ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В МУЛЬТИВИХРЕВОМ КЛАССИФИКАТОРЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Рубрики: 2. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Авторы:
1.
Казанский государственный энергетический университет
2.
ФГБОУ ВО "Казанский государственный энергетический университет"
(Теоретические основы теплотехники, Ассистент)
Казанский государственный энергетический университет
с 01.01.2013 по 01.01.2025
Казань, Республика Татарстан, Россия
Казанский государственный энергетический университет
с 01.01.2013 по 01.01.2025
Казань, Республика Татарстан, Россия
3.
Казанский государственный энергетический университет
(АТПП, заведующий кафедрой)
с 01.01.2015 по настоящее время
Россия
с 01.01.2015 по настоящее время
Россия
4.
Казанский государственный энергетический университет
Тип:
Статья
Номер статьи:
Статус:
Опубликован
Получено:
07.08.2025
Одобрено:
07.08.2025
Опубликовано:
07.08.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
МУЛЬТИВИХРЕВОЙ КЛАССИФИКАТОР, ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ, СЫПУЧИЕ МАТЕРИАЛЫ, СЕПАРАЦИЯ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ КЛАССИФИКАЦИИ, CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ
Аннотация (русский):
Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения эффективности процессов классификации в химической промышленности, использующей порошкообразные катализаторы и адсорбенты в диапазоне размеров 10-60 мкм. Существующие методы разделения, включая механическое просеивание, гравитационные и инерционные устройства, циклоны и роторные классификаторы, имеют ограничения по селективности, надёжности или эксплуатационной сложности. В качестве альтернативы предложена конструкция мультивихревого классификатора с коаксиально расположенными трубами. В кольцевом канале аппарата формируется мультивихревая система. Твердые частиц под действием инерционных сил сепарируются из газа и оседают в бункере классификатора. Целью работы является численное моделирование фракционирования частиц в классификаторе с оценкой фракционной эффективности и гидравлического сопротивления при изменении геометрических параметров. Моделирование выполнено в программной среде ANSYS Fluent с применением стационарной трёхмерной постановки, турбулентной модели k-ω SST и модели дискретной фазы DPM. Исследовались влияние диаметра вихря и степени раскрытия щели, варьируемых в диапазонах 17,5-29 мм и 0-1 соответственно. На входе в аппарат задавалась входной скорость газового потока равной 12 м/с, размер частиц варьировался от 1 до 200 мкм. Для оценки фракционной эффективности на стенках бункера задавалось условие прилипания частиц. Получено, что увеличение диаметра завихрений способствует росту эффективности. Уменьшение степени раскрытия прямоугольных щелей приводит к ослаблению вихревой структуры, снижению тангенциальной скорости газа и росту сопротивления. Наилучшие результаты достигнуты при диаметре завихрений равном 27,5-29 мм и степени раскрытия щелей в диапазоне 0,4-1. Эффективность фракционирования частиц размером 20-25 мкм превышает 95 %.
Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения эффективности процессов классификации в химической промышленности, использующей порошкообразные катализаторы и адсорбенты в диапазоне размеров 10-60 мкм. Существующие методы разделения, включая механическое просеивание, гравитационные и инерционные устройства, циклоны и роторные классификаторы, имеют ограничения по селективности, надёжности или эксплуатационной сложности. В качестве альтернативы предложена конструкция мультивихревого классификатора с коаксиально расположенными трубами. В кольцевом канале аппарата формируется мультивихревая система. Твердые частиц под действием инерционных сил сепарируются из газа и оседают в бункере классификатора. Целью работы является численное моделирование фракционирования частиц в классификаторе с оценкой фракционной эффективности и гидравлического сопротивления при изменении геометрических параметров. Моделирование выполнено в программной среде ANSYS Fluent с применением стационарной трёхмерной постановки, турбулентной модели k-ω SST и модели дискретной фазы DPM. Исследовались влияние диаметра вихря и степени раскрытия щели, варьируемых в диапазонах 17,5-29 мм и 0-1 соответственно. На входе в аппарат задавалась входной скорость газового потока равной 12 м/с, размер частиц варьировался от 1 до 200 мкм. Для оценки фракционной эффективности на стенках бункера задавалось условие прилипания частиц. Получено, что увеличение диаметра завихрений способствует росту эффективности. Уменьшение степени раскрытия прямоугольных щелей приводит к ослаблению вихревой структуры, снижению тангенциальной скорости газа и росту сопротивления. Наилучшие результаты достигнуты при диаметре завихрений равном 27,5-29 мм и степени раскрытия щелей в диапазоне 0,4-1. Эффективность фракционирования частиц размером 20-25 мкм превышает 95 %.
Ключевые слова:
МУЛЬТИВИХРЕВОЙ КЛАССИФИКАТОР, ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ, СЫПУЧИЕ МАТЕРИАЛЫ, СЕПАРАЦИЯ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ КЛАССИФИКАЦИИ, CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ
МУЛЬТИВИХРЕВОЙ КЛАССИФИКАТОР, ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ, СЫПУЧИЕ МАТЕРИАЛЫ, СЕПАРАЦИЯ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ КЛАССИФИКАЦИИ, CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ
