Влияние угла наклона сепарационных пластин мультивихревого сепаратора на эффективность и гидравлическое сопротивление : XMXIPM

Вадим Эдуардович Зинуров; Виталий Викторович Харьков; Илюза Ильшатовна Насырова; Андрей Владимирович Дмитриев; Арслан Маратович Мугинов

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.032

Авторы

Вадим Эдуардович Зинуров Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0000-0002-1380-4433
Виталий Викторович Харьков Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ https://orcid.org/0000-0002-8219-7323
Илюза Ильшатовна Насырова Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0000-0003-1051-6257
Андрей Владимирович Дмитриев Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0000-0001-8979-4457
Арслан Маратович Мугинов Казанский государственный энергетический университет https://orcid.org/0009-0008-2914-6923

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.032

Ключевые слова:

мультивихревой сепаратор, мелкодисперсные частицы, соосно расположенные трубы, сепарация, центробежные силы, улавливание частиц, очистка газа

Аннотация

Во многих отраслях промышленности существует проблема эффективной очистки газа от взвешенных твердых частиц. В статье предлагается использование оригинального мультивихревого сепаратора с соосно расположенными трубами и наклонными пластинами для очистки запыленного газа. Описывается конструкция устройства и механизм сепарации для газопылевой системы. Основными силами, влияющими на процесс сепарации частиц из газа в устройстве, являются гравитационные, инерционные и центробежные силы. В работе проведено исследование влияния угла наклона сепарационных пластин на эффективность улавливания частиц устройством и его гидравлическое сопротивление. В ходе численного исследования изменялись: угол наклона сепарационных пластин от 20 до 60°, входная скорость запыленного потока от 3 до 10 м/с, диаметр твердых частиц от 1 до 15 мкм, плотность частиц от 2500 до 4000 кг/м³. Результаты исследований показали, что сепарационные наклонные пластины способствуют повышению эффективности улавливания частиц в устройстве путем создания между соседними пластинами пространств с околонулевыми скоростями газа – буферных зон, в которые летят отсепарированные частицы из завихренного газопылевого потока в кольцевом пространстве, что предотвращает отскок частиц обратно в несущий поток. Найдено, что угол наклона сепарационных пластин практически не влияет на эффективность мультивихревого сепаратора. Наиболее оптимальной скоростью газопылевого потока на входе в сепаратор является 7 м/с. Эффективность устройства для частиц размером 1–15 мкм и их плотностью 2500–4000 кг/м³ в среднем составляет 49,2%. Гидравлическое сопротивление составляет 589,5 Па. При входной скорости газопылевого потока от 3 до 10 м/с гидравлическое сопротивление мультивихревого сепаратора увеличивается с 111,1 до 1245,3 Па.

Библиографические ссылки

Diao Y., Yang H. Gas-cleaning technology // Industrial Ventilation Design Guidebook. Elsevier, 2021. – P. 279–371. doi: 10.1016/B978-0-12-816673-4.00007-9.

Очистка промышленных газовых выбросов от пыли в полых вихревых аппаратах / Л.Р. Сабирзянова [и др.]. // Вестник Технологического университета. 2017. Т. 20. № 8. С. 50-52.

Влияние конструктивного оформления элементов прямоугольного сепаратора на эффективность очистки газа от твердых частиц / А.В. Дмитриев [и др.]. // Вестник технологического университета. 2018. Т. 21. № 9. С. 58-61.

Numerical Study of Vortex Flow in a Classifi-er with Coaxial Tubes / V. Zinurov [et al.]. // Int. J. Eng. Technol. Innov. 2022. Vol. 12, № 4. P. 336–346. doi: 10.46604/ijeti.2022.9568.

Николаев А.Н., Харьков В.В. Интегральные характеристики закрученных течений в газо-очистном оборудовании вихревого типа // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18. № 18. С. 130-132.

Тукмаков А.Л., Харьков В.В., Ахунов А.А. Пневматическая сепарация фракций полидисперсной газовзвеси в низкоскоростном потоке // Инженерно-физический журнал. 2022. Т. 95. № 4. С. 918–924.

Катин В.Д., Ахтямов М.Х., Долгов Р.В. Расчёт и подбор рациональных конструкций пылезолоулавливающих устройств. Хабаровск : Дальне-восточный государственный университет путей сообщения, 2020. 150 с.

Тюрин Н.П. Высокоэффективные устройства очистки вентиляционных выбросов от мелкодисперсных частиц : Монография. – Самара : Самарский государственный архитектурно-строительный университет ЭБС АСВ, 2015. 124 с.

Злочевский В.Л., Мухопад К.А. Аэродинамическое сопротивление винтового канала в циклоне-сепараторе // Техника и технология пище-вых производств. 2017. № 3(46). С. 102-107.

Zinurov V.E., Kharkov V.V., Madyshev I.N. Numerical simulation of pressure loss in a classifier with coaxial pipes // Mining Informational and Analyt-ical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2022. No. 10-1. P. 173-181. doi: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_173.

Замалиева А.Т., Зиганшин М.Г. Повышение надежности, энергетической и экологической эффективности систем газоочистки на ТЭС // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11. № 4. С. 288–293.

Разработка классификатора с соосно расположенными трубами для разделения сыпучего материала на основе силикагеля / В.Э. Зину-ров [и др.]. // Ползуновский вестник. 2021. № 2. С. 205–211.

Численное моделирование газодинамики в центробежном классификаторе / В.Э. Зинуров [и др.]. // Вестник технологического университета. 2021. Т. 24. № 12. С. 128–132.

Оценка энергетических затрат при улавливании мелкодисперсных частиц в сепараторе с соосно расположенными трубами / В.Э. Зинуров [и др.]. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2021. Т. 25. № 2. С. 196–206.

Салахова Э.И., Дмитриев А.В., Зинуров В.Э. Исследование структуры газового потока в сепарационном устройстве с дугообразными элементами // Вестник Технологического университета. 2022. Т. 25. № 5. С. 60–64.