Mathematical modeling of cleaning dust-laden gas flows in the cyclone dust collector

Authors

  • Дмитро Олександрович Серебрянський Institute of Technical Thermophysics of NASU 2a, Zhelyabova str., Kyiv c.,Ukraine, 03680, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6811-8932
  • Сергій Володимирович Плашихін National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0039-3302
  • Юрій Олександрович Безносик National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7425-807X
  • Олександр Миколайович Набок National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2001-1279

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23351

Keywords:

mathematical model, aerodynamic drag, dust collection efficiency, criterion equation

Abstract

The issues of developing a mathematical model for calculating the aerodynamic drag and collection efficiency of solid particles in the cyclone collector, which takes into account the geometry and the opening angle of the louver element of designed dust collector, are considered in the paper.

Experimental studies of the cyclone collector are given and the adequacy of the developed mathematical model is verified. Experimental data processing has allowed to determine the dimensionless coefficients n, m, l, included in the equation for determining fractional dust collection efficiency in the developed dust collector.

Theoretical calculation of aerodynamic drag is conducted and the technique, suitable for the cyclone collector is determined by comparing with experimental results. The discrepancy between the experimental and theoretical data is 13.9 %. Dust collection efficiency is theoretically calculated using the mathematical model. The discrepancy between the experimental and theoretical data is 1.06 %. Experimental data processing is conducted and criterion equation for calculating partial coefficients of cleaning is found.

Author Biographies

Дмитро Олександрович Серебрянський, Institute of Technical Thermophysics of NASU 2a, Zhelyabova str., Kyiv c.,Ukraine, 03680

Senior staff scientist 

Сергій Володимирович Плашихін, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056

Assistant

Department of Cybernetics of Chemical Technology Processes

Юрій Олександрович Безносик, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056

Assistant professor

Department of Cybernetics of Chemical Technology Processes

Олександр Миколайович Набок, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» Peremogyav, 37, Kyiv,Ukraine, 03056

Student

Department of Cybernetics of Chemical Technology Processes

References

  1. Пацков, В. П. Существующие методы оценки эффективности циклонних аппаратов [Текст] / В. П. Пацков, А. И. Топал, А. В. Крицкий и др. // Промышленная теплотехника. – 2007. – Т. 29, № 7. –С. 194–200.
  2. Шиляев, М. И. Энергетический принцип сравнения и универсальный метод расчета инерционных пылеуловителей [Текст] / М. И. Шиляев, А. М. Шиляев // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: Мат. II международ, науч. конф., 15-19 сент. 2003 г., Волгоград: Изд-во Волг. гос. архит.-строит. ун-та, 2003. – С. 98-105.
  3. Биргер, М. И.Справочник по пыле- и золоулавливанию [Текст] / М. И. Биргер, А. Ю. Вальдберг, Б. И. Мягков и др.; Под общ. ред. А. А. Русанова. –2-е изд., пер. и доп.. – М. :Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.
  4. Приемов, С. И. Метод расчета циклонных пылеуловителей [Текст] / С. И. Приемов // Промышленная теплотехника. – 1996. - Т.18, №4. – С. 49 – 52.
  5. Muschelknautz, E. Druсkverlust and Absheidengrad in Cyclon [Теxt] / E. Muschelknautz, M. Trefz // VDI. – Warmenatlas. – B. 6. – 1991. – Lj. 1–8.
  6. Теверовский, Е. Н. Перенос аэрозольных частиц турбулентними потоками [Текст] / Е. Н. Теверовский, Е. С. Дмитриев. – M: Энергоатомиздат, 1988. – 160 с.
  7. Шиляев, М. И. К фракционному методу расчета инерционных пылеуловителей [Текст] / М. И. Шиляев, А. М. Шиляев, И. В. Гормолысова, И. Б. Оленев // Известия вузов. Строительство. – 2006. – № 1. С. 62-67.
  8. Santana, J. D. A. M. Performance of Cylindrical-conical cyclone with different geometrical configurations [Теxt] / J. D. A. M. Santana, S. Armosti, J. R. Coury et al. // Braz. Journ of Chem. Eng., 2001. – Vol. 18, No. 3. – P. 1–14.
  9. Leith, D. The Collection efficiency on cyclone type particles collectors – a new theoretical approach [Теxt] / D. Leith, W. Lich // AIChe Journal, 1972. - Vol. 68, № 126. – P. 196 – 206.
  10. Плашихин, С. В. Експериментальні дослідження циклофільтра в процесі вловлювання цементного пилу [Текст] / С. В Плашихин., Д. А. Серебрянский, Ю. А. Безносик // Вестник НТУ «ХПИ»: Новыерешения в современных технологіях. – 2010. –№57. – С. 3–6.
  11. Серебрянський, Д. О. Стендові випробування відцентрового фільтра і циклофільтра при уловлюванні золи твердопаливного котла [Текст] / Д. О Серебрянський, С. В. Плашихін // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2011. – № 5(79). – С. 89–94.
  12. Серебрянский, Д. А. Сравнительные испытания центробежного фільтра и циклофильтра [Текст] / Д. А. Серебрянский, С. В. Плашихин // XIX международная научно-практическая конференция (6-10 июня 2011 г., г. Щелкино, АР Крым) «Инновационные пути решения актуальных проблем базових отраслей, экологии, энерго- и ресурсосбережения». Сборник трудов том 3. Харьков, 2011 – С. 109–112.
  13. Patskov, V. P., Topal, A. I., Kritskii, A. V. (2007). Existing methods for evaluating the effectiveness of the cyclone apparatus. Industrial Heat, 29 (7), 194-200.
  14. Shilyaev, M. I., Shilyaev, A. M. (2003). Energy comparison principle and universal method for calculating the inertial precipitators. Indoor air quality and the environment. Mat. II international, scientific. conf. Volgograd: Univ Volga. Reg. arhit.-builds. University Press, 98-105.
  15. Birger, M. I., Valdberg, A. Yu., Miyagkov, B. I. (1983). Reference dust and ash collection. Under Society. Ed. A.A. Rusanov. 2nd ed., Ln. and additional. Moscow: Energoatomizdat, 312.
  16. Priemov, S. I. (1996). Calculation method cyclone dust collectors. Industrial Heat, 18 (4), 49 - 52.
  17. Muschelknautz, E. (1991). Druсkverlust and Absheidengrad in Cyclon. VDI: Warmenatlas. 6, 1–8.
  18. Teverovsky, E. N., Dmitriev, E. S. (1988). Transfer aerosol particles turbulent flows. Moscow: Energoatomizdat, 160.
  19. Shilyaev, M. I., Shilyaev, A. M., Gormolysova, I. V., Olenev, I. B. (2006). By fractional method of calculation of inertial precipitators. Proceedings of the universities. Building. 1, 62-67.
  20. Santana, J. D. A. M., Armosti, S., Coury, J. R. et al. (1972). Performance of Cylindrical-conical cyclone with different geometrical configurations. Braz. Journ of Chem. Eng. 18 (3), 1–14.
  21. Leith, D., Licht, W. (1972). The Collection efficiency on cyclone type particles collectors – a new theoretical approach. AIChe Journal, 68 (126), 196 – 206.
  22. Plashykhin, S. V., Serebrianskiy, D. A., Beznosyk, Yu. A. (2010). Experimental studies cyclone filter in the process trapping cement dust. Bulletin of NTU “KPI”: New solutions in modern tehnologіyah. Kharkov: 57, 3-6.
  23. Serebrianskiy, D. A., Plashykhin, S. V. (2011). Testing centrifugal filter and cyclone filter at capturing of ash solid fuel boilers. Science news NTU “KPI”, 5(79), 89–94.
  24. Serebrianskiy, D. A., Plashykhin, S. V. (2011). Comparative tests centrifugal filter and cyclone filter. XIX International Scientific and Practical Conference. Innovative solutions to urgent problems of basic industries, environment, energy and resource, 3, 109–112.

Published

2014-04-14

How to Cite

Серебрянський, Д. О., Плашихін, С. В., Безносик, Ю. О., & Набок, О. М. (2014). Mathematical modeling of cleaning dust-laden gas flows in the cyclone dust collector. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10(68), 11–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23351