Мета. Розроблення методики експериментального дослідження коефіцієнта тертя для пневмотранспортних систем газових середовищ з застосуванням методу теорії подібності і розмірності, що уможливлює розширення числа факторів і інтервалу шляхом їх групування в безрозмірні критерії подібності. Методика. Для експериментальних досліджень коефіцієнта тертя повітря вибрано планований експеримент. Головними факторами були тиск, діаметр трубопроводу, витрата повітря. Критерієм відгуку – розрахунковий коефіцієнт тертя повітря. Застосували повний факторний експеримент на трьох рівнях при трьох факторах в околі вибраної точки x01 = 0,0028 м, х02 = 1,5 кПа і х03 = 0,003504 м3/с. Як альтернативу повному факторному експерименту, транспортування повітря в трубопроводі підпорядкували методу пропорційності і комбінації чисел подібності через рівняння зв’язків. У рівнянні перша складова є величина, обернена до числа Рейнольдса (1/Re), друга складова – обернена величина критерію Галілея (1/Ga), третя складова – число Ейлера (Еu), а відношення η2/d2 має явний фізичний зміст – швидкості суміші. Застосували повний факторний експеримент на трьох рівнях при двох факторах в околі вибраної точки Re(x01) = 8532,5 і Eu(х02) = 8424. Результати. Коефіцієнт тертя повітря за збільшення діаметра умовного проходу вакуумпроводу і зменшення об'ємної витрати повітря у середовищі низького вакууму зростає, що зумовлено зменшенням середньої швидкості повітря і зниженням числа Маха. Із зменшення числа Рейнольдса і зростанням числа Ейлера коефіцієнт тертя повітря за конструкційно-технологічних параметрів вакуумної системи технологічної установки: об'ємної витрати повітря V = 0,0015-0,0060 м3/с; втрати вакуумметричного тиску Δр = 0,6-2,2 кПа; внутрішнього діаметра вакуумпроводу D = 0,022-0,038 м - зростає нелінійно. Наукова новизна. Вперше отримано кореляційні залежності коефіцієнта тертя у функції від критеріальних залежностей і узгоджено з кореляційними залежностями за класичною методикою повного факторного експерименту. Встановлено, за заданих конструкційно-технологічних параметрів функціонування вакуумної системи технологічної установки (діаметра умовного проходу вакуумпроводу D = 0,022 - 0,038 м, вакуумметричного тиску р = 30-60 кПа) число Маха перебуває в межах М ≈ 0,200 - 0,003, коефіцієнт тертя повітря λ = 2-17 і втрати вакуумметричного тиску Δр = 0,6 - 2,3 кПа. Практична цінність. Застосування критеріальних залежностей, як факторів у планованому експерименті, розширює межі параметрів кореляційних залежностей, що описують функціонування технологічних пневмотранспортних систем.
1. He S., Ariyaratne C. Wall shear stress in the early stage of unsteady turbulent pipe flow, Journal of Hydraulic Engineering. – 2011. - Vol. 137, Iss. 5. - P. 606–610 ;
2. Sundstrom, L.R.J., Cervantes, M.J. On the Similarity of Pulsating and Accelerating Turbulent Pipe Flows, Flow, Turbulence and Combustion. – 2018. - Vol. 100, Iss. 2. - P. 417-436, doi.org/10.1007/s10494-017-9855-5;
3. Kong R., Kim S. Characterization of Horizontal Air-water Two-Phase Flow, The 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16), August 30-September 4. - 2015. P. 5559-5572, Chicago / USA ;
4. Offor U. H., Alabi S. B. An Accurate and Computationally Efficient Explicit Friction Factor Model, Advances in Chemical Engineering and Science. 2016. - Vol. 6. - P. 237-245, http://dx.doi.org/10.4236/aces.2016.63024 ;
5. Tarek A. Ganat and Meftah Hrairi. Gas–Liquid Two-Phase Upward Flow through a Vertical Pipe: Influence of Pressure Drop on the Measurement of Fluid Flow Rate, Energies, MDPI, Open Access Journal. – 2018. - Vol. 11, Iss. 11. - P. 1-23, doi:10.3390/en11112937 ;
6. Brkic D., Praks P. Unified Friction Formulation from Laminar to Fully Rough Turbulent Flow, Applied Sciences. – 2018. - Vol. 8, Iss. 11. – P. 2036, doi:10.3390/app8112036 ;
7. Medina Y. C., Fonticiella O. M. C., Morales O. F.G. Design and modelation of piping systems by means of use friction factor in the transition turbulent zone, Mathematical Modelling of Engineering Problems. – 2017. - Vol. 4, Iss. 4. - P. 162-167, doi: 10.18280/mmep.040404 ;
8. Azizi N., Homayoon R., Hojjati M. R. Predicting the Colebrook-White friction factor in the pipe flow by new explicit correlations, Journal of Fluids Engineering. – 2018. - Vol. 141, No. 5, doi:10.1115/1.4041232 ;
9. Pimenta B. D., Robaina A. D., Peiter M. X., Mezzomo W., Kirchner J. H., Ben L. H. B. Performance of explicit approximations of the coefficient of head loss for pressurized conduits, Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering (Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental). 2018. - Vol. 22, No. 5. - P. 301-307, http://www.agriambi.com.br ;
10. Ortiz-Vidal L. E., Mureithi N., Rodriguez O. M. H. Friction Factor in Two-Phase Gas-Liquid Pipe Flow, 8-th International Conference on Multiphase Flow ICMF-2013, May 26-31 Jeju / Korea. – 2013. https://www.researchgate.net/publication/237079232 ;
11. Lukman S., Oke I. A. Accurate Solutions of Colebrook- White’s Friction Factor Formulae, Nigerian Journal of Technology (NIJOTECH). – 2017. - Vol. 36, No. 4. - P. 1039–1048, Nigeria,;
12. Salmasi F., Khatibi R., Ghorbani M. A. A study of friction factor formulation in pipes using artificial intelligence techniques and explicit equations, Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. – 2012. - Vol. 36, No. 2. - P. 121-138, http://journals.tubitak.gov.tr/engineering/archive.htm;
13. Offor U. H., Alabi S. B. Artificial Neural Network Model for Friction Factor Prediction, Journal of Materials Science and Chemical Engineering. – 2016. - Vol. 4. - P. 77-83. http://www.scirp.org/journal/msce ;
14. Brkic D., Sojbasic C. Intelligent Flow Friction Estimation, Computational Intelligence and Neuroscience. – 2016. doi.org/10.1155/2016/5242596 ;
15. Стоцько З.А. Моделювання технологічних систем: навч. посіб. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 188 с.
16. Дмитрів І.В. Автомобільний транспорт. Теорія і практика наукових досліджень: навч. посіб. – Львів: СПОЛОМ, 2019. – 316 с.
17. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. – М. : Наука, 1977. – 440 с.
18. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений. – Л. : Энергия, 1967. – С. 237.
19. Михалев М. А. Теория подобия и размерностей: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во МПбГТУ, 2001. – 68 с.
20. Дмитрів В.Т. Механіко-технологічні основи систем доїльних установок. Теорія та практика: монографія. Львів: СПОЛОМ, 2017. – 350 с.
21. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика : учеб. руководство для втузов. – 5-е изд., перераб. и доп. в 2-х ч. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. – 304 с.