1.4.5. Аеродинамічні властивості матеріалів

 

Коли матеріал знаходиться у повітряному потоці, його аеродинамічні властивості характеризуються такими показниками: швидкість паріння (критична швидкість) v_кр, коефіцієнт опору повітря к і коефіцієнт парусності к_п.

Якщо тіло або частинка знаходиться під дією повітряного потоку, то силу R дії потоку на тіло (частинку) визначають за формулою Ньютона:

 

де  r_п - щільність повітря;

S - площа проекції тіла на площину, перпендикулярну напрямкові повітряного потоку (міделеве січення);

v_п - швидкість повітряного потоку;

u - швидкість руху тіла (частинки).

У вертикальному повітряному потоці, який спрямований знизу вгору (рис. 1.17) на тіло (частинку), крім сили R, що направлена вгору, діє сила тяжіння G, яка дорівнює mg (тут   m - маса частинки, g - прискорення вільного падіння). Залежно від співвідношення цих сил можливий рух тіла вниз при mg>R, рух вгору при mg<R і знаходження у зваженому стані при mg=R і u=0. Швидкість v_п повітряного потоку, при якій mg=R i u=0, називається  критичною  швидкістю  (швидкістю  паріння)   v_кр. З умови mg=R з урахуванням (1.10) знаходимо

 

звідки:

 

Між коефіцієнтами к_п, к і V_кр існують залежності

 

 Коефіцієнти к і к_п залежать від форми тіла, його поверхні і швидкості руху повітря. Їх значення знаходять за критичною швидкістю, яку визначають експериментально на парусних класифікаторах або в аеродинамічній трубі. Схема аеродинамічної труби подана на рис. 1.18. Вона містить вентилятор 1, сітки 2 і 6, колектор 3, вимірювальну трубу 4, всмоктувальну трубу 5. Вентилятором 1 повітря всмоктується в трубу 5. Для вирівнювання повітряного потоку служить колектор 3 і сітка 2. Частинки, швидкість паріння яких потрібно визначити, розташовують на сітці 6 дифузора труби.

 

Рис. 1.17. Дія сил на частинку у вертикальному повітряному потоці

Швидкість паріння заміряють у такому положенні частинок, коли вони зависають у трубі 5. Для спостережень цю частину труби роблять прозорою. Значення швидкості знаходять за динамічним напором повітряного потоку h_Д, який дорівнює енергії одиниці об'єму повітря

 

 

 

 

Рис. 1.18. Схема аеродинамічної труби: 1 – вентилятор; 2 і 6 - сітки; 3 – колектор; 4 - вимірювальна труба; 5 - всмоктувальна труба

 

де m₁ - маса 1 м³ повітря, m₁ численно рівна r_п;

     v_п  - швидкість повітряного потоку.

З (3.81) знаходимо:

 

При температурі 20ºС і атмосферному тиску 10,3×10⁴ Па щільність повітря рівна 1,2 кг/м³, а

                                                      (1.16) 

  Динамічний напір заміряють трубками (Піто, Прандтля або ЦАГІ) і мікроманометром.

Знаючи критичну швидкість, визначають коефіцієнти к і к_п відповідно з виразів (1.12) і (1.13). Значення v_кр, к_п і к для деяких культур вказані в таблиці 1.7.

 

Табл. 1.7. Аеродинамічні властивості різних культур

 

Культура	Критична швидкість,  vкр, м/с	Коефіцієнт парусності, кп, м-1	Коефіцієнт опору,  к
Зерно:     пшениці     жита     вівса     кукурудзи     гречки Полова:   пшенична   вівсяна	8,9-11,5 8,36-9,89 8,08-9,11 12,48-14,00 7,2-9,5   0,75-5,25 0,74_3,86	0,075-0,12 0,1-0,14 0,169-0,30 0,05-0,06 0,132   - -	0,184-0,265 0,16-0,22 0,118-0,15 0,16-0,28 -   - -