в радиальной решетке профилей регулятора в области Д2, определяемая вращением потоков в полости высокого давления корпуса вентилятора; К„ - интенсивность вихря (коэффициент циркуляции) вокруг профиля круговой решетки в плоскости Д;

_ ш

Ф = ——- - функция потенциала течения в области Дт; ш = - функция

2ял„ пп л

тока течения в области Дт; ил - число профилей энергетического ре1улятора.

Полученное решение при заданных ду, Ки, К„ является, с точностью до константы, единственным. Действительно, если положить, что решений два: Р\ №)], Р2 [2(у)] - и рассмотреть функцию Д(у) = ^[Ду)]-/г2^(у)], легко видеть, что эта функция - однозначная вне круга и что на круге и на бесконечности 1тД(у) =0. Отсюда, по теореме единственности решения задачи Дирихле - Неймана, должно быть 1тД(4) = 0, а значит Г\ [2(у)]-/^2[Ду)1-соп51.

Учитывая единственность, с точностью до константы, решения для функции Р^^^УУЦ) и условия единственности конформного отображения при заданном пл-листном контуре, получаем в результате, с точностью до константы, единственное решение задачи обтекания указанного однолистного контура круговой решетки аналитических профилей регулятора:

= Щу№]. (7)

В соответствии с (6), с учетом теории вычетов функции комплексного переменного, получена формула для комплексной скорости течения вне круга единичного радиуса пл-листной римановой области Ог в виде:

2лп„К[г(г)] =

4у 4у+>к> qy+iKy

(г + ф)--L_ (г + ф)--L_ г + Ф r + i

г-Ф г-Ф Ф

| Чу +>»nI{, ->1{у t 4y+in„Ka -iKy)

г-Ф 1

г--

Ф

(8)

Полагая, что ф, = е • соответствует задней критической точке

профиля, где нарушено условие конформности отображения = 0, с учетом

drri

\б) формула для расчета коэффициента циркуляции Кл примет вид:

К - ф!;'пиз _ 4Ф(Ф" -l)sinH3 + 4Фду(Фг + l)siim3___4ФКу cosh3_

* ~ "ф5 -1 Ф2 +2Фсози3 +1 +«„(Ф2 +20cosh3 +1)(Ф2 -1)~ ил(Ф2 + 2®cosh3~+1) ' Приведенные результаты теоретических исследований позволяют разработать алгоритм расчета аэродинамики энергетического регулятора с радиальной решеткой аналитических профилей произвольной формы, получить характеристики потенциального обтекания широкого класса энергетических регуляторов.

Практический интерес представляет проблема исследования аэродинамики малоканального энергетического ре/улятора.

При условии односвязности области Dz функция конформного отображения внешности круга единичного радиуса на пл-листной римановой поверхности в области Dy на внешность однолистного полигонального контура схематизированной круговой решетки в области Dz получена на базе формулы Кристоффеля-Шварца:

2 = J[(r - Ф"1 )(г - Ф)]"' Я(г - ф^, )'•""' dr, (10)

г

где туп(и=1,..., пу) - точки на круге единичного радиуса, соответствующие угловым точкам полигонального контура уп ; я r„ == р в уп - внешние углы

однолистного полигонального контура круговой решетки профилей, соответственно, в угловых точках у„.

Каноническое уравнение комплексной скорости на однолистной римановой поверхности полигонального контура радиальной решетки малоканального энергетического регулятора с учетом теории вычетов представлено в виде:

¿Дсг-'ЬДг-ГеДг-----)

-----—(11)

Л(г-ф,_ i'""

П=1

Уравнение идеальной аэродинамической характеристики энергетического регулятора центробежного вентилятора получено виде:

Кт=КА+КкКу+Кч^, (12)

где К^ - коэффициент, характеризующий изменение теоретической циркуляции, от расхода потока и равный тангенсу угла наклона характеристики при Ку=0; Кк - коэффициент влияния циркуляции потока в полости высокого давления вентилятора на теоретическую циркуляцию; Къ -коэффициент влияния тандемности решетки профилей энергетического регулятора на его теоретическую циркуляцию; <jT - коэффициент тандемности управляющего потока.

Таким образом, задача сводится к построению алгоритма расчета Кя и Кк в зависимости от геометрических параметров проточной части регулятора.

В диссертации рассмотрены методы прикладного аэродинамического расчета регуляторов для частных случаев формы их проточной части: лопаточного, малоканального, безлопаточного, кусочно-гладких с переменным углом раскрытия.

В частности, для гладких профилей логарифмической спирали:

8Ф(Ф2 +l)smn3 (Ф2 -1)(Ф2 +20cos53 +1)'

Кх= 28ФС°ЗИз ■ (14)

* Ф +2Фсо^^3 +1

Из

выражений для Кя и Кк видно, что эффективность преобразования энергии потока в полости высокого давления корпуса вентилятора зависит от геометрических параметров регулятора.

Найденные соотношения позволили глубоко и всесторонне проанализировать влияние геометрических параметров на аэродинамические характеристики и адаптивность энергетических ре1уляторов.

Следует подчеркнуть, что для безлопаточного регулятора коэффициент Kq=0, Кц=\ то есть имеет место течение потока в регуляторе в форме безвихревой циркуляции, когда Кт=Ку.

V— г v 2. .гг —; (13)

С практической точки зрения принципиальное значение имеет исследование режимов безударного обтекания решетки профилей энергетического регулятора.

Соответствующие этому режиму коэффициенты радиальной составляющей скорости и теоретической циркуляции получены виде:

С'=-/ГгчгВ.; (15)

4Ф(Ф2 +1)

¡С =

(ф -1)

(16)

Уравнение идеальной аэродинамической характеристики центробежного вентилятора с энергетическим регулятором в диссертации получено в виде:

Н^Нл-К^-К.К.К]-

(17)

_ Чт+К^Щ 2 (9т+к,фц)

где qL =9т+9у = + \ Кп - коэффициент, характеризующий пропускную

способность регулятора; - коэффициенты, определенные по

результатам исследований Т.С. Соломаховой.

Математический анализ функции (17) показывает, что идеальная аэродинамическая характеристика центробежного вентилятора с энергетическим регулятором представляет собой степенную функцию коэффициента расхода, причем qт =д,та]1 соответствует центробежного вентилятора без регулятора, так как достигается при 11=0 (рис. 2). Ее отличает большой диапазон изменения по величине и форме в сравнении с аэродинамической характеристикой центробежного вентилятора без регулятора. Целенаправленный выбор геометрических параметров центробежного вентилятора и его энергетического регулятора позволяет в широком диапазоне изменять максимальный коэффициент теоретического давления вентилятора и, что принципиально важно, функциональную зависимость прироста коэффициента теоретического давления //! от коэффициента расхода qт.

1

Рис. 2. Удельная идеальная аэродинамическая характеристика вращающейся круговой решетки профилей с энергетическим регулятором: 1 -без энергетического регулятора; 2 - лопаточный энергетический регулятор; 3 малоканальный энергетический регулятор; 4 - безлопаточный энергетический регулятор

В диссертации получены уравнения, связывающие геометрические параметры энергетического регулятора с его энергетическими характеристиками, являющимися критериями подобия течения в нем и позволяющие производить теоретический расчет критериев эффективности энергетического регулятора.

Выражения для оптимальных значений диаметра и осевого смещения регулирующего устройства Дк, г определены из условия минимума потерь энергии:

Дк =0,21,

лад.О-з,

Ьц2 к/ж,

(18)

где Ьо - ширина регулятора, соответствующая расчетной глубине регулирования вентилятора; ж; - коэффициент потерь на трение;

= , (19)

Д.КуП,

где пк - число лопаток рабочего колеса центробежного вентилятора.

4. Моделирование. Экспериментальные исследования

энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов

Для обеспечения научной обоснованности и достоверности результатов экспериментальных исследований аэродинамики турбомашин на базе принципов В.А. Веникова о подобии сложных систем получены критерии подобия течения в вентиляторе с энергетическим регулятором: с;у -коэффициент подачи управляющего потока; Ну ~ коэффициент давления управляющего потока; ц - коэффициент подачи вентилятора; Ке - число Рейнольдса; М- число Маха.

На базе статистического метода линейного планирования эксперимента получены уравнения регрессии для расчета характеристик регулирующего устройства, обеспечивающего максимальную эффективность использования энергии управляющего потока, приращение к.п.д., а также наибольший рост области экономичных режимов работы.

Исследования проводились для всех типов радиальных энергетических регуляторов - лопаточного, малоканального и безлопаточного; при этом были получены принципиально важные для проектирования выводы: при оценке внешней аэродинамики регулятора максимальной эффективностью обладает лопаточный аппарат, в то время как при системном учете взаимовлияния внешней и внутренней аэродинамики наиболее эффективен безлопаточный энергетический регулятор. Обобщение исследований по определению коэффициентов регулируемости различных: конструктивных исполнений регуляторов показало наибольшую эффективность управления изменения ширины энергетического регулятора. Такой способ регулирования позволяет обеспечить в широком диапазоне постоянное соотношение скоростей управляющего потока и подачи вентилятора.

С учетом полученных результатов были проведены испытания модели центробежных вентиляторов с энергетическими и комбинированными регуляторами.

Полученные результаты, с достаточной достоверностью совпадающие с теоретическими данными, подтвердили существенную значимость для повышения адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов, расчета оптимальных значений геометрических параметров энергетического регулятора, его положения по отношению к рабочему колесу центробежного вентилятора.

Экспериментальные данные, равно как и теоретические исследования, указывают на высокую эффективность применения энергетических устройств для существенного повышения адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов.

На базе полученных теоретических и экспериментальных данных разработана методика синтеза радиальных аэродинамических схем энергетических регуляторов, обеспечивающих повышение адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов. В частности, с помощью указанной методики спроектированы аэродинамические схемы радиальных энергетических регуляторов: РЭР 97-85, РЭР 98-73. На рис. 3 приведены аэродинамические характеристики центробежного вентилятора Ц120-18 с энергетическим, комбинированным и осевым направляющими аппаратами по аэродинамической схеме РЭР 97-85. Указанные графики показывают, что рост глубины экономичного регулирования по давлению Кн по сравнению с наиболее совершенным осевым направляющим аппаратом (ОНА) составляет более 15 %, в случае применения комбинированного регулятора - более 33 %.

1

1

О

О

--— ■ 0,865 ^Ч. -1

\\ N4 >.0,6

•ч NN "Ту

г-ё о,•*--(>' 5- С-£~ 0,о5;<*-- V \ \

\ 41 6 5 -Ч>

0,07 0,12 0,17 0,22 0.25 4

Рис. 3. Аэродинамическая характеристика и области экономичных режимов работы вентилятора Ц 120-18: 1 - с ОНА; 2-е КЭР 97-85; 3 - с РЭР 97-85

Испытания вентилятора подтвердили высокую эффективность применения энергетических регуляторов для повышения адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов, а также достоверность проведенных теоретических и экспериментальных исследований.

5. Промышленная реализация и эффективность результатов исследований.

По результатам анализа вентиляционных режимов действующих шахт, их динамики за период с 1965 по 1995 гт. и соответствия полям проектных режимов спрогнозирована тенденция изменения режимов вентиляции для общешахтных и газоотводящих сетей многосвязных комбинированных вентиляционных систем угольных шахт и предложено поле проектных вентиляционных режимов.

На базе полученных данных с учетом наиболее совершенных радиальных аэродинамических схем спроектирован параметрический ряд энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов, обеспечивающих областями экономичной работы перекрытие поля проектных вентиляционных режимов угольных шахт. Разработаны конструкторская и эксплуатационная документация на энергетические и комбинированные регуляторы вентиляторов ВЦГ-7М, ВЦГ-9М.

Годовой экономический эффект от эксплуатации ГВУ в составе ВККП угольных шахт составляет: для УВЦГ-7М — 0,48 млн. руб.; для УВЦГ-9М -0,67 млн. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, на базе реализации эффекта повышения адаптивности центробежных вентиляторов за счет целенаправленного воздействия управляющего аэрогазодинамического потока струй на элементы проточной части регулирующих устройств, решена научная проблема повышения адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов. Научно обоснованы технические решения для создания шахтных центробежных вентиляторов главного и местного проветривания и газоотсасывающих вентиляторов.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Установлено, что причиной низкой функциональной и экономической эффективностей шахтных центробежных вентиляторов угольных шахт является несоответствие фактических вентиляционных режимов проектным. Действующие критерии оценки эффективности и адаптивности вентиляторов и их регулирующих устройств не в полной мере отражают их фактическую функциональную и экономическую эффективность.

2. Разработаны критерии оценки функциональной и экономической эффективностей регулирующих устройств шахтных центробежных

вентиляторов с учетом взаимозависимости процессов силового взаимодействия потоков проточной части регулятора центробежного вентилятора вентиляционных режимов.

3. Получена модель течения в проточной части радиального энергетического регулятора центробежного вентилятора. Показана эффективность управления циркуляцией за счет энергии аэрогазодинамического потока для повышения регулируемости вентиляторов.

4. Разработана теория аэродинамического расчета энергетического регулятора с профилями произвольной формы.

5. Предложены методы аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора для частных случаев формы профилей проточной части, позволяющие осуществлять прикладные инженерные расчеты.

6. Разработана математическая модель и получено аналитическое выражение идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором.

7. Предложен метод синтеза радиальных аэродинамических схем энергетических регуляторов высокоэкономичных адаптивных центробежных вентиляторов.

8. Разработан типоразмерный параметрический ряд энергетических регуляторов для газоотсасывающих вентиляторов комбинированного проветривания угольных шахт.

9. Сформулированные теоретические положения являются научной базой разработки конструкторских и технологических решений повышения адаптивности безопасности шахтных центробежных вентиляторов, подготовки нормативно-технической и эксплуатационной документации, направленных на обеспечение их фактической эксплуатационной эффективности.

10. Годовой экономический эффект от эксплуатации ГВУ с энергетическим регулятором на угольных шахтах составляет: для УВЦГ-7М — 0,48 млн руб.; для УВЦГ-9М - 0,69 млн руб.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК

1. Тимухин С. А. Особенности аэродинамического расчета энергетического направляющего аппарата шахтного радиального вентилятора / С. А. Тимухин, Н. В. Макаров, В. Ф. Копачев // Известия вузов. Горный журнал. - 2006. - №6. - С. 93 - 96.

2. Макаров Н. В. Регулирование центробежных вентиляторов энергетическим направляющим аппаратом / Н. В. Макаров, В. Ф. Копачев // Горное оборудование и электромеханика . - 2007. - №5. - С. 43 - 46.

3. Макаров Н. В. Расчет критериев аэродинамического подобия системы вентилятор - энергетический направляющий аппарат / Н. В. Макаров, С. В. Белов, В. И. Фомин, С. А. Волков // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. -№5. -С. 66 -69.

Статьи, опубликованные в научных сборниках

4. Копачев В. Ф. Обоснование типоразмерного ряда вентиляторов комбинированного проветривания шахт / В. Ф. Копачев, Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург, 11.04.2006. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. - С. 150 - 151.

5. Макаров Н. В. О регулировании шахтных центробежных вентиляторов энергетическим направляющим аппаратом / Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург, 11.04.2006. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. - С. 160 - 161.

6. Макаров Н. В. Перспективное направление повышения эффективности шахтных центробежных вентиляторов / Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург, 16.04.2007. -Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. - С. 112 - 113.

7. Макаров Н. В. Разработка метода аэродинамического расчета энергетического регулятора с профилями в виде логарифмической спирали / Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург, 21.04.2008. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 150- 151.

8. Макаров В. Н. Перспективное направление повышения адаптивности газоотсасывающих вентиляторов / В. Н. Макаров, Н. В. Макаров, Р. В. Закиев // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург, 21.04.2008. -Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 174 - 176.

Подписано в печать 13.11.2008 Бумага писчая

Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Формат 60x84/16 Печать на ризографе

Отпечатано в лаборатории множительной техники УГГУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 Уральский государственный горный университет

ВВЕДЕНИЕ.'.

1. Анализ состояния и пути повышения адаптивности шахтных центробежных вентиляторов.

1.1. Особенности вентиляционных режимов шахтных центробежных вентиляторов главного проветривания и газоотсасывающих вентиляторов.

1.2. Методы оценки эффективности шахтных вентиляторов.

1.3. Оценка эффективности энергопотребления шахтными вентиляторами.

1.4. Общая характеристика состояния проблемы повышения адаптивности шахтных центробежных вентиляторов.

Выводы.

2. Системный подход к эффективному регулированию установок шахтных центробежных вентиляторов.

2.1. Анализ известных способов и средств регулирования шахтных центробежных вентиляторов.

2.2. Механизм и особенности образования потерь давления в известных устройствах регулирования шахтных центробежных вентиляторов.

2.3. Методы оценки эффективности регулирующих устройств шахтных центробежных вентиляторов.

2.4. Анализ энергетических методов управления течением в турбомашинах.

2.5. Обоснование эффективности энергетического способа управления режимами работы центробежных вентиляторов для повышения их адаптивности.

Выводы.

3. Исследование закономерностей энергетического способа управления режимами работы шахтных центробежных вентиляторов.

3.1. Классификация энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов.

3.2. Общая характеристика состояния проблемы аэродинамического расчета ЭР.

3.3. Аэродинамика лопаточного ЭР с аналитическими профилями произвольной формы и малоканального ЭР.

3.4. Разработка методов аэродинамического расчета лопаточных ЭР с профилями в форме логарифмических спиралей.

3.5. Метод аэродинамического расчета лопаток ЭР с закрылками.

3.6. Аэродинамика безлопаточного ЭР.

3.7. Идеальная аэродинамическая характеристика рабочего колеса с ЭР.

3.8. Инженерный метод расчета параметров ЭР.

3.9. Разработка методов аэродинамического, расчета показателей эффективности ЭР.

3.10. Анализ результатов расчета параметров ЭР шахтного центробежного вентилятора.

Выводы.

4. Моделирование. Экспериментальные исследования ЭР шахтного центробежного вентилятора.

4.1. Критерии подобия системы поток - вентилятор с ЭР. g^

4.2. Экспериментальное оборудование и методика исследований. qq

4.3. Показатели достоверности испытаний и погрешности измерений. 94 '

4.4. Результаты исследований радиального ЭР шахтного центробежного вентилятора.-.

4.5. Исследования эффективности шахтных центробежных вентиляторов с ЭР.

4.6. Экспериментальные исследования КЭР шахтных центробежных вентиляторов.

Выводы.

5. Концепция развития шахтных центробежных вентиляторов с ЭР на 2008 - 2012 годы.

5.1. Дннамика вентиляционных режимов угольных шахт.

5.2. Обоснование, создание и внедрение типоразмерного параметрического ряда ЭР шахтных центробежных вентиляторов.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Непрерывный рост цен на энергоносители в условиях формирования рыночной экономики и сложности горногеологических условий отработки шахтных полей поднимают проблему обеспечения технической и экономической конкурентоспособности шахт на внутреннем и зарубежном рынках на уровень наиболее актуальной задачи для угольной промышленности России. Для решения этой проблемы ускоренными темпами ведется реструктуризация действующих и проектирование новых шахт с учетом передовых достижений горной науки, создание п внедрение современной техники.

Вентиляция как основной элемент обеспечения безопасных санитарно-гигиенических условий в шахтах, будучи вспомогательным технологическим процессом, потребляет, однако, значительную часть электроэнергии от общей энергоемкости горного предприятия.

На каждую тонну добытого угля в шахту подается до 30 тонн воздуха в зависимости от горнотехнических условий и способа вентиляции. Это приводит к тому, что в себестоимости угля доля затрат на вентиляцию может превышать 25 %. Именно поэтому задачи создания высокоадаптивных шахтных вентиляторов и научно-технического обоснования рациональных вентиляционных режимов постоянно были в центре внимания ученых и специалистов в области горной механики, научно-исследовательских, проектных институтов и заводов горного машиностроения.

Известные в настоящее время средства регулирования, по принципу действия относящиеся к механическим регуляторам, не обеспечивают требуемой адаптивности шахтных центробежных вентиляторов либо отличаются сложностью конструктивного исполнения, недостаточной надежностью в условиях эксплуатации на горных предприятиях.

В результате работа высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов приводит к функциональной и экономической неэффективности системы вентиляции. Для повышения адаптивности и эффективности энергопотребления шахтными центробежными вентиляторами в условиях их работы на сложную многосвязную вентиляционную систему необходимы принципиально новые, в частности, энергетические средства регулирования, подходы к обоснованию их аэродинамических параметров и конструкции. Указанные факторы лежат в основе актуальности проблемы, решаемой в диссертационной работе.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с план-заказом головной темы 0701 компании «Росуголь» в рамках целевой комплексной программы Ц070110, а также тематических планов научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «УГГУ» (Г. 5, Г. 24), проводимых по заданию Федерального агентства по образованию РФ.

Цель работы состоит в разработке метода расчета регуляторов с энергетическим управлением обтеканием для решения научной задачи повышения адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов и научного обоснования технических решений для создания энергетических устройств регулирования центробежных вентиляторов.

Идея работы основана на использовании эффекта повышения регулируемости адаптивности и экономичности центробежных вентиляторов при целенаправленном воздействии управляющего аэрогазодинамического потока на элементы проточной части устройств регулирования режима их работы.

Задачи исследований. В диссертации поставлен и решен ряд взаимосвязанных задач, основными из которых являются:

- анализ фактических параметров вентиляции угольных шахт н составление прогноза полей вентиляционных режимов;

- обоснование необходимости системного подхода к определению аэродинамических параметров энергетических регуляторов режима работы шахтных центробежных вентиляторов;

- разработка критериев эффективности энергетических регуляторов;

- изучение механизма образования потерь в энергетическом регуляторе центробежного вентилятора;

- теоретический расчет идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором;

- разработка энергетических регуляторов центробежных вентиляторов по результатам теоретических и экспериментальных исследований;

- обоснование и разработка технических условий эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическим регулятором.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Взаимодействие центробежного вентилятора и шахтной вентиляционной сети определяется степенью изменения кинематических параметров потока в рабочем колесе вентилятора и радиальном энергетическом регуляторе, которые находятся во взаимосвязи с показателями его функциональной и энергетической эффективности.

2. Целенаправленное воздействие управляющего аэрогазодинамического потока на элементы проточной части регулирующих устройств обеспечивает повышение адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов.

3. Зависимость характеристик радиального энергетического регулятора и критериев подобия управляющего потока от параметров аэродинамической схемы центробежного вентилятора.

4. Аэрогазодинамическая связь проточной части центробежного вентилятора и радиального энергетического регулятора обеспечивает эффективное преобразование энергии потока, тем самым позволяя существенно влиять на форму теоретической характеристики вращающейся круговой решетки с регулятором.

Методы исследований:

- анализ фактических и прогнозируемых полей вентиляционных режимов, разработка критериев эффективности энергетических регуляторов выполнены по материалам исследований НИИГМ им. М.М. Фёдорова;

- теоретическое обоснование и разработка методов аэродинамического расчета энергетических регуляторов со струйным управлением циркуляцией выполнены с использованием теории радиальной решетки профилей, теории аэрогазодинамики тел со струями, теории турбулентных струй, метода конформного преобразования, теории функций комплексного переменного и вычетов;

- основные результаты экспериментальных исследований получены с использованием методов корреляционного и регрессионного анализов и методов минимизации функций Бокса-Уилсона и покоординатного спуска.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- многосторонними теоретическими исследованиями аэродинамики энергетических регуляторов со струйным управлением обтеканием на основе современных математических методов расчета в области аэрогазодинамики и статистической обработки экспериментальных данных;

- достаточной сходимостью результатов испытаний вентиляторов, выполненных по известным аэродинамическим схемам и с энергетическими регуляторами, предложенными в диссертации;

- точностью измерений и порогом чувствительности испытательных стендов, при которых с вероятностью 0,95 погрешность исследуемых параметров потока в радиальном энергетическом регуляторе центробежного вентилятора не превышает 0,5 %, а их изменений - 10 % и сходимостью полученных аналитических уравнении с результатами физических экспериментов в пределах 5 - 7 %;

- положительными результатами приемочных испытаний опытных образцов вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые: получена картина течения в проточной части радиального энергетического регулятора центробежного вентилятора. Показана эффективность управления циркуляцией за счет энергии аэрогазодинамического потока для повышения регулируемости вентиляторов;

- разработана математическая модель аэродинамики радиального энергетического регулятора с профилями произвольной формы; предложен алгоритм аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора для частных случаев формы профилей проточной части;

- получено уравнение теоретической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором.

Личный вклад состоит:

- в установлении первопричин низкой функциональной и экономической эффективности вентиляторных установок угольных шахт в условиях обеспечения ими безопасных санитарно-гигиенических условий;

- в экспериментальном и теоретическом обосновании модели процесса управления циркуляцией энергетическим регулятором центробежного вентилятора;

- в разработке теории аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора с профилями произвольной формы, а также в рассмотрении теории для частных случаев формы профилей проточной части;

- в теоретическом расчете идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором;

- в обосновании и разработке технических условий эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Практическая ценность работы заключается в том, что сформулированные в ней научные и технические основы разработки энергетических регуляторов шахтных центробежных вентиляторов позволяют:

- рассчитывать показатели эффективности шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами на стадии их проектирования;

- разрабатывать алгоритмы синтеза и проектировать радиальные аэродинамические схемы энергетических регуляторов центробежных вентиляторов в соответствии с конкретными техническими заданиями; разрабатывать технические условия эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов с энергетическими регуляторами.

Реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы использованы для:

- обеспечения эффективного проветривания угольных шахт при комбинированном проветривании с помощью газоотсасывающих вентиляторных установок и вентиляторных установок главного проветривания;

- разработки технических условий, формуляров, руководства по эксплуатации, конструкторской документации на энергетические регуляторы газоотсасывающих вентиляторных установок УВЦГ-7М, УВЦГ-9М.

Внедрение разработанных в рамках диссертации энергетических регуляюров шахтных вентиляторов позволило повысить эффективность проветривания при отработке выемочных столбов высокопроизводительными механизированными очистными забоями на шахтах Кузбасса и Воркуты.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались на научно-практических конференциях УГГУ в период с 2006 по 2008 гг.; на научных симпозиумах «Неделя горняка МГГУ» (г. Москва, 2007, 2008 гг.); на Всероссийских конкурсах «Моя законотворческая инициатива» (г. Москва, 2007, 2008 гг.)); на научно-техническом совете Артемовского машиностроительного завода «Вентпром» (г. Артемовский, 2006, 2007 гг.); на научно-техническом совете НИПИгормаш (г. Екатеринбург, 2008 г.); на производственно-техническом совете компании «Южкузбассуголь» (г. Кемерово, 2006 г.); на Всероссийских конкурсах Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «СТАРТ-07» (г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2007 г.), «СТАРТ-08» (г. Челябинск, ЮрГУ, 2008 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми научных работах, из них три в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 124 наименования, и приложения. Работа содержит 105 страниц машинописного текста, 31 рисунок и 4 таблицы.

Выводы

1. На базе радиальных аэродинамических схем энергетических регуляторов, спроектированных по разработанной в диссертации методике в испытательном центе «ТУРМАШ» проведены испытания моделей центробежных вентиляторов с ЭР, подтвердившие соответствие их параметров расчетным данным.

2. В соответствие с федеральной целевой программой «Безопасность труда в угольной промышленности» разработано техническое задание на создание параметрического типоразмерного ряда энергетических регуляторов газоотсасывающих вентиляторов.

3. В установленном порядке разработана конструктивно-технологическая документация на газоотсасывающие вентиляторы ВЦГ-7М, ВЦГ-9М с РЭР и КЭР. Изготовлен опытный образец, проведены приемочные испытания на шахтах Кузбасса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, на базе реализации эффекта повышения адаптивности центробежных вентиляторов за счет целенаправленного воздействия управляющего аэрогазодинамического потока струй на элементы проточной части регулирующих устройств, решена научная проблема повышения адаптивности высокоэкономичных шахтных центробежных вентиляторов. Научно обоснованны технические решения для создания шахтных центробежных вентиляторов главного и местного проветривания и газоотсасывающих вентиляторов.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Установлено, что причиной низкой функциональной и экономической эффективностей шахтных центробежных вентиляторов угольных шахт является несоответствие фактических вентиляционных режимов проектным. Действующие критерии оценки эффективности и адаптивности вентиляторов и их регулирующих устройств не в полной мере отражают их фактическую функциональную и экономическую эффективность.

2. Разработаны критерии оценки функциональной и экономической эффективностей регулирующих устройств шахтных центробежных вентиляторов с учетом взаимозависимости процессов силового взаимодействия потоков проточной части регулятора центробежного вентилятора вентиляционных режимов.

3. Получена картина течения в проточной части энергетического регулятора центробежного вентилятора. Предложена модель процесса регулирования давления в рабочем колесе, позволившая научно обосновать эффективность использования энергии аэрогазодинамического потока полости корпуса центробежного вентилятора для повышения его адаптивности и экономичности.

4. Разработана теория аэродинамического расчета энергетического регулятора с профилями произвольной формы.

5. Предложены методы аэродинамического расчета радиального энергетического регулятора для частных случаев формы профилей проточной части, позволяющие осуществлять прикладные инженерные расчеты.

6. Разработана математическая модель и получено аналитическое выражение идеальной аэродинамической характеристики вращающейся круговой решетки с энергетическим регулятором.

7. Предложен метод синтеза радиальных- аэродинамических схем энергетических регуляторов высокоэкономичных адаптивных центробежных вентиляторов.

8. Разработан типоразмерный параметрический ряд энергетических регуляторов для ГВУ комбинированного проветривания угольных шахт.

9. Сформулированные теоретические положения являются научной базой разработки конструкторских и технологических решений повышения адаптивности шахтных центробежных вентиляторов, подготовки нормативно-технической и эксплуатационной документации, направленных на обеспечение их фактической эксплуатационной эффективности.

10. Годовой экономический эффект от эксплуатации ГВУ с энергетическим регулятором на угольных шахтах составляет: для УВЦГ-7м — 0,48 млн. руб.; для УВЦГ-9м - 0,69 млн. руб.

1. Абрамович Н. Г. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976. -888 с.

2. Абрамович И. Г. Уравнения математической физики / И. Г. Абрамович, В. И. Левин М.: Наука, 1969. - 286 с.

3. Авдеев Н. П. Исследование пространственного пограничного слоя и методов управления им в рабочих колесах центробежных компрессоров: Автореф.дис. . канд. техн. наук: 05.05.06. — Л., 1974. — 18 с.

4. Бабак Г. А. Исследование и разработка высокоэкономичных шахтных вентиляторных установок главного проветривания: Автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.05.06. Новочеркасск, 1971. - 52 с.

5. Бабак Г. А. О технико-экономическом уровне шахтных вентиляторов главного проветривания / Г. А. Бабак, О .М. Щукина / Вопросы горной механики: Сб. науч. тр. М.: Госгортехиздат, 1963, №14. -С. 3-23.

6. Бабак Г. А. Новые высокоэкономичные шахтные центробежные вентиляторы / Г. А. Бабак, В. В. Пак // Вопросы горной механики: Сб. науч. тр. М.: Недра, 1967, №19.-С. 8-18.

7. Бабак Г. А. Анализ регулируемости вихревого направляющего аппарата / Г. А. Бабак, В. Н. Макаров // Горная механика: Сб. науч. тр. -Донецк: НИИГМ им. М.М.Федорова, 1992, вып.2. С. 27-32.

8. Бабак Г. А. К вопросу о глубине регулирования вентиляторов главного проветривания / Г. А. Бабак, Н. я. Лазукина, М. А. Левина, А. Е. Неймана // Уголь. 1970. - №3 - С. 65-68.

9. Бабак Г. А. О влиянии максимального и средневзвешенного статического к.п.д. шахтных установок главного проветривания на их средний эксплуатационный статический к.п.д. / Г. А. Бабак, О. М. Щукина

10. Шахтные стационарные установки: Сб. науч. тр. М.: Недра, 1972, вып. 26.-С. 84-88.

11. Бабак Г. А. Регулирование шахтных центробежных вентиляторов главного проветривания осевыми направляющими аппаратами. Шахтные вентиляторы и вентиляционные установки: Сб. науч. тр. — М.: Углетехиздат, 1957. С. 77-97.

12. Бабак Г. А. О регулировании центробежных вентиляторов главного проветривания / Г. А. Бабак, В. В. Пак // Труды ИГД АН УССР: Сб. науч. тр. М.: Госгортехиздат, 1960 - С. 92-99.

13. Бабак Г. А. Исследование некоторых закономерностей регулирования центробежных вентиляторов поворотными закрылками лопаток рабочих колес / Г. А. Бабак, И. В. Богатов // Вопросы горной механики: Сб. науч. тр. М.: Недра, 1967, №19 - С. 19-30.

14. Байбаков О. В. Лабораторный курс гидравлики и насосов. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1961. -248 с.

15. Богатов И. В. Исследование шахтных центробежных вентиляторов главного проветривания с поворотными закрылками лопаток рабочих колес: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.06. Донецк, 1971. — 169 с.

16. Бондаренко А. Д. Состояние и перспективы развития вентиляторов главного проветривания / А. Д. Бондаренко, Г. А. Крупицкая, А. А. Талашов М.: ЦНИЭИуголь, 1977. - 42 с.

17. Белоцерковский С. М. Численные методы в сингулярных интегральных уравнениях / С. М. Белоцерковский, И. К. Лифанов — М.: Наука, 1985.-256 с.

18. Бусыгин К. К. Состояние проветривания шахт Донбасса / К. К. Бусыгин, А. К. Бобров, В. М. Шейко, Л. Ф. Гранкин // Борьба с газом и пылью в угольных шахтах: Сб. науч. тр. — Донецк: МакНИИ, 1970, вып.6. -С. 24-34.

19. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые. Методы аэродинамических испытаний. М.: МНТКС, 1990. - 22 с.

20. Горлин С. М. Экспериментальная аэродинамика. — М.: Высшая школа, 1970.-423 с.

21. Гуревич М. И. Теория струй идеальной жидкости. — М.: Наука, 1979.-536 с.

22. Дорфмаи А. Ш. Приближенный метод расчета потерь в криволинейных диффузорах при отрывных течениях / А. Ш. Дорфман, М. И. Сайковский // Промышленная аэродинамика: Сб. науч. тр. — М.: Машиностроение, 1966, вып. 28. — С. 98-119.

23. Загс Н. А. Аэродинамика крыла с остсасывнием и со сдуванием пограничного слоя. — Труды Военно-воздушной ордена Ленина академика РККА им.Н. Е.Жуковского. М.: Оборонгиз, 1940, вып.54. - 71 с.

24. Идельчик И. Е. Аэродинамика технологических аппаратов. — М.: Машиностроение, 1983.-351 с.

25. Иванов О. П., Манченко В. О. Аэродинамика и вентиляторы. Л.: Машиностроение, 1986. — 280 с.

26. Ковалевская В. И. Регулирование центробежных вентиляторов // -Изв.вузов. Горный журнал. 1983. — №3. — С. 81-86.

27. Ковалевская В. И. Шахтные центробежные вентиляторы / В. И. Ковалевская, Г. А. Бабак, В. В. Пак — М.: Недра, 1976. 320 с.

28. Ковалевская В. И. Влияние механизма поворота закрылков на экономичность вентиляторов / В. И. Ковалевская, В. А. Спивак // Электрические станции. 1973. — №2. — С. 94.

29. Косарев Н. П. Разработка и, исследование способов и средств повышения эффективности эксплуатации * рудничных главных вентиляторных установок (ГВУ) с осевыми вентиляторами: Автореф. дис. . канд. тех. наук: 05.05.06 — Свердловск, 1979. — 23 с.

30. Клебанов Ф. С. Выбор обобщенных показателей качества шахтных вентиляционных систем / Ф. С. Клебанов, Э. В. Карагодина // Уголь.- 1985 -№3. — С. 16-19.

31. Лейбензон Л. Регулируемые электроприводы переменного тока с индукторными муфтами скольжения. — М. — Л.: Энергия, 1965. — 57 с.

32. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. -736 с.

33. Макаров В. Н. Повышение эффективности шахтных центробежных вентиляторов главного проветривания / В. Н. Макаров, В. А. Агушев, Е.И. Ковыров // Горные машины: Сб. науч. тр. Свердловск: НИПИгормаш, 1982.-С. 121-127.

34. Макаров В. Н. Повышение адаптивных свойств шахтных вентиляторов управлением обтеканием лопаток рабочего колеса. Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1981 - С. 11-15.

35. Макаров В. Н. Исследование и разработка энергетических методов повышения эффективности шахтных установок главного проветривания с центробежными вентиляторами. — Горные машины. — Свердловск: НИПИгормаш, 1984. — 11 с.

36. Макаров В. Н. Повышение качества шахтных вентиляторов / В. Н. Макаров, А. В. Бухмастов // Уголь. 2001. - №6. - С. 54-55.

37. Макаров В. Н. Повышение эффективности эксплуатации установок главного проветривания с центробежными вентиляторами / В. Н. Макаров, В. Ф. Копачев // Изв. вузов. Горный журнал 2001. - №6. - С. 85-87.

38. Макаров В.Н. Радиальные и осевые вентиляторы для промышленности / В. Н. Макаров, В. А. Агушев, С. Ю. Замараев // Водоснабжение и сантехника. — 1994. -№9. С. 11-13.

39. Макаров В. Н. Пылеуловитель ПС 5 / В.Н. Макаров, В. И. Кутаев, В. А. Агушев // Уголь. - 1994. - №11 - С. 5-6.

40. Макаров В. Н. Вентилятор ВФ-24 для систем очистки газов на Братском алюминиевом комбинате / В. Н. Макаров, М. Л. Макаров, П. П. Латышев // Уголь. 1993. - №7. - С. 11-12.

41. Макаров В. Н. Исследование эффективности вихревого направляющего аппарата / В. Н. Макаров, Г. А. "Бабак // Горная механика: Сб. науч. тр. Донецк: НИИГМ им. М.М.Федорова, 1992. - С. 32-39.

42. Макаров В. Н. Научно-технические основы разработки блочно-модульноп конструкции вентилятора ВОМ-18 / В. Н. Макаров, В. И. Кутаев, В. А. Агушев, Е. И. Ковыров // Уголь. 1993. - №4. - С. 32-34.

43. Макаров Н. В. О регулировании шахтных центробежных вентиляторов энергетическим направляющим аппаратом / Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург,1104.2006. Екатеринбург, изд-во УГГУ, 2006. - С. 160 - 161.

44. Макаров Н. В. Регулирование центробежных вентиляторов энергетическим направляющим аппаратом/ Н. В. Макаров, В. Ф. Копачев // Горное оборудование и электромеханика . 2007. - №5. - С. 43 - 46.

45. Макаров Н. В. Перспективное направление повышения эффективности шахтных центробежных вентиляторов. / Н. В. Макаров // Горнопромышленная декада: Материалы науч-практ. конф. г. Екатеринбург,1604.2007. Екатеринбург, изд-во УГГУ, 2007. - С. 112 - 113.

46. Макаров Н. В. Расчет критериев аэродинамического подобия системы вентилятор энергетический направляющий аппарат / Н. В. Макаров, С. В. Белов, В. И. Фомин, С. А. Волков // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - №5. - С. 66 - 69.

47. Пак В. В. Оценка погрешности при определении к.п.д. вентиляторов / В. В. Пак, Э. С. Мариновскпй // Горные машины и автоматика: Сб. науч. тр. -М.: Недра, 1966, №12 С. 45-47.

48. Патрушев М. А. Совершенствование проектирования угольных шахт / М. А. Патрушев, Е. А. Самойленко, В. Н. Ус Донецк: Донбасс, 1976.- 126 с.

49. Петров Н. Н. Исследование эволюции шахтных вентиляционных систем / Н. Н. Петров, Ю. М. Кайгородов // Автоматическое управление в горном деле: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1974. - С. 126-136.

50. Петров Н. Н. Об эволюции вентиляционных систем шахт Кузбасса / Н. Н. Петров, Ю. М. Кайгородов // Автоматическое управление в горном деле: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1974. - С. 50-57.

51. Петров Н. Н. Оптимизация параметров главных вентиляторных установок шахт. Автоматическое управление в горном деле: Сб. науч. тр. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1971.-С. 136-146.

52. Петров Н. Н. Методы оценки эффективности шахтпых вентиляторных установок. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых: Сб. науч. тр. — Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1975. С. 38-46.

53. Петров Н. Н. Об эволюции вентиляционных систем шахт Кузбасса / Н. Н. Петров, Ю. М. Кайгородов // Автоматическое управление в горном деле: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1971. - С. 67-72.

54. Поликовский В. И. Вентиляторы, воздуходувки, компрессоры. — М. Л.: Машгиз, 1938. - 267 с.

55. Прандтль Л. Гидро и аэромеханика / Л. Прандтль, О. Титьенс. -М.: ОНТИ НКТП СССР, 1935, т.2. 283 с.

56. Рихтер Л. А. Тяга и дутье на тепловых электростанциях. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1962. — 200 с.

57. Седов Л. И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1973, т.1.536 с.

58. Селезнев К. П. Теория и расчет турбокомпрессоров / Ю. С. Подобуев, С. А. Анисимов. Л.: Машиностроение, 1968. — 406 с.

59. Соломахова Т. С. Расчет аэродинамических характеристик вращающихся круговых решеток профилей, очерченных по логарифмическим спиралям. Промышленная аэродинамика: Сб. науч. тр. — М.: Машиностроение, 1966, вып.28. — С. 33-59.

60. Соловьев Ю. Н. Сравнение экспериментальных результатов с учетом точности их получения на примере исследования насосов. Исследование гидромашин: Сб. науч. тр. — М.: ВИГМ, 1975, вып.35. С. 76-88.

61. Стекольщиков Г. Г. Проветривание выемочных участков через выработанного пространства. Вопросы безопасности работ на угольных предприятиях: Сб. науч. тр. Кемерово: ВостНИИ, 1993. - 70-74 с.

62. Смирнов В. И. Курс Высшей математики.- М.: Наука, 1974, т.З, ч.2.-672 с.

63. Терещенко Ю. М. Аэродинамические характеристики плоских диффузорных решеток с управлением циркуляцией выдувом воздуха через щель на спинку лопатки. Авиационная техника: Сб. науч. тр. Казань: Изв. вузов, 1976, №4. - С. 98-101.

64. Терещенко Ю. М. Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов компрессоров. М.: Машиностроение, 1988. -168 с.

65. Тимме В. А. Оптимизация технико-экономических параметров гидротурбин.—Л.: Машиностроение, 1976.-271 с.

66. Тимухин С. А. Обоснование и обеспечение рациональных режимов эксплуатации шахтных главных вентиляторных установок: Дис. . д-ра. техн. наук: 05.05.06. Екатеринбург, 1998. -246 с.

67. Тимухин С. А. Особенности аэродинамического расчета энергетического направляющего аппарата шахтного радиального вентилятора / С. А. Тимухин, Н. В. Макаров, В. Ф. Копачев // Известия вузов. Горный журнал. — 2006. — №6. — С. 93 96.

68. Экк Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. — М.: Госгортехиздат, 1959. — 566 с.

69. Эккерт Б. Осевые и центробежные компрессоры. — М.: Машгиз, 1959.-679 с.

70. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1975. —471 с.

71. A.c. 909337 СССР, МКИ3 F 04 D 29/46. Входной патрубок центробежного вентилятора / В. Н. Макаров (СССР). №2827616/25-06 -Заявл. 09.10.79. - Опубл. в Б.И., 1982, №8.

72. A.c. 931984 СССР, МКИ3 F 04 D 29/56. Осевой направляющий аппарат вентилятора / Г. А. Бабак, В. Н. Макаров (СССР). №3214322/2506 - Заявл. 08.12.80. - Опубл. в Б.И., 1982, №20.

73. A.c. 964255 СССР, МКИ3 F 04 D 29/30. Лопатка центробежного вентилятора / Г. А. Бабак, Я. Я. Ульрих, В. И. Макаров (СССР). -№3215254/25-06 Заявл. 08.12.70. - Опубл. в Б.И., 1982, №37.

74. A.c. 989160 СССР, МКИ3 F 04 D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / Г. А. Бабак, В. П. Макаров, С. Ю. Замараев (СССР). №3324760/25-06 - Заявл. 21.07.81. - Опубл. в Б.И., 1983, №2.

75. A.c. 992839 СССР, МКИ3 F 04 D 29/56/ Лопатка рабочего колеса центробежного вентилятора / Г. А. Бабак, В. Н. Макаров, Ю. М. Козлов и др (СССР). №3293313/25-06 - Заявл. 26.05.81. - Опубл. в Б.И., 1983, №4.

76. A.c. 1089301 СССР, МКИ3 F 04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров (СССР). №3527274/25-06 - Заявл. 24.12.82. -Опубл. вБ.И., 1984, №1.

77. A.c. 11257293 СССР, МКИ3 F04 D 17/08. Рабочее колесо центробежного вентилятора / Г. А. Бабак, В. Н. Макаров, я. я. Ульрих, М.П. Юрьев (СССР). №3837953/25-06 - Заявл. 10.01.85. - Опубл. в Б.И., 1986, №34.

78. A.c. 1437582 СССР, МКИ3 F 04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров, С. Ю. Замараев (СССР). №4152686/25-06 -Заявл. 16.09.86. - Опубл. в Б.И., 1988, №42.

79. A.c. 1590679 СССР, МКИ3 F 04 D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, М. П. Юрьев (СССР). №4281232/25-06-Заявл. 15.06.88. Опубл. в Б.И., 1990, №33.

80. A.c. 1663235 СССР, МКИ3 F 04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров, Ю. А. Черевков (СССР). №4441742/06 -Заявл. 15.06.88. - Опубл. в Б.И., 1991, №26.

81. A.c. 1726850 СССР, МКИ3 F 04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. И. Макаров, В. И. Ковалевская (СССР). №4808850/06 -Заявл. 04.04.90. - Опубл. В Б.И., 1992, №14.

82. A.c. 1767235 СССР, МКИ3 F04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров, С. Ю. Замараев (СССР). №4845326/06 -Заявл. 02.07.90. - Опубл. в Б.И., 1992, №37.

83. Патент 909338 РФ, МКИ3 F 04 D 29/46. Осевой направляющий аппарат центробежного вентилятора / В. И. Макаров (СССР). -№2877109/25-06-Заявл. 31.01.80. Опубл. в Б.И., 1982, №8.

84. Патент 924430 РФ, МКИ3 F 04 D 29/56. Осевой направляющий аппарат центробежного вентилятора / В. Н. Макаров (СССР). -№2843213/25-06 Заявл. 23.11.79. - Опубл. в Б.И., 1982, №16.

85. Патент 953276 РФ, МКИ3 F 04 D 29/32. Осевой вентилятор / В. Н. Макаров, Ю. М. Козлов (СССР). №2925682/25-06 - Заявл. 19.03.80. -Опубл. в Б.И., 1982, №31.

86. Патент 954759 РФ, МКИ3 F 27 В 11/00. Направляющий аппарат циркуляционного вентилятора кол паковых печей / В. Н. Макаров, С. С. Юдочкин, Ю. М. Козлов (СССР). №3247181/22-02 - Заявл. 13.02.81. -Опубл. вБ.И., 1982, №32.

87. Патент 994807 РФ, МКИ3 Б 04 Б 29/30. Лопатка рабочего колеса центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, Ю. М. Козлов, М. П. Юрьев (СССР). №3359272 - Заявл. 03.12.81. - Опубл. в Б.И., 1983, №5.

88. Патент 994943 РФ, МКИ3 Б 04 Б 25/08. Устройство для замера статического давления преимущественно в осевом реверсивном вентиляторе / В. Н. Макаров, М. П. Юрьев, Я. Я. Ульрих и др (СССР). -№3298477/25-06 Заявл. 08.06.81. - Опубл. в Б.И., 1983, №5.

89. Патент 1011911 РФ, МКИ3 Б 04 Б 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, Ю. М. Козлов, М. П. Юрьев (СССР). №3371929/25-06 - Заявл. 25.12.81. - Опубл. в Б.И., 1983, №14.

90. Патент 2009375 РФ, МКИ3 Б 04 р 17/08. Центробежный вентилятор / В. И. Макаров (СССР). №4955599/25-06 - Заявл. 17.06.91. -Опубл. вБ.И., 1994, №5.

91. Патент 2009379 РФ, МКИ3 Б 04 О 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров (РФ). №5025930/06 - Заявл. 23.12.91.-Опубл. в Б.И., 1994, №5.

92. Патент 2011892 РФ, МКИ3 Б 04 Э 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, Ю. М. Козлов (РФ). -№4879707/06 Заявл. 13.08.90. - Опубл. в Б.И., 1994, №8.

93. Патент 2013664 РФ, МКИ3 Б 04 Б 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. И. Макаров, В. Я. Заслов, М. П. Юрьев (РФ).-№4800881/06-Заявл. 18.01.90. Опубл. в Б.И., 1994, №10.

94. Патент 2029135 РФ, МКИ3 Б 04 Б 17/08. Центробежный вентилятор / В. И. Макаров (РФ). №5042959/06 - Заявл. 23.12.91. -Опубл. вБ.И., 1995, №5.

95. Патент 2029136 РФ, МКИ3 Б 04 Б 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров (РФ). №5066602/06 - Заявл. 05.08.92. -Опубл. вБ.И., 1995, №5.

96. Патент 2029137 РФ, МКИ3 Б 04 Э 25/08. Вентилятор / В. А. Агушев, В. Н. Макаров (РФ). 5025780/06 - Заявл. 29.08.91. - Опубл. в Б.И., 1995, №5.

97. Патент 2029138 РФ, МКИ3 F 04 D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров (РФ). №5045395/06 — Заявл. 29.04.92. - Опубл. в Б.И., 1995, №5.

98. Патент 2032860 РФ, МКИ3 F 24 Н 3/04. Электрический воздухонагреватель / В. Н. Макаров, В. А. Агушев, А. А. Тютин и др (РФ). -№5025779/06 Заявл. 29.08.91. - Опубл. в Б.И., 1995, №10.

99. Патент 2047007 РФ, МКИ3 F 04 D 17/08. Центробежный вентилятор / В. Н. Макаров (РФ). №5025931/06 - Заявл. 23.12.91. -Опубл. вБ.И., 1995, №30.

100. Патент 2049637 РФ, МКИ3 В 23 К 35/365. Состав электродного покрытия / Н. А. Мариев, В. Н. Макаров, А. Я. Ханин и др (РФ). -№3032120/08-Заявл. 18.06.93. Опубл. в Б.И., 1995, №34.

101. Патент 2061908 РФ, МКИ3 F 04 D 27/00. Предохранительный стопор газоотсасывающего вентилятора / Г. Г. Стекольщиков, В. А. Агушев, В. Н. Макаров и др (РФ). №93050931/06 - Заявл. 10.11.93 Опубл. в Б.И., 1996, №16.

102. Патент 2061910 РФ, МКИ3 F 04 D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, Ю. А. Черевков (РФ). -№93056086/06-Заявл. 17.12.93. Опубл. в Б.И., 1996, №16.

103. Патент 2062363 РФ, МКИ3 F 04 D 29/66. Глушитель шума вентилятора / В. А. Агушев, В. И. Кутаев, В. Н. Макаров и др. (РФ). -№93019591/06-Заявл. 13.04.93. Опубл. в Б.И., 1996, №17.

104. Патент 2062908 РФ, МКИ3 F 04 D 19/00. Осевой вентилятор / В. И. Кутаев, В. Н. Макаров, М. Л. Макаров (РФ). №93030886/06 - Заявл. 18.06.93.-Опубл. в Б.И., 1996, №18.

105. Патент 2067694 РФ, МКИ3 F 04 D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / Ю. А. Гончаров, В. Н. Макаров, В. И. Ковалевская (РФ). №92010546/06 - Заявл. 08.12.92. - Опубл. в Б.И., 1996, №28.

106. Заявка 92-003856/06(049599) М.кл. 5 Г 04 Д 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / В. Н. Макаров, Ю. А. Гончаров. Заявл. 05.11.92. Положительное решение от 18.10.93.

107. Bodzian G. Einfluss der Eintritts-Spaltweitc bei Radialvenlilatoren anf das Grenzschichtablöseverhalten entlang der Deckscheibenkrümmug. — Ströraungsmech. und Strömungsmasch, 1973, N 14, s.29-70.

108. Eck B. Die neuere Enturcklung der Radial Ventilatoren. Technische Rundschau, 1962, H.54, N 20, s. 1-5.

109. Englar R.J. Circulation Control for High Lift and Drag Generation on STOL Aircraft. J. Aircraft, 1975, v.12, №5, p. 457-463.

110. Hubbartt I.E., Bangert L.M. Turbulent Boundary layer control by a wall let. AIAA. Paper, 1970, N 107, p. 1-12.

111. Hönmann W. Zum Problem der Optimalen Laufradbreite bei Radialventilatoren. -Heiz. -Lüft. -Haustechnik., 1961, b.12, N 6, s. 161-167.

112. Howell A.R., The theory of arbitrary aerofoils in cascades. Phil, 1948 Mag. 39299, p. 19-35.

113. Kida T., Miyai Y. An Alternative Approach to the High Aspect Ratio Wing with let Flap by Matchcd Asymptotic Expansions. Aeronautical Quarterly. 1978, v. 29, N 4, p. 227-250.

114. Lan C.E. A Quasi-Vortex-Lattice Method in Thin Wing Theory. -1.Aircraft, 1974, v. 11, N 9, p. 518-527.

115. Mendelchall M.R., Spangler S.B. Calculation of the Longitudinal Aerodinamic Characteristics of Upper-Surface-Blow Wing-Flap Configurations. -AIAA, Paper, 1979,N 120.- 11 p.

116. Shen C.C., Lopes M.L., WassonN.F. let-Wing Lifting Surface Theory Using Elementary Vortex Distributions. I.Aircraft, 1975, v. 12, N 5, p. 448456.

117. The ODORSEN, T. Theory of wing sections of arbitrary shape. NASA, 1931.-411 p.

118. Thwaites B. Incompressible Aerodynamics. — Oxford: Clarendon Press, 1960, p. 305-313.