Дослідження структури газового потоку в циклоні з проміжним відведенням пилу

Автор(и)

  • Володимир Майструк Національний університет "Львівська політехніка, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.07

Ключові слова:

циклон з проміжним відведенням осадженого пилу, CFD-моделювання, ступінь очищення, гідравлічний опір, енергоефективність, тангенціальна, радіальна, осьова складова швидкості

Анотація

Проаналізовано роботи, в яких досліджуються конструкції пиловловлюючих апаратів, що часто використовуються у промисловості. Показано, що ефективність роботи пиловловлювачів значною мірою залежить від структури газового потоку в апараті. На основі проведеного аналізу роботи сучасних циклонних апаратів, отримано картину процесу сепарації та виокремлено фактори, що негативно впливають на роботу пиловловлюючих апаратів. Встановлено, що прогнозування роботи пиловловлюючих апаратів в певних умовах, найефективніше проводити методами чисельного моделювання та симуляції процесу сепарації, які широко використовуються для досліджень апаратів даного типу. За допомогою методів чисельного моделювання проведено дослідження циклону з проміжним відведенням пилу. В даному циклоні досліджено зміну по радіусу апарату тангенціальної, радіальної та осьової складової швидкості. В процесі досліджень встановлено, що в сепараційному просторі тангенціальна складова швидкості збільшується від 18–20 м/с у верхній частині апарату до 22–25 м/с у зоні нижнього торця випускної труби, радіальна складова швидкості приймає значення в межах від 0 до 2 м/с, а осьова складова швидкості має максимальні значення 10–15 м/с. В конічній частині апарату тангенціальна складова швидкості зменшується від 27 м/с у верхніх площинах конічної частини апарату до 10 м/с біля пилорозвантажувального патрубка, радіальна складова швидкості має доцентровий характер, осьова складова швидкості в міру руху газового потоку до пилорозвантажувального патрубка зменшується. Встановлено, що у циліндричній частині апарату вторинним вихором з низхідного потоку у висхідний переноситься близько 60 % об‘єму газового потоку, а в конічній частині відбувається перехід біля 40 % об‘єму газу з низхідного потоку у висхідний. Показано, що великі значення тангенціальної складової швидкості в сепараційній зоні сприяють попаданню частинок пилу у кільцевий простір за пилорозвантажувальними отворами, а невеликі значення тангенціальної складової швидкості, осьової та радіальної у кільцевому просторі за пилорозвантажувальними отворами сприяють осадженню частинок пилу, які попали в цей простір, що позитивно впливає на роботу пиловловлюючого апарату.

Посилання

Pirumov A. I. Aerodinamicheskiye osnovy inertsionnoy separatsii [Aerodynamic foundations of inertial separation]. Moscow: Gosstroyizdat, 1961, 121 p.

Ryzhov V., Pryіomov S., Tymoshenko A. Іmprovіng the energy effіcіency of cyclone dust collectors. Eastern-European Journal of Enterprіse Technologіes, 2020, no. 1/10 (103), pp. 53–62, doі: 10.15587/1729-4061.2020.197083.

Boyko T., Skladanyy D., Abramova A., Plashyklііn S., Senіenyuk N. Analysіs of the effіcіency of purіfіcatіon of gas flows іn a centrіfugal fіlter Eastern-European Journal of Enterprіse Technologіes, 2016, no. 2/10 (80), pp. 4–9, doі: 10.15587/1729-4061.2016.65057.

Balіukas E., Baltrėnas P. Experіmental research on the dіstrіbutіon of aіr stream velocіty usіng the two-level cyclone. Mokslas – Lіetuvos Ateіtіs / Scіence – Future of Lіthuanіa, 2013., no. 5(4), pp. 330–336, doі: 10.3846/mla.2013.53.

Lyashenyk A. V., Lyutyy YE. M., Tysovsʹkyy L. O., Dadak YU. R. Teoriya i praktyka vykorystannya tsykloniv na derevoobrobnykh pidpryyemstvakh [Theory and practice of using cyclones in woodworking enterprises]. Scientific bulletin of NLTU of Ukraine, 2019, Vol. 29, no. 10, pp. 97–103.

Pіtak І., Shaporev V., Pіtak O.,Brіankіn S., Vasіlyev M. Generalіzatіon of the aerodynamіc characterіstіcs ofthe cyclone and vortex chambers durіng theіr Functіonіng. Audyt tekhnolohiy ta vyrobnychi rezervy, 2017, no. 2 (40), pp. 26–34, doі: 10.15587/2312-8372.2018.128043.

Torsky A., Volnenko A., Plyatsuk L., Hurets L., Zhumadullayev D., Abzhabparov A. Study of dust collectіon effectіveness іn cyclonіc-vortex actіon apparatus. Audyt tekhnolohiy ta vyrobnychi rezervy, 2021, no. 1(57), pp. 21–25, doі: 10.15587/2706-5448.2021.225328.

Kovalev V., Klіmenko І., Aerodynamіc aspects of polluted aіr aspіratіon іn іndustrіal rooms usіng cyclones. Mechanіcs and Advanced Technologіes, 2018, no. 2(83), doі: 10.20535/2521-1943.2018.83.126105.

Artyukhov A., Sklabіnsrіy V. Chem Chem Technol., 2015, Iss. 9, p. 175.

Sklabіnsrіy V., Lіaposhchenko O., Logvyn A., Al-Rammahі M. Chem Chem Technol., 2014, Iss. 8, p. 479.

Cristea, E., Conti, P. CFD simulation of large dust collection cyclones positioned vertically in staggered downward cascade arrangement. Paper presented at the American Society of Mechanical Engineers, Fluids Engineering Division (Publication) FEDSM, 2013, no. 1, doi: 10.1115/FEDSM2013-16245.

Erol H. I., Turgut O., Unal R., Experimental and numerical study of Stairmand cyclone separators: a comparison of the results of small-scale and large-scale cyclones. Heat Mass Transfer, 2019, no. 55, pр. 2341–2354, doi: 10.1007/s00231-019-02589-y.

Misiulia D., Antonyuk S, Andersson A. G., Lundström T. S., High-efficiency industrial cyclone separator: A CFD study. Powder Technology, 2020, Vol. 364, pp. 943–953, doi: 10.1016/j.powtec.2019.10.064.

Wasilewski M., Brar L. S. Optimization of the geometry of cyclone separators used in clinker burning process: A case study. Powder Technology, 2017, no. 313, pp. 293–302, doi:10.1016/j. powtec.2017.03.025.

Razavi Alavi S. A., Nemati Lay E., Alizadeh Makhmali, Z. S. A CFD study of industrial double-cyclone in HDPE drying process. Emerging Science Journal, 2018, no. 2(1), pp. 31–38, doi: 10.28991/esj-2018-01125.

Nakhaei M., Lu B., Tian Y., Wang W., Dam-Johansen K., Wu H. CFD modeling of gas-solid cyclone separators at ambient and elevated temperatures. Processes, 2020, no. 8(2), doi: 10.3390/pr8020228.

Dubynin A. I., Maystruk V. V. Tsyklon z promizhnym vidvedennyam osadzhenoho pylu [Cyclone with intermediate removal of precipitated dust]. Chemical industry of Ukraine, 1999, no. 2, pp. 40–43.

Alyamovskiy A. A., sobachkinoy A. A., Odintsov Ye. V., Kharitonovich A. I., Ponomarev N. B. SolidWorks. Komp'yuternoye modelirovaniye v inzhenernoy praktike [SolidWorks. Computer modeling in engineering practice]. SPb.: BKHV-Peterburg, 2005, 800 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-18

Як цитувати

Майструк, В. . (2021). Дослідження структури газового потоку в циклоні з проміжним відведенням пилу. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (3(9), 48–54. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.07

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія