РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОАГУЛЯТОРА, ОСНОВАННОГО НА ВИХРЕВЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ПОТОКОВ
EDN: OVLXGO
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.4.2.011Ключевые слова:
ультразвук, ультразвуковой излучатель, коагуляция, стоячая волна, вторичные эффекты, коагуляторАннотация
В работе представлен новый способ и конструкция газоочистного оборудования, состоящего из ультразвукового коагулятора обеспечивающего повышенную эффективность отделения частиц размером менее 2,5 мкм от газовой среды и циклона для последующего улавливания укрупненных частиц на выходе коагулятора. Повышение эффективности улавливания частиц достигается за счет сочетания двух акустических механизмов: воздействие в стоячей волне и формирование вихревых акустических потоков. Для практической реализации ультразвукового коагулятора использован плоский изгибно-колеблющийся дисковый излучатель. Экспериментально выявлено, что при размере воздушного промежутка между излучателем и отражателем, кратным половине длине волны, в нем формируются вихревые акустические течения. При этом дисперсные частицы вовлекаются в колебательное движение, осуществляется многократное перенаправление частиц вдоль линий тока газа. Это обеспечивает локальное повышение концентрации дисперсных частиц в периферийной области вихря и их взаимное перемещение в пределах узловых областей и между ними. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что совместное воздействие двумя акустическими механизмами обеспечивает увеличение вероятности столкновения частиц и их время пребывания в ультразвуковом поле. Проведенные эксперименты показали, что эффективность улавливания частиц 2.5 мкм разработанным газоочистным оборудованием повышается с 50 % до 96%.
Библиографические ссылки
Halonen, J., Lanki, T., Yli-Tuomi, T., Tittanen, P., Kumala, V. & Pekkanen, J. (2009). Particulate air pollution acute cardio respiratory hospital admissions and mortality among the elderly. American Journal of Epidemilogy, 20(1), 143-153.
Khmelev, V.N., Shlunov, A.V., Bochenkov, A.S., Nesterov, V.A., Terentiev, S.A. & Zorin, S.S. Experimental Stand for the Research of the Process of Ultrasonic Coagulation of Aerosols. 20th International Conference of Young Specialists on Mi-cro/Nanotechnologies and Electron Devices. EDM'2019: Conference Proceedings. NSTU: Novosibirsk, Russia.
Khmelev, V.N., Shalunov, A.V., Nesterov, V.A, Dorovskikh, R.S. & Golykh, R.N. Ultrasonic radiators for the action on gaseous media at high temperatures. EDM'2015: Conference Proceedings. NSTU: Novosibirsk, Russia.
Khmelev, V.N., Nesterov, V.A., Bochenkov, A.S. & Shalunov, A.V. (2021). The Limits of fine particles ultrasonic coagulation. Symmetry, 13(9), 1-19, DOI: 10.3390/sym13091607.
Gallego-Juarez, J.A., Rodriguez, G., Acosta, V. & Riera, E. (2010). Power ultrasonic transducer with extensive radiator for industrial processing. Ultrasonic Sonochemistry, 17, 954-964.
Andres, R.R, Acosta, V.M., Lucas, M. & Riera, E. (2018). Modal analysis and nonlinear characterization of an airborne power ultrasonic transducer with rectangular plate radiator. Ultrasonic, 82, 345-356.
Khmelev, V.N., Nesterov, V.A., Shalunov, A.V., Barsukov, R.V. & Tsyganok, S.N. (2020). Longitudinally oscillating ultrasonic emitter for influencing gas-dispersed systems. J. Phys., 1679, 1-8, DOI:10.1088/1742-6596/1679/2/022008.
Sheng, C. & Shen, X. (2007). Simulation of acoustic agglomeration processes of poly-disperse solid particles. Aerosol Science and Technology, 41, 1-13.
Capperan, P., Somers, J., Richter, K. & Fourcaudot, S. (1995). Accoustic agglomeration of a glycol for aerosol: Influence of particle concentration and intensity of the sound field at two frequencies. Aerosol Sci. 26, 595-612.
Sarabia, E., Gallego-Juarez, J.A., Rodrigues-Corral, G., Elvira-Segura, L. & Gonzalez-Gomaz, I. (2000). Application of high-power ultrasound enhance fluid/solid particle separation processes. Ultrasonics, 38, 642-646.
Song L., Koopmann G.H. & Hoffmann T.L. (1994). An improved theoretical model of acoustic agglomeration. J Vib Acoust. 116, 208-214.
Riera, E., Gonzalez, I., Rodrigues-Corral, G. & Gallego-Juarez, J.A. (2015). Ultrasonic agglomeration and preconditioning of aerosol particles for environmental and other applications. Ultrasonics. 1023-1058.
Khmelev, V.N., Shalunov, A.V., Dorovskikh, R.S., Golykh, R.N. & Nesterov, V.A. The measurements of acoustic power in-troduced into gas medium by the ultrasonic apparatuses with the disk-type radiators. EDM'2016: Conference Proceedings. NSTU: Novosibirsk, Russia
Ta-Chih, H., Sheng-Hsiu, H., Chia-Wei, H., Chih-Chieh, C. & Po-Kai, C. (2015). Effects of the geometric configuration on cyclone performance. Journal of Aerosol Science, 86, 1-12.
Xie B., Li S., Jin H., Hu S., Wang F. & Zhou F. (2018). Analysis of the performance of a novel dust collector combining cyclone separator and cartridge filter. Powder Technology, 339, 695-701.
Хмелев, В.Н., Шалунов, А.В., Голых, Р.Н., Нестеров В.А., Боченков А.С. Моделирование вихревых акустических течений в воздушном промежутке как фактора бесконтактной ультразвуковой интенсификации химико-технологических процессов // "). Сборник научных трудов Международного научно-технического симпозиума, посвященного 110-летию А.Н. Плановского, в рамках Третьего Международного Косыгинского форума "Современные задачи инженерных наук". Москва: ФГБОУ ВО «РГУ им. А.Н. Косыгина», 2021. – С. 190–194.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Андрей Шалунов, Виктор Нестеров, Роман Голых, Александр Боченков, Роман Доровских, Владимир Хмелев
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.